[发明专利]复合冷却装置

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种复合冷却装置。

背景技术

气流床气化技术是煤气化大型化技术的发展方向之一。根据合成气冷却方式不同可分为激冷流程和废锅流程，其中采用激冷流程的气流床煤气化技术已得到广泛应用，采用激冷流程的气流床气化技术的代表包括华东理工大学开发的多喷嘴对置式煤气化技术（专利号US7862632B2，ZL98110616.1，ZL01210097.8，ZL2005101114824.8，ZL200810039551.3）和美国的Texaco水煤浆气化技术。

激冷流程的气流床气化炉通过气化室下部连接洗涤冷却室（也称激冷室）来实现，洗涤冷却管（也称下降管）是洗涤冷却室中的关键部件。向洗涤冷却管中通入一定流量的激冷水，出气化室的高温、高压、含液态熔渣的粗合成气与洗涤水在洗涤冷却管中接触，进行粗合成气的降温、粗合成气增湿、熔渣冷却凝固和灰渣为水浸润等过程，将出气化室的1200～1650℃的粗合成气激冷至200～300℃，并实现液态熔渣的冷却固化过程。

由上述已知，洗涤冷却管内工作环境涉及高温高压，热质传递过程非常剧烈。为适应耐高温、耐熔渣侵蚀且需承受剧烈热质传递，现有激冷流程煤气化装置的洗涤冷却管均采用结构简单的光管式圆筒，通过选用Incoloy825、Incoloy800等高等级合金材料，并依靠洗涤冷却环形成的重力下沉激冷水膜，在实现粗合成气冷却和熔渣凝固的同时，保护洗涤冷却管不受高温和熔渣侵蚀。但随着气化所使用的煤质发生波动，特别是煤的灰熔融特性及粘温特性发生变化，常会发生因气化炉操作温度不匹配而产生的气化炉渣口局部积渣现象。为实现液态排渣，通常采用提高炉温的办法，这将使进入洗涤冷却管的粗合成气温度更高，引起合成气流速增大，或因渣口局部积渣造成合成气流偏斜直接接触洗涤冷却管内壁等恶劣情况，此时洗涤冷却管内侧的激冷水膜均匀性会遭到破坏，降低了对洗涤冷却管的保护作用，最终将导致洗涤冷却管烧损。一旦洗涤冷却管烧损，高温合成气将可能烧损洗涤冷却室壳体或合成气管线，引发重大安全事故，对此，工程上采取连锁跳车的措施确保气化装置的安全性。事实上，这类现象在现行激冷流程的气流床煤气化装置上屡见不鲜，由此可见，洗涤冷却管烧蚀是影响气化炉长周期、安全、稳定运行的重要因素之一，急需发明新的技术手段解决该类问题。

为了适应气化炉运行过程中的煤质波动，抵御渣口局部积渣造成的高温合成气偏流对洗涤冷却管产生的不利影响，避免其损坏并延长其使用寿命，实现激冷流程气流床气化炉的长周期稳定运行，本发明提出一种复合冷却装置来取代现有光管结构的洗涤冷却管。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中洗涤冷却管在气化炉煤质波动与不稳定操作时易烧损、使用寿命较短等缺陷，提供一种复合冷却装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种复合冷却装置，其包括一洗涤冷却管、一用于产生激冷水膜的洗涤冷却环，其特点在于，所述复合冷却装置还包括一冷却水夹套，所述冷却水夹套套设于所述洗涤冷却管靠近所述洗涤冷却环的一端。所述洗涤冷却环与气化室渣口相邻，置于洗涤冷却管的顶端，激冷水通过洗涤冷却环形成激冷水膜。该复合冷却装置既有洗涤冷却管内侧来自洗涤冷却环的激冷水膜进行保护，另外还在洗涤冷却管的高热负荷区域外侧设置一冷却水夹套，依靠冷却水夹套内强制流动的冷却水对洗涤冷却管进行更为有效的保护，使其免受损坏。

较佳地，所述冷却水夹套内设置有螺旋形导流圈，所述螺旋形导流圈在所述冷却水夹套内形成螺旋形流道。这样可提高冷却水夹套内冷却水流速。

较佳地，所述螺旋形导流圈的相邻的导流片之间的间距为5～200毫米。

较佳地，所述冷却水夹套的底部设置有一进水口。冷却水从冷却水夹套的底部流出，顶部流出，这样可以顺带将冷却水因高温气化等原因产生的气泡带离冷却水夹套。离开冷却水夹套的冷却水可进入洗涤冷却环或直接流入洗涤冷却室空间。冷却水夹套使用的冷却水可包括渣水处理系统返回的灰水、后续系统（如变换系统、净化系统和合成系统等）返回的冷凝液或脱氧水、新鲜水等。

较佳地，所述洗涤冷却管的长度为0.5～10米。洗涤冷却管的内径由进入的粗合成气及熔渣流量（即操作负荷）确定。

较佳地，所述洗涤冷却管的优选长度为1.5～8米。

较佳地，所述冷却水夹套的长度为0.5～7.5米。

较佳地，所述冷却水夹套的优选长度为0.5～6米。