一種合成氣冷卻的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤制高溫合成氣冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫含灰合成氣冷卻的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)煤或者其他含碳燃料，在氧氣或含氧氣體的存在下，能夠發(fā)生氣化反應(yīng)，生產(chǎn)含有大量一氧化碳和氫氣，及少量二氧化碳、氮?dú)夂推渌麣怏w的合成氣，該合成氣能夠作為化工行業(yè)的原料、也可作為清潔燃料，或者制取清潔燃料，具有廣泛的用途。目前成熟的煤氣化技術(shù)按照化學(xué)工程特征可分為固定床、流化床和氣流床三種，其中氣流床氣化爐是一種快速氣化反應(yīng)，煤粉顆粒在氣化反應(yīng)器中，處在高溫和充足氣化劑條件下，能夠快速反應(yīng)生成合成氣。在氣流床氣化反應(yīng)過(guò)程中，煤所含有的所有各種類型的無(wú)機(jī)物質(zhì)都會(huì)以灰分形式剩存下來(lái)，由于采用液態(tài)排渣工藝，氣化爐反應(yīng)區(qū)溫度高于灰熔點(diǎn)溫度，因此，氣化爐產(chǎn)生的合成氣溫度在1500度左右，攜帶的進(jìn)入下游設(shè)備的灰顆粒以液態(tài)形式存在。
[0003]在化工、鋼鐵、發(fā)電等行業(yè)，對(duì)于氣化爐制取的合成氣，下游用戶需要的合成氣溫度為常溫，因此，高溫合成氣需要通過(guò)一定的方法和設(shè)備冷卻，才能夠滿足下游用戶的要求。目前高溫合成氣冷卻的主流方法有兩種，即激冷工藝和廢鍋工藝，激冷工藝即是在氣化爐出口噴入冷水，和高溫合成氣直接接觸混合冷卻，此工藝高溫合成氣的熱量?jī)H用于加熱冷水，使其變?yōu)樗魵猓黾恿撕铣蓺馑?，高溫合成氣的顯熱未能充分利用，存在能量的浪費(fèi)，氣化爐熱效率低。廢鍋工藝即通過(guò)換熱器將高溫合成氣溫度降低，合成氣顯熱轉(zhuǎn)移至冷卻水，產(chǎn)生中壓蒸汽，此工藝充分利用了合成氣的顯熱，副產(chǎn)高品質(zhì)蒸汽。目前成熟的廢鍋工藝有殼牌的廢鍋熱回收工藝，該工藝是將氣化爐產(chǎn)生的1500度左右的高溫煤氣先與下游返回的激冷煤氣混合降溫至700?800度，然后通過(guò)對(duì)流廢鍋將煤氣降溫至340度，經(jīng)過(guò)洗滌塔進(jìn)一步降溫至170度左右，大部分送出界區(qū)，小部分作為激冷煤氣，返回與高溫煤氣混合。殼牌工藝激冷煤氣流量是氣化爐產(chǎn)生煤氣流量的1.2?1.4倍，因此，下游廢鍋、干法除塵和濕法洗滌單元的處理煤氣流量大，設(shè)備投資高，激冷氣壓縮機(jī)功耗和投資高。總之，目前的廢鍋工藝，高溫煤氣在1500度至800度區(qū)間的熱量難以用設(shè)備回收，需通過(guò)激冷煤氣返氣冷卻，造成了設(shè)備投資和能耗高的問(wèn)題，這是由于高溫煤氣攜帶有粘性的灰，粘性的灰易粘結(jié)于廢鍋受熱面管壁上，堵塞廢鍋合成氣通道造成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種合成氣冷卻的設(shè)備和方法，合成氣降溫過(guò)程均是通過(guò)換熱器降溫，無(wú)需通過(guò)激冷煤氣或激冷水降溫，從而大大降低廢鍋、干法除塵和洗滌單元的處理煤氣流量，降低設(shè)備尺寸和造價(jià)，降低氣化裝置能耗。
[0005]—種合成氣冷卻的設(shè)備，包括與氣化爐I連通的輻射廢鍋4，輻射廢鍋4出口連通高溫對(duì)流廢鍋7入口，高溫對(duì)流廢鍋7出口通過(guò)傳導(dǎo)段8依次連通多個(gè)低溫對(duì)流廢鍋，低溫對(duì)流廢鍋出口連通低溫?fù)Q熱器13;所述輻射廢鍋4底部對(duì)稱均布多個(gè)加入除焦劑的噴嘴3;所述高溫對(duì)流廢鍋7入口處布置有第一吹灰器6 ;所述低溫對(duì)流廢鍋入口處布置有第二吹灰器10，同時(shí)布置有敲擊器9。所述氣化爐1、輻射廢鍋4、第一吹灰器6、高溫對(duì)流廢鍋7、傳導(dǎo)段8、低溫對(duì)流廢鍋和低溫?fù)Q熱器13均置于殼體2內(nèi)。
[0006]所述合成氣冷卻的設(shè)備由耐高溫耐腐蝕水管制作而成，水管通過(guò)工質(zhì)水冷卻。
[0007]所述輻射廢鍋4由水冷壁圍成，水冷壁表面無(wú)耐火材料，水冷壁管內(nèi)有冷卻水。
[0008]所述高溫對(duì)流廢鍋7為多層水冷壁盤(pán)管，水冷壁盤(pán)管內(nèi)有冷卻水。
[0009]所述多個(gè)低溫對(duì)流廢鍋為兩個(gè)，分別為第一低溫對(duì)流廢鍋11和第二低溫對(duì)流廢鍋
12ο
[0010]所述氣化爐I為圓筒形，多個(gè)煤粉燒嘴布置在氣化反應(yīng)區(qū)下部。
[0011]上述所述合成氣冷卻的設(shè)備進(jìn)行合成氣冷卻的方法，包括如下步驟:
[0012]步驟1:氣化爐I產(chǎn)生的高溫合成氣經(jīng)過(guò)輻射廢鍋4初步降溫至灰熔點(diǎn)附近;合成氣和水冷壁在輻射廢鍋中進(jìn)行熱交換，主要的換熱方式是輻射換熱，水冷壁管內(nèi)有冷卻水，吸收合成氣向水冷壁輻射的熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽；
[0013]步驟2:合成氣在高溫對(duì)流廢鍋7降溫至700°C-900°C ;高溫合成氣在水冷壁盤(pán)管間隙流過(guò)，與水冷壁進(jìn)行熱交換，主要的換熱方式是對(duì)流換熱，水冷壁盤(pán)管內(nèi)有冷卻水，吸收合成氣向水冷壁輻射的熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽;除焦劑通過(guò)噴嘴3進(jìn)入氣化爐I內(nèi)，改變合成氣攜帶灰的粘結(jié)特性，抑制焦在廢鍋入口粘結(jié)；當(dāng)高溫對(duì)流廢鍋7入口積灰時(shí)，第一吹灰器6利用吹灰工質(zhì)將灰吹除；
[0014]步驟3:降低至800度的合成氣經(jīng)傳導(dǎo)段8進(jìn)入低溫對(duì)流廢鍋，合成氣在低溫對(duì)流廢鍋降溫至300°C-400°C;
[0015]步驟4:合成氣進(jìn)一步在低溫?fù)Q熱器13中降溫至200?300度，低溫?fù)Q熱器13產(chǎn)生中低壓蒸汽。
[0016]所述輻射廢鍋4、高溫對(duì)流廢鍋7和低溫對(duì)流廢鍋共用相同的汽水系統(tǒng)，產(chǎn)生同規(guī)格的中壓蒸汽。
[0017]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]氣化爐產(chǎn)生的合成氣通過(guò)換熱器降低溫度，無(wú)需激冷煤氣或者激冷水系統(tǒng)，熱量回收充分，氣化爐熱煤氣效率高;系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備尺寸相對(duì)小，裝置造價(jià)降低;輻射廢鍋和對(duì)流廢鍋不易積灰，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性好;采用多級(jí)換熱器，副產(chǎn)蒸汽品質(zhì)高。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為合成氣冷卻的設(shè)備簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0021]如圖1所示，本發(fā)明一種合成氣冷卻的設(shè)備，包括與氣化爐I連通的輻射廢鍋4，5為輻射廢鍋水冷壁，輻射廢鍋4出口連通高溫對(duì)流廢鍋7入口，高溫對(duì)流廢鍋7出口通過(guò)傳導(dǎo)段8依次連通多個(gè)低溫對(duì)流廢鍋，低溫對(duì)流廢鍋出口連通低溫?fù)Q熱器13;所述輻射廢鍋4底部對(duì)稱均布多個(gè)加入除焦劑的噴嘴3;所述高溫對(duì)流廢鍋7入口處布置有第一吹灰器6;所述低溫對(duì)流廢鍋入口處布置有第二吹灰器10，同時(shí)布置有敲擊器9。
[0022]本發(fā)明合成氣冷卻的設(shè)備進(jìn)行合成氣冷卻的方法具體如下:
[0023]輻射廢鍋4將高溫合成氣溫度降低至灰熔點(diǎn)附近。輻射廢鍋4是由水冷壁圍成，合成氣和水冷壁在輻射廢鍋中進(jìn)行熱交換，主要的換熱方式是輻射換熱，水冷壁表面無(wú)耐火材料，水冷壁管內(nèi)有冷卻水，吸收合成氣向水冷壁輻射的熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽。
[0024]高溫對(duì)流廢鍋7將合成氣溫度降低至700°C-900°C。高溫對(duì)流廢鍋在輻射廢鍋上部布置有多層水冷壁盤(pán)管，高溫合成氣在水冷壁盤(pán)管間隙流過(guò)，與水冷壁進(jìn)行熱交換，主要的換熱方式是對(duì)流換熱，水冷壁管內(nèi)有冷卻水，吸收合成氣向水冷壁輻射的熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽。為防止高溫對(duì)流廢鍋7入口結(jié)焦，在輻射廢鍋4下部布置有多個(gè)噴嘴3，除焦劑通過(guò)噴嘴進(jìn)入氣化爐內(nèi)，改變合成氣攜帶灰的粘結(jié)特性，抑制焦在廢鍋入口粘結(jié)。在高溫對(duì)流廢鍋7入口同時(shí)布置有第一吹灰器6，第一吹灰器6吹灰工質(zhì)是蒸汽、氮?dú)饣蚨趸?，?dāng)對(duì)流廢鍋入口積灰時(shí)，利用工質(zhì)將灰吹除。
[0025]降低至800度的合成氣經(jīng)傳導(dǎo)段8進(jìn)入第一低溫對(duì)流廢鍋11和第二低溫對(duì)流廢鍋12，低溫對(duì)流廢鍋可分多組布置，在廢鍋入口布置有第二吹灰器10，同時(shí)布置有敲擊器9，保證廢鍋不發(fā)生積灰。合成氣在低溫?fù)Q熱器13內(nèi)進(jìn)一步降溫至200?300度，低溫?fù)Q熱器產(chǎn)生中低壓蒸汽。
[0026]上述描述的氣化爐是圓筒形，多個(gè)煤粉燒嘴布置在氣化反應(yīng)區(qū)下部，煤氣上行離開(kāi)氣化反應(yīng)區(qū)，顯然也可采用別的型式的氣化爐。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:包括與氣化爐(I)連通的輻射廢鍋(4)，輻射廢鍋(4)出口連通高溫對(duì)流廢鍋(7)入口，高溫對(duì)流廢鍋(7)出口通過(guò)傳導(dǎo)段(8)依次連通多個(gè)低溫對(duì)流廢鍋，低溫對(duì)流廢鍋出口連通低溫?fù)Q熱器(13);所述輻射廢鍋(4)底部對(duì)稱均布多個(gè)加入除焦劑的噴嘴(3);所述高溫對(duì)流廢鍋(7)入口處布置有第一吹灰器(6);所述低溫對(duì)流廢鍋入口處布置有第二吹灰器(10)，同時(shí)布置有敲擊器(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:所述氣化爐(1)、輻射廢鍋(4)、第一吹灰器(6)、高溫對(duì)流廢鍋(7)、傳導(dǎo)段(8)、低溫對(duì)流廢鍋和低溫?fù)Q熱器(13)均置于殼體(2)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:所述合成氣冷卻的設(shè)備由耐高溫耐腐蝕水管制作而成，水管通過(guò)工質(zhì)水冷卻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:所述輻射廢鍋(4)由水冷壁圍成，水冷壁表面無(wú)耐火材料，水冷壁管內(nèi)有冷卻水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:所述高溫對(duì)流廢鍋(7)為多層水冷壁盤(pán)管，水冷壁盤(pán)管內(nèi)有冷卻水。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:所述多個(gè)低溫對(duì)流廢鍋為兩個(gè)，分別為第一低溫對(duì)流廢鍋(11)和第二低溫對(duì)流廢鍋(12)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成氣冷卻的設(shè)備，其特征在于:所述氣化爐(I)為圓筒形，多個(gè)煤粉燒嘴布置在氣化反應(yīng)區(qū)下部。8.權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述合成氣冷卻的設(shè)備進(jìn)行合成氣冷卻的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:氣化爐(I)產(chǎn)生的高溫合成氣經(jīng)過(guò)輻射廢鍋(4)初步降溫至灰熔點(diǎn)附近;合成氣和水冷壁在輻射廢鍋中進(jìn)行熱交換，主要的換熱方式是輻射換熱，水冷壁管內(nèi)有冷卻水，吸收合成氣向水冷壁輻射的熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽； 步驟2:合成氣在高溫對(duì)流廢鍋(7)降溫至700 0C-900 0C ；高溫合成氣在水冷壁盤(pán)管間隙流過(guò)，與水冷壁進(jìn)行熱交換，主要的換熱方式是對(duì)流換熱，水冷壁盤(pán)管內(nèi)有冷卻水，吸收合成氣向水冷壁輻射的熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽;除焦劑通過(guò)噴嘴(3)進(jìn)入氣化爐(I)內(nèi)，改變合成氣攜帶灰的粘結(jié)特性，抑制焦在廢鍋入口粘結(jié)；當(dāng)高溫對(duì)流廢鍋(7)入口積灰時(shí)，第一吹灰器(6)利用吹灰工質(zhì)將灰吹除； 步驟3:降低至800度的合成氣經(jīng)傳導(dǎo)段(8)進(jìn)入低溫對(duì)流廢鍋，合成氣在低溫對(duì)流廢鍋降溫至 300°C-400°C; 步驟4:合成氣進(jìn)一步在低溫?fù)Q熱器(13)中降溫至200?300度，低溫?fù)Q熱器(13)產(chǎn)生中低壓蒸汽。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:所述輻射廢鍋(4)、高溫對(duì)流廢鍋(7)和低溫對(duì)流廢鍋共用相同的汽水系統(tǒng)，產(chǎn)生同規(guī)格的中壓蒸汽。
【專利摘要】一種合成氣冷卻的設(shè)備和方法，經(jīng)氣化爐產(chǎn)生的高于煤灰熔點(diǎn)的攜帶飛灰的合成氣經(jīng)過(guò)輻射廢鍋4初步降溫至灰熔點(diǎn)附近，經(jīng)高溫對(duì)流廢鍋降溫至700℃-900℃，進(jìn)入低溫對(duì)流廢鍋，降溫至300℃-400℃，經(jīng)過(guò)低溫?fù)Q熱器降溫至200～300度；在輻射廢鍋底部布置有噴入除焦劑的噴嘴，除焦劑通過(guò)噴嘴3進(jìn)入輻射廢鍋，抑制高溫對(duì)流廢鍋入口結(jié)焦，低溫對(duì)流廢鍋入口布置有吹灰器和敲擊器，保證廢鍋的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；本發(fā)明合成氣降溫過(guò)程均是通過(guò)換熱器降溫，無(wú)需通過(guò)激冷煤氣或激冷水降溫，從而大大降低廢鍋、干法除塵和洗滌單元的處理煤氣流量，降低設(shè)備尺寸和造價(jià)，降低氣化裝置能耗。
【IPC分類】C10J3/86, C10J3/48, C10J3/84
【公開(kāi)號(hào)】CN105670708
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610165410
【發(fā)明人】胡志陽(yáng)
【申請(qǐng)人】胡志陽(yáng)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日