气化炉的水急冷结构的制作方法

本发明涉及一种气化炉内的激冷结构，具体的说是一种气化炉的水急冷结构。

背景技术：

煤化工是煤炭利用的重要方式，煤气化则是煤化工的龙头。随着气化技术的发展，以石油焦、生物质等物质为原料的干粉气化工艺也逐渐得到了应用。固体原料以干粉状态在气化炉中与气化剂在高温下进行剧烈的化学反应，产生高温的粗合成气，高温粗合成气在降温除尘后进入下游工序。

常见的冷却办法之一是使用大量的水喷淋冷却，对高温合成气进行降温处理，该工艺冷却水用量大，产生的洗涤黑水量多，需配置处理能力较大的黑水处理系统才能保证装置的运行，同时也增加了整个气化装置的投资。

现有气化炉中激冷室通常采用激冷环隙结构对高温合成气进行冷却，这种结构水流沿下降管形成液膜，与合成气接触时混合不均匀，需要较多激冷水才能冷却下来，同时增加了黑水处理系统的生产负荷。。。。。。。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、激冷效率高、激冷水消耗量小、节能降耗、对环境友好、易于改造的气化炉的水急冷结构。

技术方案包括气化炉的激冷室，所述激冷室上方设有气化室的下渣口，所述激冷室内设有激冷管，所述激冷管的上端与所述下渣口连接，下端位于液面以下，所述激冷管内壁的上部及中部均匀设有多个与激冷介质进口连通的激冷环，所述激冷环上沿周向均匀开有喷淋出口。

所述激冷环上均匀开有上层喷淋出口和下层喷淋出口，所述下层喷淋出口垂直向下贴在激冷管壁面上，所述上层喷淋出口倾斜向下，与激冷管的壁面呈30°～75°的夹角。

所述激冷管的内径是下渣口内径的1.6～3.2倍。

所述激冷环上喷淋出口的孔径根据激冷环在激冷管上的布置位置由上至下逐级减小。

所述最上层的激冷环上喷淋出口的孔径为4.0～5.5mm，最下层的激冷环上喷淋出口的孔径为1.5～3.0mm。

针对背景技术中存在的问题，发明人在激冷室设计了与下渣口连通的激冷管，将气化室内的渣气向下引入激冷管中，同时在激冷管的上部和中部设置多个激冷环，通过激冷环的喷淋出口喷出水雾激冷合成气，两者剧烈换热，有效降温合成气和灰渣。由于合成气和灰渣被限制在激冷管中进行局部强制换热，因此气雾混合均匀、换热效率高，有效减少了激冷水的消耗。进一步的，激冷环上的喷淋出口包括上层喷淋出口和下层喷淋出口，所述下层喷淋出口垂直向下贴在激冷管壁面上，这股喷出的激冷水可沿激冷管下流，形成一层均匀的液膜，能够防止合成气与激冷管直接接触而产生局部过热导致激冷管损坏，还可以防止合成气中的灰渣粘附在激冷管内壁，而上层喷淋出口倾斜向下，为雾化喷头，喷出的水雾与高温的粗合成气接触混合，直接激冷，优选所述上层喷淋出口与激冷管的壁面呈30°～75°的夹角，以向下倾斜的角度喷出有利于减少合成气的阻力降，同时该角度可使激冷水喷出的雾化液滴在下降管内具有较大的覆盖面积，从而增强合成气与激冷水的混合效果。

进一步的，优选激冷管的内径为下渣口内径1.6～3.2倍，合成气进入激冷管后由于空间增大，增加了合成气在激冷管中的停留时间，激冷管内存在充足的混合空间，可以强化合成气与激冷水之间的传质作用，充分利用水的气化潜热，从而进一步降低激冷介质的用量。

在保证激冷效果的前提下，为了进一步降低冷却水的消耗，对激冷管上不同位置的激冷环上的喷淋出口的孔径也进行了限定，考虑到合成气由上至下温度逐步下降，因此设计激冷环上喷淋出口的孔径根据激冷环在激冷管上的布置位置由上至下逐级减小。优选最上层的激冷环上喷淋出口的孔径为4.0～5.5mm，孔径大，可喷出较多的激冷水，加速冷却过程，使合成气快速降温；最下层的激冷环上喷淋出口的孔径为1.5～3.0mm，孔径小，可以强化激冷水的雾化效果，使雾化液滴的粒径更小，有利于合成气与激冷水的换热，充分利用激冷水的潜热，从而减少激冷水的用量。

有益效果：

本发明急冷结构可将合成气由1300℃～1600℃快速急冷至110～200℃，较未设计该结构的气化室相比，同样激冷温度下，激冷水量可减少约25％以上，从而减少了黑水处理的设备能耗，对环境友好，本发明结构简单、激冷效率高、易于改造，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

附图2为喷淋环仰视图。

附图3为喷淋环截面图。

1-气化室、2-喷淋环、3-激冷管、4-合成气出口、5-黑水出口、6-激冷室、7-下渣口、8-气化炉、9-上层喷淋出口、10-下层喷淋出口、11-激冷介质进口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1，气化炉8的气化室1下方为激冷室6，激冷室6上部和下部壁面分别设有合成气出口4和黑水出口5。激冷室6的上方设有气化室1的下渣口7，下渣口7连接激冷管3，所述激冷管3的内径是下渣口7内径的1.6～3.2倍。激冷管3下端位于液面以下，所述激冷管3内壁的上部及中部均匀设有多个与激冷介质进口11连通的激冷环2，所述激冷环2上沿周向均匀开有上层喷淋出口9和下层喷淋出口10，所述下层喷淋出口10垂直向下贴在激冷管3壁面上，所述上层喷淋出口9倾斜向下，与激冷管3的壁面呈30°～75°的夹角a。所述激冷环2的喷淋出口的孔径根据激冷环2在激冷管3上的布置位置由上至下逐级减小。

所述最上层的激冷环2的喷淋出口孔径为4.0～5.5mm，最下层的激冷环2的喷淋出口孔径为1.5～3.0mm。

工作过程：

气化炉8的气化室1产生的高温合成气和灰渣经过下渣口7进入激冷管3，激冷水由激冷介质入口11进入喷淋环2，随后激冷水分两股从喷淋环2喷出，一股从上层喷淋出口9喷出，形成雾化的液滴，与高温的粗合成气接触混合，进行剧烈换热，激冷水被气化吸收来自粗合成气的大量的热，有效地降低了合成气的温度，同时，合成气中的灰渣被降温冷却，落入激冷室6底部。另一股激冷水从下层喷淋出口10喷出，沿激冷管下流，形成一层均匀的液膜，能够防止合成气与激冷管3直接接触而产生局部过热导致激冷管损坏，另一方面，激冷水沿激冷管3下流可以防止合成气中的灰渣粘附在激冷管内壁，从而对激冷管3起到保护作用。激冷管3上部0.5～2.5m处为高温合成气与激冷水进行剧烈换热的区域，由于本激冷装置激冷管的直径为下渣口的1.6～3.2倍，增加了合成气在激冷管中的停留时间，激冷管内存在充足的混合空间，可以强化合成气与激冷水之间的传质作用，充分利用水的气化潜热，从而降低激冷介质的用量。降温后的粗合成气进入激冷室6下方的黑水液面以下，并从激冷管3底部周围向上进入激冷室气相空间，由于合成气与黑水直接接触，可以再次起到降温的作用，同时对合成气中的灰渣进行初步的洗涤效果，除去了合成气中的大颗粒灰渣，降低了合成气出口的含尘量。经过降温冷却和初步洗涤之后的合成气从合成气出口4进入下一个工序。洗涤产生的黑水则从黑水出口5进入黑水处理系统。

本发明采用喷淋环2对合成气激冷降温，喷出的水雾与合成气的接触非常充分，工艺水的潜热得到了最大化的利用，可使激冷水量减少25％以上。同时由于喷淋环2喷出一股水沿激冷管下流，形成液膜，可以对激冷管起到良好的保护作用，延长了激冷管的使用寿命。使用本发明可以减少激冷水使用量，降低后续黑水处理系统的规模，从而降低投资和运行成本、减少工艺循环灰水的循环量，节约能耗。