[发明专利]一种气化炉洗涤冷却装置和工艺

说明书

技术领域

本发明涉及气化技术中的合成气冷却的关键组件，具体地说，涉及一种气化炉合成气的冷却和洗涤结构和装置。

背景技术

煤气化是一种能将煤高效清洁利用的技术。煤经过气化得到粗合成气，对粗合成气进行后续处理得到工艺气体，可作为合成氨或其它化工产品的原料气。

气化炉是煤气化技术中的关键设备。粉煤在气化炉气化室内不完全燃烧生成1500℃左右的高温合成气与熔渣后进入激冷室，通过喷洒激冷液将高温合成气与熔渣降温并实现气渣分离。目前对于合成气的冷却主要有激冷流程和废锅流程两种，其中激冷流程主要有以下两种形式：

1.采用在下降管1与炉壳6间布置破泡条的方式(图1)。采用这种形式，气体只经过一次折流，为保证气体在激冷室的停留时间，目前所有该形式的气化炉气体流速都在1m/s以下，气速较低，流体夹带的固渣容易粘附在破泡条7上，造成激冷室积灰现象；在额定的生产能力下，气体流速无法提高，所以这种形式的气化炉只能气化少数特定煤种，操作空间较小。如果更换煤种，一台气化炉满负荷运行1年一般因激冷室问题至少需停炉2次来进行激冷室清灰工作。

2.为提高气体流速又不减少气体在激冷室的停留时间，设计人员又开发了下降管1和上升管2组合的结构方式(图2)。采用这种形式，合成气经下降管1之后折转向上，进入上升管2与下降管1之间的环形空间，鼓泡上升，这种形式气体经过2次以上折流，路程大大增加。在合成气的流动过程中，合成气与该空间内的冷却介质继续传热传质，温度进一步降低，能够对合成气进行较好的冷却；但合成气中会夹带大量液体，造成激冷室液位下降，需对激冷室进行持续补水。在鼓泡过程中形成一些大的气泡，夹带一部分灰渣和液滴，造成合成气夹带了较多的固渣，对合成气出口和其他接触位置造成严重的冲刷，含灰量较多的合成气对后续工艺也提出了更高的要求。除影响传热传质外，大气泡的低频震动也会对设备的稳定运行造成影响。

因此，本文根据激冷室的发展和目前存在的缺点，设计了一种新的结构和装置来改善合成气的冷却、洗涤和气液分离效果。

发明内容

本发明是为解决气化炉激冷室易堵塞和气化炉出口合成气中夹带过多固渣和液滴的问题，提供一种较好地对合成气进行洗涤、冷却并实现气液分离的方案，从而使出口合成气中的固渣和液滴夹带满足要求，并且能够实现气化炉的长周期满负荷运行。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种气化炉洗涤冷却装置，它包括下降管、上升管、破泡盘、折流板和挡板。其特点在于：下降管与上升管之间形成一个环形空间，两管间距优选于30-300mm，如果间距小于30mm，由于气速过快，则破泡板和挡板的作用被减小，带水量显著增加，气液质量比小于10％，不利于后续工艺；而间距大于300mm，气速较慢，带水量少，气液质量比大于90％，液滴中固渣浓度较大，破泡板和挡板上容易积灰。在该空间内放置2-6层破泡盘和多层挡板，流速优选为2-15m/s，该流速范围可保证相间换热能够充分进行，同时采用破泡盘和挡板形式除去流体中的液滴和固渣。上升管由上升管上段和上升管下段通过连接法兰组成，也可通过其他方式如焊接等连接；破泡盘可通过在上升管周向布置一定数量的定位块来固定在上升管上，但不局限于定位块的形状和形式，也可通过其他形式或直接和上升管焊接；在下降管和上升管上布置有若干层挡板；上升管出口处布置有折流板；挡板在竖直方向上采用错列布置；挡板可以在水平方向上分布一圈，也可以根据需要分布若干；折流板由两块板组成，也可由一整块板制成，其中两块折流板可通过焊接或紧固件以及其他连接方式组合在一起；所述的破泡盘是由若干破泡条组成的；所述的破泡条含有若干数目的锯齿；所述的破泡条上含有若干数目的小孔；破泡条弯制成一定角度；锯齿形状为三角形、矩形或梯形，以及其他规则或不规则的几何形状。

在上升管和下降管之间的环形空间内安装2-6层破泡盘。破泡盘由若干破泡条组成。在钢条上加工若干锯齿和小孔，然后将钢条弯成一定角度，形成破泡条。上升管分为上下两段，通过连接法兰组合在一起。通过在上升管内安装若干定位块来将破泡盘固定在上升管上。上升管出口设置一圈折流板。在折流板和上升管上设置若干层挡板。

本发明的优点效果是：

1.上升管和下降管之间间距优选于30-300mm，气体流速优选于2-15m/s，气体温度优选于100-300℃，通过在上升管和下降管之间的环形空间内设置2-6层破泡盘，实现对合成气的充分冷却与洗涤，有效去除了气泡中的灰渣，降低合成气中的灰渣和液滴夹带量，减少了气体对接触设备的磨损，满足了后续工艺的要求。