专利名称：高温含尘合成气的水浴式激冷器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉煤气化或水煤浆气化的降温除尘装置，具 体的说是一种在高温高压条件下的高温含尘合成气的水浴式激冷器。
背景技术：
目前气化装置中用于冷却高温含尘合成气(以下简称合成气)的
方法主要有两种， 一种是采用废热锅炉(合成气冷却器)，例如Shell, prenflo等干煤粉加压气化工艺中采用废热锅炉，但结构复杂，施工难 度大，制造周期长，投资成本高；另一种采用带中心筒(即冷激筒) 的水浴式激冷器，这种激冷器是由进水管将水引入喷水环管，经喷水 环管将水直接注入冷激筒壁面形成液膜，合成气穿过冷激筒浸水除尘 降温。但该方案中冷激筒壁面液膜除尘降温时，气液4妄触面积不足， 合成气中的灰尘润湿度小，导致合成气的降温除尘效果不够理想，后 续除尘段的负荷较大；并且直接用喷水环管注入的方式不能保证在冷 激筒内壁的壁面形成完整的液膜，也使得冷激筒上段筒壁温差应力 大，灰尘易粘结在壁面，从而降低了冷激筒及相关部件的使用寿命。 由于除尘效果较差，不仅影响了对合成气降温的能力，通常还需在设 备外设置多级文丘里，使得流程复杂。尽管在结构上^:了一些改进， 如为了进一步增加气液接触面积，在冷激筒下端设齿形鼓泡器完成气 流分散的作用，但气液接触面积仍然较少，降温除尘效果仍不理想， 且易出现带水带灰问题，特别是运行一段时间后系统阻力降增大，需 要停车清理。如进气管入口端的除尘分离器带水严重，运行一、两个
月后即需停才几清理，不适合长周期运行。发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简 单、降温除尘效果好、可长期稳定运行的高温含尘合成气的水浴式激冷器。
技术方案包括包括进水管、黑水出口管、上端与进气管连通的冷 激筒、人孔、出气管和壳体，所述进水管的出口端与冷激筒上方的喷
水环管连通，其特征是所述冷激筒中段设有导向锥及位于导向锥上 方的喷嘴，所述喷嘴与壳体上第二进水管的出口端连通。 所述导向锥俯角为45° ~ 70°。
所述导向锥下方设有锥帽，所述锥帽的锥角为45° ~ 75°。 所述出气管入口端设有除尘分离器，所述除尘分离器上方设有在
线冲洗器。
冷激筒上^:外环设有水槽，所述进水管的出口端经喷水环管与水 槽连通，所述冷激筒上端还设有齿形槽。
所述冷激筒中段外环还设有至少两层环形塔盘，最上层塔盘与壳 体上的第三进水管的出口端连通。
所述冷激筒下段外环设有升气管。
为解决了气液接触面积不足的问题，在冷激筒中段设文丘里结 构，从第二进水管引入的水通过导向锥上方的喷嘴喷出，湿化合成气 并补充导向锥局部壁面液膜的液量，沿壁面而下的液膜在通过导向锥 后形成一道垂直下落的环形液帘，借助合成气通过导向锥缩口后气流 产生的径向扩散效应(即文丘里效应)，增加气液接触面积，使合成 气穿过液帘时一皮再次冷却和除尘，同时合成气内的灰尘也部分被浸 湿。所述导向锥俯角优选为45°~70°，下端设置锥角优选为45。~75° 的锥帽，以使含尘气体继续进行增湿和除灰并对合成气气流进行再分布。
为解决现有技术中冷激筒内壁的壁面难以形成连续均匀的完整液膜、壁面易粘结灰尘、冷激筒上段筒壁温差应力大、零件使用寿命 短的问题，采用在冷激筒上段外环设置水槽，环形的喷水环管与水槽 连通，水由喷水环管注入水槽，当水槽内的水注满后，会沿冷激筒上 端溢出，流入冷激筒的内壁壁面，所述冷激筒上端开有齿形槽，水沿 齿形槽溢出时，能在冷激筒壁面形成连续均匀的完整液膜，通过液膜 蒸发对合成气进行冷却并且由于水槽内的水能起到对激冷筒的均匀 冷却作用，能降低冷激筒筒壁上端的金属温度和沿轴向温度梯度，从 而延长了激冷筒的使用寿命。
在出气管入口端设置除尘分离器，以便除去随气流带出的残留灰 尘及液滴，避免带水严重，优选采用高效折板分离器，并在除尘分离 器的上方设置在线冲洗器，如喷嘴。通过控制喷嘴向除尘分离器喷水 的方式清理除尘分离器上的灰垢，无需停机清理，可持续使用达一年 以上。
塔盘设置冷激筒中段的外环，位于液层上方面，穿出液层的合成 气经两层或两层以上环形的塔盘进一步洗涤，除去水分，所述塔盘优 选导向喷射塔盘或;休降式穿流角钢塔盘。
由于合成气在穿过液层时，会使壳体内的液面波动较大而导致液 位计测量数据失真，因此在冷激筒下段外环设升气管，使液面的波动 尽可能控制在升气管以内，而不影响壳体上液位计的测量。
采用本实用新型设计方案，通过液膜蒸发、文丘里结构形成的液 帘产生的径向扩散效应，合成气在进入冷激筒下端时，其温度可降至 接近饱合温度，合成气中大部分灰尘也被水洗涤去除或被湿润，为确 保出口合成气达到含尘要求，筒化后续系统流程创造了前提条件。
图1为本实用新型结构示意图。
其中，l-进气管2-密封环板、3-膨胀节、4-喷水环管、5-冷激筒、 5.1-水槽,5.2-文丘里喷嘴、5.3-导向锥、5.4-锥帽、5.5-齿形鼓泡器、5.6-齿形槽、6-壳体、7-折板分离器、7.1-降液管、7.2-喷嘴、8-出气 管、9-塔盘、10-升气管、11-灰水出口管、12-支撑板、13-连接筒、 14-黑水出口管、15-人孔、16-第三进水管、17-第二进水管、18-进水管。
H丄.表示最高液位、N丄.表示标准液位、L丄.表示最^氐液位。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步解释说明 参照图1,壳体6上段设进气管1、出气管8，进水管18、人孔 15，下段设有灰水出口管ll、黑水出水管14和人孔15，所述进气管 1外套有带膨胀节3的连接筒13,并通过密封环板2对壳体6内密封。 进气管1与冷激筒5连通，所述冷激筒5上端开有齿形槽5.6，上段 外环设有水槽5.1，进水管18经冷激筒5上方的喷水环管4与水槽 5.1连通，所述喷水环管4分别与连接筒13及水槽5.6上端固接；冷 激筒5的中段内设有俯角为60°导向锥5.3,导向锥5.3上方设与壳体 6上第二进水管17出口端连通的文丘里喷嘴5.2，下方设下端经支撑 板12与壳体6固接的锥角为60°的锥帽5.4,冷激筒5中段外环设有 两层环形的塔盘9，最上层塔盘与第三进水管16连通，所述塔盘9 为导向喷射塔盘；冷激筒5的的下端设齿形鼓泡器5.5，下段外环还 设有限制液层波动过大的升气管10,所述升气管IO底部也与支撑板 12连接。所述出气管8入口端设有带降液管7.1的折板分离器7，所 述折板分离器7上方壳体6上设有在线冲洗用喷嘴7.2，所述升气管 10和冷激筒5之间可以采用拉筋连接。 作用原理
所述水可以使用普通工业用水或工序中的循环水或处理后的循 环灰水等，水由进水管18进入喷水环管4并通过喷水环管4喷入水 槽5.1内，注满后沿冷激筒5上端的齿形槽5.6溢出在冷激筒5的内 壁壁面形成连续均匀的液膜，与由进气管1送入的合成气接触，通过水的表面直接蒸发对由合成气进行冷却降温。同时，水槽5.1内的水
及冷激筒5内壁面的液膜对冷激筒5进行冷却，能有效的保护冷激筒 5,延长使用寿命。冷激筒5内壁面的液膜未经蒸发的水流入导向锥 5.3,第二进水管17的水经文丘里喷嘴5.2喷射到导向锥5.3上方的 壁面，湿化合成气并补充导向锥5.3局部壁面液膜的液量，并使液膜 在导向锥5.3下方形成均匀连续的液帘，合成气继续向下通过导向锥 5.3缩口时，借助气流产生的径向扩散效应(即文丘里效应)与形成 液帘的水充分接触，增强气液接触的程度，对合成气降温、湿润灰尘 并除尘。合成气继续向下通过冷激筒5下端时被齿形鼓泡器5.5对气 流进行初分布/分配，在液层下与水接触，使合成气内湿润的灰尘被 带入水中，由黑水出口管14及灰水出口管17排出，合成气通过升气 管10穿出液层，再与两层塔盘9的液体接触进一步增湿和除尘，塔 盘9上沉积的灰在沿水平方向气流的作用下吹到塔盘9自带的降液 盘，经由灰水出口管17和黑水出口管14排出。合成气进一步上升， 经壳体上段的折板分离器7最后 一步除掉合成气中的液滴和微尘后， 由出气管8排出进入下一步工序。折板分离器7分离出的液滴和微尘 由降水管7.1排入液层下，微尘下沉由黑水出口管14和灰水出口管 17排出。当折板分离器7含灰量大，堵塞通道，引起压力降偏大时， 开启喷嘴7.2进行在线清理。
由进气管1送入的合成气(含尘高温，温度约700°C~900°C) 经过本实用新型降温除尘后温度可降至180 260。C左右，通过完整液 膜蒸发、多次多方式的气液充分接触，能4艮好满足高温高压工况下对 含尘高温合成气的降温增湿除尘要求，降温效果明显，也大大减少了 后续工序中除尘设备的负荷。
权利要求1、一种高温含尘合成气的水浴式激冷器，包括进水管、黑水出口管、上端与进气管连通的冷激筒、人孔、出气管和壳体，所述进水管的出口端与冷激筒上方的喷水环管连通，其特征是所述冷激筒中段设有导向锥及位于导向锥上方的喷嘴，所述喷嘴与壳体上第二进水管的出口端连通。
2、 如权利要求1所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器，其特 征是所述导向锥俯角为45° ~ 70°。
3、 如权利要求1或2的所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器， 其特征是所述导向锥下方设有锥帽。
4、 如权利要求3所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器，其特 征是所述锥帽的锥角为45° ~ 75°。
5、 如权利要求1所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器，其特 征是所述出气管入口端设有除尘分离器，所述除尘分离器上方设有 在线冲洗器。
6、 如权利要求1或2所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器， 其特征是冷激筒上段外环设有水槽，所述进水管的出口端经喷水环 管与水槽连通。
7、 如权利要求6所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器，其特 征是所述冷激筒上端设有齿形槽。
8、 如权利要求1或7所述的高温含尘合成气的水浴式激冷器，其特征是所述冷激筒中段外环还设有至少两层环形塔盘，最上层塔 盘与壳体上的第三进水管的出口端连通。
9、 如权利要求1或2或7所述的高温含尘合成气的水浴式激冷 器，其特征是所述冷激筒下段外环设有升气管。
专利摘要本实用新型公开了一种高温含尘合成气的水浴式激冷器，解决了现有技术中水浴式激冷器气液接触面积不足、降温除尘效果差等技术问题。技术方案包括进水管、黑水出口管、上端与进气管连通的冷激筒、人孔、出气管和壳体，所述壳体上进水管的出口端与冷激筒上方的喷水环管连通，其特征是所述冷激筒中段设有导向锥及位于导向锥上方的喷嘴，所述喷嘴与壳体上第二进水管的出口端连通。本实用新型结构简单、降温除尘效果好、大大减小了后序设备除尘负荷，可长期稳定运行。
文档编号C10K1/02GK201254564SQ20082006750
公开日2009年6月10日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者刘佑义, 向彬彬, 耀 张, 张宗飞, 徐才福, 杨晓新, 汪明笑, 谢国雄 申请人:五环科技股份有限公司