专利名称：一种气化炉洗涤冷却装置和工艺的制作方法
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°C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I.采用在下降管I与炉壳6间布置破泡条的方式(图I)。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 lm/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I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 I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I之后折转向上，进入上升管2与下降管I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I.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°C，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。2.通过上升管和下降管之间的环形空间内设置2-6层挡板，通过降低气体流速与气体流向，使得部分液滴和灰渣无法获得足够的动能而回到冷却介质中，进一步去除了气泡中夹带的液滴和灰渣，避免激冷室的积灰和堵塞问题。3.上升管分为上下两段，以便于安装破泡盘，降低了安装难度，同时也便于设备本身的拆装。4.破泡盘由若干破泡条组成，结构简单易行，便于生产安装。5.折流板分为两块，便于生产和安装。经航天工程公司多套装置实践证明，在设计条件下，该装置克服了气化炉常见的激冷室积灰、合成气出口磨损、合成气大量带水等现象，能够对合成气进行充分冷却和除渣，目前该装置已累计运行18个月，经多方检查表明运行状况良好。
图I为采用在下降管与炉壳间布置破泡条方式的洗涤冷却装置的结构示意图；图2为采用下降管和上升管结构方式的洗涤冷却装置的结构示意图；图3为本发明的洗涤冷却装置的结构示意图；其中，I.下降管，2.上升管，3.破泡盘，4.折流板，5.挡板，6炉壳，7破泡板具体实施方式
下面结合附图3和具体实施例，对本发明提供的新型的气化炉洗涤冷却装置详细描述如下，其仅是为了对本发明予以进一步的说明，应该理解其并不因此限制本发明的权利范围。参照图3，本发明是这样实现的一种气化炉洗涤冷却装置，它包括下降管I、上升管2、破泡盘3、折流板4和挡板5。其特点在于在下降管I与上升管2的环形空间内放置 2-6层破泡盘。其中上升管2由上升管上段和上升管下段通过连接法兰组成；在下降管I和上升管2上布置有若干层挡板5 ;上升管2出口处布置有折流板4 ;挡板5在竖直方向上采用错列布置；折流板4由两块板组成；所述的破泡盘3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。夹带部分灰渣的合成气经下降管后折转向上，进入下降管I与上升管2之间的环形空间，鼓泡上升，在这个过程中携带一部分液滴。破泡盘3将上升气流中的大气泡破泡成小气泡,增大了气液接触面积,加速了气液之间的传热传质，同时加强对灰尘气流的洗涤作用。多层破泡盘的阻挡作用实现对合成气均布降能，合成气从破泡条之间的间隙和破泡条上的小孔流出，一部分液滴无法获得足够的动能，因重力作用而回到激冷液中。挡板5的布置使得合成气流的流通路径更加曲折，降低了气流动能，减少气流所携带的灰尘和液滴， 同时气流中的一部分液滴和灰尘在离心力作用下与气流主体分离。合成气流达到折流板4 时，在折转过程中由于气液的惯性力不同一部分液滴与合成气分离，进一步降低了出口气流的液滴夹带量。本发明不仅可用于气化炉中合成气的洗涤冷却，还可用于其他类似需要进行冷却洗涤的场所。尽管本发明的各种实施方式已经通过具体实施方式
在上下文中进行了描述，但是本发明并不仅限于此。因此，以上的描述不应该当作是本发明范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求进行限定。本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的精神的情况下可以对本发明作出各种改变和变更，其都将落入在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种气化炉洗涤冷却装置，它包括下降管(I)、上升管(2)、破泡盘(3)、折流板(4) 和挡板(5);其特点在于在下降管(I)与上升管(2)的环形空间内放置2-6层破泡盘。
2.根据权利要求I所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于上升管(2)由上升管上段和上升管下段通过连接法兰组成。
3.根据权利要求I或2所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于在下降管(I)和上升管(2)上布置有若干层挡板(5)。
4.根据权利要求I所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于所述的破泡盘(3) 是由若干破泡条组成的。
5.根据权利要求I所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于上升管与下降管间隙为 30-300mm。
6.根据权利要求I或2所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于上升管(2)出口处布置有折流板(4)。
7.根据权利要求3所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于挡板(5)在竖直方向上采用错列布置。
8.根据权利要求6所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于折流板(4)由两块板组成。
9.根据权利要求4所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于所述的破泡条含有若干数目的锯齿。
10.根据权利要求4或9所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于所述的破泡条上含有若干数目的小孔。
11.根据权利要求4或9所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于破泡条弯制成一定角度。
12.根据权利要求9所述的一种气化炉洗涤冷却装置，其特征在于锯齿形状为三角形、矩形或梯形。
13.一种使用如权利要求I所述的气化炉洗涤冷却装置的冷却工艺，其特征在于上升管和下降管之间气体流速为2-15m/s，气体温度为100-300°C。
全文摘要
一种气化炉冷却和洗涤装置，包括下降管、上升管、破泡盘、挡板和折流板。在上升管和下降管之间的环形空间内布置若干层破泡盘与若干层挡板，出口处布置若干折流板。通过该装置的气体为携带固渣与液滴的气液固三相流，通过在该环形空间设置的破泡盘，增大了液滴和灰渣与破泡盘相撞的概率，一部分液滴和灰渣无法获得足够的动能而回到冷却介质中，进而有效去除了气泡中夹带的液滴和灰渣，通过该装置的充分冷却与洗涤之后有效气体通过上升管和下降管之间的环形空间流出。为减少因气速提高对液滴和灰渣的携带，上升管出口布置有挡板，使上升气流的流道弯曲，进一步降低了气流动能。合成气流经过折流板转向时因离心力作用进行气液分离，改善气化炉出口合成气带水状况。上升管的导向降低了合成气流对液池的扰动，有利于灰渣的聚集和沉降，改善了激冷室的结垢积灰现象，同时有利于保持液位的稳定。
文档编号C10J3/52GK102533343SQ201110451079
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者信伟, 张文斌, 李晓飞, 李红海, 王明坤, 陈永进, 高瑞恒 申请人:航天长征化学工程股份有限公司