一種氣化爐高溫氣激冷裝置及激冷方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤氣化技術領域，具體地涉及一種氣化爐高溫氣激冷裝置及激冷方法。
【背景技術】
[0002]目前國內大部分煤化工項目都需要經(jīng)歷煤炭經(jīng)氣化爐轉化為合成氣這一環(huán)節(jié)，原料煤經(jīng)氣化后出來的高溫煤氣需要進一步降溫才能進入下一道工序，在降溫過程中激冷是目前國內化工行業(yè)制氣采用的主要手段，現(xiàn)有的氣化爐冷卻系統(tǒng)主要有GE的上升管-下降管結構、華東理工大學的多噴嘴對置式氣化爐的復合床洗滌冷卻室、鼓泡床結構；另一種降溫形式則以shell氣化爐的廢鍋和雙激冷流程為代表。
[0003]GE氣化爐激冷室內部設有下降管及上升管，套筒狀結構，下降管的作用是將氣化爐燃燒室產(chǎn)生的合成氣引入到激冷室的激冷水里進行洗滌降溫，洗滌降溫后的合成氣沿上升管從激冷室上部離開氣化爐。采用此種型式，為了保護激冷裝置，氣化爐下渣口和激冷環(huán)必須錯開一定的間距，才能保證激冷環(huán)及下降管不受渣口瀉出的合成氣和液態(tài)渣的沖刷，從而導致激冷環(huán)和下降管直徑增加，進而導致激冷系統(tǒng)尺寸太大，造成材料浪費。
[0004]華東理工大學的多噴嘴對置式氣化爐采用的是激冷環(huán)配合下降管進行冷卻，如運行時出現(xiàn)激冷水水量不足，則不能形成均勻水膜保護下降管，使得設備受熱不均，管壁上面出現(xiàn)干區(qū)，造成壁上掛渣，嚴重會導致下降管的燒穿。氣化爐下渣口和激冷環(huán)也必須錯開一定的間距，導致激冷室直徑尺寸太大。
[0005]shell氣化爐有廢熱鍋爐和氣水雙激冷兩種流程。對于廢鍋流程，其缺點是懸浮在煤氣流中的細小煤渣要經(jīng)過較長的管道，且改變流動方向，才能進入下游設備進行余熱回收或氣固分離。管道及下游設備極易堵塞，時間一長，激冷氣中的灰含量嚴重超標，就會將激冷環(huán)沖刷壞，造成合成氣泄漏到環(huán)形空間，環(huán)形溫度有所上升，將會影響系統(tǒng)安全。而且氣化爐在停車時還需要花費大量的人力物力去清理，并且同樣使用后續(xù)工段的潔凈合成氣作為激冷氣，在噴入水的冷卻下將溫度進一步降低。此種流程由于采用冷激冷氣的循環(huán)機使用方式，內部激冷件的設置較為復雜；氣水雙激冷流程特別是氣激冷循環(huán)機的使用，并沒有使原來的廢鍋流程有明顯簡化。因此，盡管Shell推出這個流程，至今沒有被用戶廣泛接受；同時shell氣化技術中的激冷室內件結構過于復雜，制造周期長，加工難度大，流程復雜，投資過高。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的是目前利用氣化爐制備合成氣時，激冷流程中的冷卻系統(tǒng)或激冷系統(tǒng)結構尺寸過大造成材料浪費，或經(jīng)常受熱不均導致?lián)p壞、抑或結構復雜成本高等技術問題，提供了一種用于氣化爐合成氣激冷的裝置及方法。采用的具體技術方案如下:
[0007]一種氣化爐高溫氣激冷裝置，包括氣化爐渣口、氣化爐支撐面，還包括激冷水水箱、激冷環(huán)、下降管、激冷水水箱進水管、激冷環(huán)激冷水進水管、激冷水水箱防沖刷耐火材料層、渣口支撐件、激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架，所述激冷水水箱內部具有強制繞流結構，底部有噴水口 ；激冷環(huán)表面有噴嘴；氣化爐渣口外側通過渣口支撐件與氣化爐支撐面連接，激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架上端固定在氣化爐支撐面上，激冷水水箱安裝在激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架上，氣化爐渣口下端以10° — 50°夾角與激冷水水箱連接，氣化爐渣口與激冷水水箱之間填充激冷水水箱防沖刷耐火材料層，激冷水水箱進水管與激冷水水箱連接，激冷環(huán)安裝在激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架下方，下降管安裝于激冷環(huán)下方，激冷環(huán)激冷水進水管與激冷環(huán)連接。
[0008]所述氣化爐渣口為水冷壁結構或者耐火磚結構。
[0009]所述激冷水水箱內部強制繞流結構為L型繞流板，激冷水水箱進水管深入至L型繞流板內側。所述激冷水水箱內部強制繞流結構還可以為繞流柱結構、分層隔板結構、繞流管結構中的一種。所述激冷水水箱噴水口為環(huán)隙噴口、多孔噴口、條形噴口、圓噴口中的一種。所述激冷水水箱噴水口向激冷環(huán)傾斜，傾斜角度為0° — 60°。所述激冷水水箱進水管有2 — 12個。所述激冷水水箱防沖刷耐火材料層使用材料為碳化硅。
[0010]利用上述氣化爐高溫氣激冷裝置進行激冷的方法，包括如下步驟:
[0011](I)初步降溫:氣化爐氣化室高溫合成氣及高溫熔渣沿氣化爐渣口泄入激冷室，經(jīng)過激冷水水箱段，激冷水水箱以10° — 50°夾角與高溫合成氣及高溫熔渣錯開，激冷水在具有強制繞流結構的激冷水水箱中流動，與高溫合成氣及高溫熔渣換熱，然后以0° —60°的角度噴向激冷環(huán)，在激冷環(huán)表面形成水幕，同時在靠近高溫合成氣及高溫熔渣一側形成蒸汽層；
[0012](2) 二級激冷:激冷環(huán)激冷水從激冷環(huán)激冷水進水管引入，通過激冷環(huán)，一部分噴向初步降溫后的合成氣及熔渣，一部分沿下降管形成水幕保護下降管，初步降溫后的合成氣和熔渣得到充分激冷，沿下降管進入氣化爐激冷室液位下；
[0013](3)后續(xù)工藝:熔渣冷卻固化后排放進下游系統(tǒng)，合成氣出下降管后穿過激冷室水層，通過合成氣出口進入下游系統(tǒng)。
[0014]步驟(2)所述下降管上形成水幕的厚度為5-20mm。
[0015]氣化室高溫合成氣及高溫熔渣從氣化室渣口泄出時，先經(jīng)過激冷水水箱的緩沖段降溫，避免出氣化室高溫合成氣及高溫熔渣直接沖刷激冷環(huán)及下降管，有效的保護了激冷環(huán)及下降管。高溫合成氣及高溫熔渣沿渣口泄入激冷室，首先經(jīng)過激冷水水箱段，激冷水水箱以10° — 50°夾角錯開，避免和高溫合成氣及高溫熔渣的直接接觸。
[0016]激冷水水箱下部設置有噴水口，噴水口噴出的激冷水在激冷環(huán)上形成水幕，出氣化室高溫合成氣及高溫熔渣接觸到水幕時瞬間換熱產(chǎn)生蒸汽膜，有效的減少了高溫合成氣及熔渣對激冷環(huán)及下降管的直接沖刷。
[0017]激冷水水箱內部設置激冷水強制流通通道，保證激冷水水箱內部激冷水充滿流動且無死區(qū)，避免激冷水在水箱內局部過熱從而燒壞激冷水水箱。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:有效的保護激冷環(huán)及下降管，避免激冷環(huán)和下降管受熱不均及熔渣的沖刷而損壞，實現(xiàn)了合成氣及熔渣的兩級激冷，強化了激冷效果并提高了激冷設備的可靠性，有效的降低了激冷環(huán)的激冷熱負荷，延長了激冷設備的使用壽命。并且有效的降低了氣化爐激冷室的尺寸，達到了節(jié)約材料的目的。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述氣化爐高溫氣激冷裝置結構示意圖
[0020]圖2為本發(fā)明所述氣化爐高溫氣激冷裝置在一種氣化爐中的應用示意圖
[0021]圖例說明:1、氣化爐渣口，2、氣化爐支撐面，3、激冷水水箱，4、激冷水水箱防沖刷耐火材料層，5、激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架，6、渣口支撐件，7、激冷水水箱進水管，8、激冷環(huán)，9、下降管，10、激冷環(huán)激冷水進水管
[0022]α、氣化爐下渣口與激冷水水箱耐火側夾角，β、激冷水水箱噴水口傾斜角
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明，但不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0024]實施例1:
[0025]一種氣化爐高溫氣激冷裝置，包括氣化爐渣口 1、氣化爐支撐面2，還包括激冷水水箱3、激冷環(huán)8、下降管9、激冷水水箱進水管7、激冷環(huán)激冷水進水管10、激冷水水箱防沖刷耐火材料層4、渣口支撐件6、激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架5，所述激冷水水箱3內部具有強制繞流結構，底部有噴水口 ；激冷環(huán)8表面有噴嘴；氣化爐渣口 I外側通過渣口支撐件6與氣化爐支撐面2連接，激冷水水箱3及激冷環(huán)支撐架5上端固定在氣化爐支撐面2上，激冷水水箱3安裝在激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架5上，氣化爐渣口 I下端以10°夾角與激冷水水箱3連接，氣化爐渣口 I與激冷水水箱3之間填充激冷水水箱防沖刷耐火材料層4，激冷水水箱進水管7與激冷水水箱3連接，激冷環(huán)8安裝在激冷水水箱及激冷環(huán)支撐架5下方，下降管9安裝于激冷環(huán)8下方，激冷環(huán)激冷水進水管10與激冷環(huán)8連接。
[0026]所述氣化爐渣口 I為水冷壁結構或者耐火磚結構。
[0027]所述激冷水水箱3內部強制繞流結構為L型繞流板，激冷水水箱進水管7深入至L型繞流板內側。所述激冷水水箱3內部強制繞流結構還可以為繞流柱結構、分層隔板結構、繞流管結構中的一種。所述激冷水水箱3噴水口為環(huán)隙噴口、多孔噴口、條形噴口、圓噴口中的一種。所述激冷水水箱3噴水口向激冷環(huán)8傾斜，傾斜角度為0°。所述激冷水水箱進水管7有2個。所述激冷水水箱防沖刷耐火材料層4使用材料為碳化硅