激冷组件、下降管及包含激冷组件的气化系统的制作方法

本实用新型涉及气体的激冷，尤其涉及气化系统中的用于合成气的激冷组件。本实用新型还涉及一种下降管及包含所述激冷组件的气化系统。

背景技术：

碳质燃料的气化包括通过在气化反应器中用含氧气体使由气体或液体载体携带的碳质燃料部分燃烧，形成主要含H2和CO的气态混合物，也称合成气。用于上述气化反应的含碳燃料例如煤、天然气、有机废料等。

美国专利申请公开US4828578A描述了这样的气化反应器，其具有包含燃烧器的反应腔/室，其中燃料被部分氧化以产生出热气体产物。热气体经由收缩的咽部传送以便在位于反应腔下方的液体浴中进行冷却，下降管将热气体导引到液体浴中。在下降管的上端部处存在激冷环，激冷环具有与压力水源流体连接的螺旋管型主体。形成于所述主体中的狭窄通道传送水流以便冷却下降管的内壁。激冷环还具有开口，以便在热气体经过激冷环时将水喷射到热气体流中。

美国专利US4808197公开了一种组合的下降管和激冷环，其与诸如水的液态冷却剂的压力源连通，而且其靠着下降管引导表面引导液态冷却剂流，以便将这些表面保持在浸湿状态中。

美国专利申请公开US2008/0141588描述了一种用于与粉尘型或者液态燃料一起操作的曳出流气化的反应器，该反应器具有以气密性方式焊接在一起的管子形成的冷却屏，冷却水流经各个管子。

美国专利申请公开US2007/0272129描述了一种用于在水浴中通过浸湿流体浸湿炭和/或熔渣的喷水环，该喷水环包括设置成环线的环形管道，该环形管道位于入口点处，该入口点设置有用于将浸湿流体沿着入口流动方向供给到环形管道中的入口，而且设置有多个用于将浸湿流体喷洒出环形管道的出口开口，其中入口流动方向在入口点处具有与浸湿流体经过环形管道的环线流动方向相切的分量。在每个入口点处，入口流动方向与环线流动方向之间的夹角小于90度，优选地小于80度，更优选地小于50度。

尽管已有各种用于冷却合成器的激冷方案，仍有必要提出一种更先进的，更有优势的激冷组件。

技术实现要素：

通过本实用新型的实施例，希望提供一种改进的激冷组件、下降管和包括激冷组件的气化系统。

有利地，希望该激冷组件能够对高热、压力的影响具有较好的耐受性，例如，使其不易变形。

为此，根据本实用新型的一个方面的实施例，提供了一种激冷组件，其中，包括：下降管，其侧壁具有环状开口以作为激冷液出口，所述环状开口具有至少一个中断；具有激冷液入口的输送单元，所述输送单元环绕在所述下降管外侧，所述输送单元与所述下降管之间形成将激冷液入口与环状开口液体连通的激冷液通道。

有利地，希望该激冷组件能够充分地冷却和保护下降管。

为此，可选地，该激冷组件还包括一突出部，该突出部形成于所述下降管的内侧，并基本与所述环状开口相对。在高压力的驱动下，激冷液例如水从环状开口射出，与突出部接触后，能够有利地在下降管的内壁形成一层激冷液的膜，从而将下降管与高温的合成气分隔开来。

有利地，希望在下降管内壁上形成的激冷液的膜能够均匀。

为此，可选地，该环状开口的中断应尽量窄，以使得环状开口接近连续。当然，与此同时，应兼顾这种结构在应力等的作用下的表现。在一个例子中，上述至少一个中断的宽度小于等于20mm。

在一个例子中，可选地，突出部在沿下降管的长度方向上的高度约为30mm，这里的下降管的长度方向与合成气在下降管中的流动方向基本一致。

在一个例子中，可选地，突出部距离环状开口的距离约5mm，这被认为可能有利于形成更有效的冷却液的膜。其中，这个距离一般指在下降管的径向上的距离。

在一个例子中，可选地，环状开口的高度可以设计为约10mm，这被认为可能适于向下降管内部输送激冷液。环状开口的高度指基本沿下降管长度方向上的尺寸。

可选地，该激冷液通道的截面可以基本呈半圆形或者矩形。例如，输送单元可以形成为环状的半圆管。由于输送单元需要使用的圆管的量比较有限，可能不易找到圆管的供应来源，因此，可以对平板进行加工，来制成这种半圆管形式的输送单元。如果将该激冷液通道的截面设置为基本呈矩形，则可以省去将平板加工成半圆管的工艺，在一定程度上简化输送单元的制造过程。

有利地，希望方便工程人员对激冷液通道的检查和维护(例如清洁、修理)。

为此，可选地，输送单元还包括至少一个向外(例如，沿下降管的径向)延伸的观察窗，每个所述观察具有可移除的塞子。这样，通过移除塞子，工程人员就可以在较短的时间内检查激冷液通道内的情况，及时采取措施来预防、消除阻塞等情况。

有利地，希望在设置观察窗的同时，不影响激冷液在激冷通道内的流动。

为此，可选地，观察窗的塞子朝向激冷液通道的部分具有与激冷液通道的内壁的其余部分匹配的形状。例如，形成与其余部分基本连贯的曲面甚至更复杂的形状。

可选地，激冷液入口被设置为基本沿着激冷液通道的切线方向。这样，可能有利于借助、保持来自激冷液入口的激冷液的初速度，以利于其在输送通道内的流动(例如，流速>约2m/s)，和以期望的压力和速度从环状开口射出。激冷液在输送通道内的流速不过低可以减少或避免灰分的聚集。

可选地，激冷组件可以通过下降管的外壁或激冷液的输送单元的外壁连接到外部，例如该激冷组件的上游部件。

在一个例子中，不失一般性地，激冷液的输送单元焊接到下降管的外壁，和/或突出部焊接到下降管的内侧。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种气化系统的下降管，该下降管的侧壁上形成有环状开口以作为激冷液的出口，其中，该环状开口具有至少一个中断。这种下降管首次集成了激冷液的出口，充分保证了激冷组件对高温、高压等恶劣环境的耐受力，例如，使这样的激冷组件更不易发生不利的变形。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种气化系统，其中包括上述的激冷组件。

附图说明

图1为根据本实用新型的实施例的下降管的立体图；

图2为根据本实用新型的实施例的下降管的示意图，其中，为了清楚地示出细节，假设管状的下降管被裁开并拉平成带状；

图3为根据本实用新型的实施例的激冷组件的示意图，其中，激冷液的输送单元的截面基本呈半圆管状；

图4示出了图3中的激冷组件的一个纵截面；

图5为根据本实用新型的实施例的激冷组件的立体图，其中，激冷液的输送单元的截面基本呈矩形；

图6示出了图5中激冷组件的平面图，例如俯视图；

图7示出了图6中激冷组件沿AA’得到的一个纵截面。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件/特征，且图中各部件/特征的比例均为示意。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。虽然这些实施例中以煤的气化作为例子，但本技术领域人员能够理解，本实用新型的应用并不限于煤的气化反应器和气化系统，还可以用于例如天然气、有机废料等其它含碳燃料的气化反应器和气化系统，且这些应用也在随附的权利要求的保护范围之内。

图1、图2示出了根据本实用新型的实施例下降管2的示意图，其中图1为立体图，图2为示意图，其中为了清楚地示出细节，假设管状的下降管2被裁开并拉平成带状。

由图1可见，管状的下降管2具有内壁21和外壁22，以及环状开口24。环状开口24将在下降管2所在的激冷组件中作为激冷液(例如，液态水)的出口。激冷液经过该出口可以到达下降管2的内侧，用于对那里的来自上游气化设备的高温合成气进行冷却，并保护下降管2免于与高温合成气直接接触。

可以注意到环状开口24具有至少一个(图中示出了多个)中断23。在实际的制造工艺中，可以通过在下降管2的连续的侧壁表面上打出多个如图所示的空隙，从而在这些空隙间的剩余部分即是所述中断23。由于下降管2带有上述环状开口24的部分将直接面对加压的激冷液，而内壁21又会形成高温合成气的下降通道，这要求中断23以及环状开口24的尺寸设计能够应对这种工作条件，例如，中断23的宽度可能不宜过窄。与此同时，为了让环状开口24尽量接近连续，中断23又不宜过宽。根据一个例子，如图2所示，中断23的宽度w小于等于约20mm。一个中断23分隔出环状开口24的两个相邻分段24a和24b。

环状开口24的高度与激冷液的射出效果有直接的关系，在一个例子中，环状开口24的高度约为10mm。

图3示出了根据本实用新型实施例的激冷组件1的立体图，图4为图3中激冷组件1的纵截面的示意图。激冷组件1的内侧由下降管2形成，下降管2如上文结合图1-2所介绍的。在下降管2的外侧与图5-6所示的另一个例子相区别，图3中的激冷组件1具有激冷液入口312的输送单元31，输送单元31环绕在下降管2的外侧。输送单元31与下降管2间形成了将激冷液入口312与环状开口之间的激冷液通道。图3所示的角度中，环状开口被形成在下降管2内侧的突出部4遮挡而未示出。突出部4可以如图所示形成为一个环绕在下降管2内侧的与下降管2的内壁21相隔一段距离的基本与环状开口相对的结构。由于其纵截面(沿下降管2长度方向)基本呈折线形“┐”(或“┌”)，也被称为“鼻部”(nose)。

突出部4与激冷组件1的其他部分的关系可以通过从图4中更清楚地看到。可见，突出部(鼻部)4的纵截面呈折线形，通过焊接或其他适当的方式形成于下降管2的内壁21上。本例中，突出部4与下降管2的内壁21之间的距离，或者说距离环状开口24的距离D约为5mm。图4中还从另一个角度示出了环状开口24的一部分，它作为激冷液通道5的一端，保证激冷液能够以希望的速度向下降管2的内侧(图4中的左侧)排出，对到达下降管2内侧的合成气进行冷却，并在可选的突出部4的作用下，在下降管2的内壁21上形成激冷液的膜，避免其直接承受合成气带来的高温。不失一般性地，突出部4在沿下降管2的长度方向上的高度约为30mm。

优选地，图3-4所示的激冷组件的输送单元31还具有向外(例如，沿下降管2的径向)延伸观察窗311。观察窗311的作用可以有多种，包括但不限于供工程技术人员检查、维护、清洁激冷液通道5。在需要进行检查等操作时，可以沿箭头61方向移除安置在观察窗311的开口314处的塞子(未示出)，操作结束后，再沿箭头62所示的反方向将塞子装回。

图5所示的例子中，激冷液通道5的纵截面基本呈半圆形。为了不对激冷液在输送单元31中的流动带来不利的影响，优选地，塞子朝向激冷液通道5的部分具有与激冷液通道5的内壁的其余部分51相匹配的形状，塞子的所述部分的形状如虚线314所示，可见其与激冷液通道5的内壁的其余部分51很好地形成了连贯的弧形表面。

图3所示的输送单元31还具有激冷液入口312，例如输入管。优选地，激冷液入口312使得激冷液基本沿激冷液通道5的切线方向流入，这可能有利于减少进入激冷液通道5的激冷液的初速度的损失。

图3中的激冷组件1可以通过下降管2的外壁22或者激冷液的输送单元31的外壁连接到外部，例如，所在气化系统的其他组件，连接方式包括但不限于焊接。

根据制造工艺的需要，激冷液的输送单元31可以用焊接或其他适合的方式安装到下降管2的外壁22，类似地，突出部4也可以通过焊接或其它方式安装到下降管2的内壁21，如果与下降管2一体成型因工艺、成本原因无法考虑时。

图5示出了根据本实用新型另一实施例的激冷组件1’，图6为激冷组件1’的平面图，例如俯视图，而图7激冷组件1’沿图6中AA’所得到的纵截面。激冷组件1’的内侧有着与激冷组件1同样的下降管2，该下降管2具有环状开口24作为激冷液出口，且环状开口24具有多个中断23。下降管2已在上文介绍，不再赘述。图5中，为了清楚地示出环状开口24和中断23，而省去了突出部。本领域技术人员理解，突出部为一个可选的部件，而非所有情形下的必需，虽然在一些例子中它将带来优势(相比没有这样的突出部的激冷组件)。

与图3-4所示的激冷组件1不同地，激冷组件1’的输送单元32与下降管2间所形成的激冷液通道5’的纵截面基本呈矩形，如图7所示。输送单元32具有向外延伸的观察窗321，其具有可以移除的塞子323。塞子323在移除后会使得激冷液通道5’的较大部分内部空间处于工程技术人员可以观察和操作的范围。通过根据需要设置观察窗的数量、尺寸，极大地方便了检查、维护操作。

优选地，塞子323的朝向激冷液通道5’的部分3231的形状与激冷液通道5’的内壁的其余部分51’相匹配。

激冷液通道5’将输送单元32上的激冷液入口322(见图6)与环状开口24液体连通。激冷液经环状开口24排出到下降管2的内侧(图7的右侧)，排出的激冷液用于冷却流经下降管2的高温合成气，其中，至少一部分激冷液在突出部4的作用下，沿箭头63所示的方向在下降管2内壁21上形成激冷液的膜，以形成对下降管2的有效保护。

需要注意，上述说明仅为示例，本实用新型的保护范围由随附的权利要求书定义，本领域技术人员可以在权利要求书所定义的基本思想下对上述例子进行拓展、变形，但仍落入权利要求书的保护范围之内。