一种气化炉高温气激冷装置及激冷方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤气化技术领域，具体地涉及一种气化炉高温气激冷装置及激冷方法。
【背景技术】
[0002]目前国内大部分煤化工项目都需要经历煤炭经气化炉转化为合成气这一环节，原料煤经气化后出来的高温煤气需要进一步降温才能进入下一道工序，在降温过程中激冷是目前国内化工行业制气采用的主要手段，现有的气化炉冷却系统主要有GE的上升管-下降管结构、华东理工大学的多喷嘴对置式气化炉的复合床洗涤冷却室、鼓泡床结构；另一种降温形式则以shell气化炉的废锅和双激冷流程为代表。
[0003]GE气化炉激冷室内部设有下降管及上升管，套筒状结构，下降管的作用是将气化炉燃烧室产生的合成气引入到激冷室的激冷水里进行洗涤降温，洗涤降温后的合成气沿上升管从激冷室上部离开气化炉。采用此种型式，为了保护激冷装置，气化炉下渣口和激冷环必须错开一定的间距，才能保证激冷环及下降管不受渣口泻出的合成气和液态渣的冲刷，从而导致激冷环和下降管直径增加，进而导致激冷系统尺寸太大，造成材料浪费。
[0004]华东理工大学的多喷嘴对置式气化炉采用的是激冷环配合下降管进行冷却，如运行时出现激冷水水量不足，则不能形成均匀水膜保护下降管，使得设备受热不均，管壁上面出现干区，造成壁上挂渣，严重会导致下降管的烧穿。气化炉下渣口和激冷环也必须错开一定的间距，导致激冷室直径尺寸太大。
[0005]shell气化炉有废热锅炉和气水双激冷两种流程。对于废锅流程，其缺点是悬浮在煤气流中的细小煤渣要经过较长的管道，且改变流动方向，才能进入下游设备进行余热回收或气固分离。管道及下游设备极易堵塞，时间一长，激冷气中的灰含量严重超标，就会将激冷环冲刷坏，造成合成气泄漏到环形空间，环形温度有所上升，将会影响系统安全。而且气化炉在停车时还需要花费大量的人力物力去清理，并且同样使用后续工段的洁净合成气作为激冷气，在喷入水的冷却下将温度进一步降低。此种流程由于采用冷激冷气的循环机使用方式，内部激冷件的设置较为复杂；气水双激冷流程特别是气激冷循环机的使用，并没有使原来的废锅流程有明显简化。因此，尽管Shell推出这个流程，至今没有被用户广泛接受；同时shell气化技术中的激冷室内件结构过于复杂，制造周期长，加工难度大，流程复杂，投资过高。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的是目前利用气化炉制备合成气时，激冷流程中的冷却系统或激冷系统结构尺寸过大造成材料浪费，或经常受热不均导致损坏、抑或结构复杂成本高等技术问题，提供了一种用于气化炉合成气激冷的装置及方法。采用的具体技术方案如下:
[0007]一种气化炉高温气激冷装置，包括气化炉渣口、气化炉支撑面，还包括激冷水水箱、激冷环、下降管、激冷水水箱进水管、激冷环激冷水进水管、激冷水水箱防冲刷耐火材料层、渣口支撑件、激冷水水箱及激冷环支撑架，所述激冷水水箱内部具有强制绕流结构，底部有喷水口 ；激冷环表面有喷嘴；气化炉渣口外侧通过渣口支撑件与气化炉支撑面连接，激冷水水箱及激冷环支撑架上端固定在气化炉支撑面上，激冷水水箱安装在激冷水水箱及激冷环支撑架上，气化炉渣口下端以10° — 50°夹角与激冷水水箱连接，气化炉渣口与激冷水水箱之间填充激冷水水箱防冲刷耐火材料层，激冷水水箱进水管与激冷水水箱连接，激冷环安装在激冷水水箱及激冷环支撑架下方，下降管安装于激冷环下方，激冷环激冷水进水管与激冷环连接。
[0008]所述气化炉渣口为水冷壁结构或者耐火砖结构。
[0009]所述激冷水水箱内部强制绕流结构为L型绕流板，激冷水水箱进水管深入至L型绕流板内侧。所述激冷水水箱内部强制绕流结构还可以为绕流柱结构、分层隔板结构、绕流管结构中的一种。所述激冷水水箱喷水口为环隙喷口、多孔喷口、条形喷口、圆喷口中的一种。所述激冷水水箱喷水口向激冷环倾斜，倾斜角度为0° — 60°。所述激冷水水箱进水管有2 — 12个。所述激冷水水箱防冲刷耐火材料层使用材料为碳化硅。
[0010]利用上述气化炉高温气激冷装置进行激冷的方法，包括如下步骤:
[0011](I)初步降温:气化炉气化室高温合成气及高温熔渣沿气化炉渣口泄入激冷室，经过激冷水水箱段，激冷水水箱以10° — 50°夹角与高温合成气及高温熔渣错开，激冷水在具有强制绕流结构的激冷水水箱中流动，与高温合成气及高温熔渣换热，然后以0° —60°的角度喷向激冷环，在激冷环表面形成水幕，同时在靠近高温合成气及高温熔渣一侧形成蒸汽层；
[0012](2) 二级激冷:激冷环激冷水从激冷环激冷水进水管引入，通过激冷环，一部分喷向初步降温后的合成气及熔渣，一部分沿下降管形成水幕保护下降管，初步降温后的合成气和熔渣得到充分激冷，沿下降管进入气化炉激冷室液位下；
[0013](3)后续工艺:熔渣冷却固化后排放进下游系统，合成气出下降管后穿过激冷室水层，通过合成气出口进入下游系统。
[0014]步骤(2)所述下降管上形成水幕的厚度为5-20mm。
[0015]气化室高温合成气及高温熔渣从气化室渣口泄出时，先经过激冷水水箱的缓冲段降温，避免出气化室高温合成气及高温熔渣直接冲刷激冷环及下降管，有效的保护了激冷环及下降管。高温合成气及高温熔渣沿渣口泄入激冷室，首先经过激冷水水箱段，激冷水水箱以10° — 50°夹角错开，避免和高温合成气及高温熔渣的直接接触。
[0016]激冷水水箱下部设置有喷水口，喷水口喷出的激冷水在激冷环上形成水幕，出气化室高温合成气及高温熔渣接触到水幕时瞬间换热产生蒸汽膜，有效的减少了高温合成气及熔渣对激冷环及下降管的直接冲刷。
[0017]激冷水水箱内部设置激冷水强制流通通道，保证激冷水水箱内部激冷水充满流动且无死区，避免激冷水在水箱内局部过热从而烧坏激冷水水箱。
[0018]本发明的有益效果是:有效的保护激冷环及下降管，避免激冷环和下降管受热不均及熔渣的冲刷而损坏，实现了合成气及熔渣的两级激冷，强化了激冷效果并提高了激冷设备的可靠性，有效的降低了激冷环的激冷热负荷，延长了激冷设备的使用寿命。并且有效的降低了气化炉激冷室的尺寸，达到了节约材料的目的。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述气化炉高温气激冷装置结构示意图
[0020]图2为本发明所述气化炉高温气激冷装置在一种气化炉中的应用示意图
[0021]图例说明:1、气化炉渣口，2、气化炉支撑面，3、激冷水水箱，4、激冷水水箱防冲刷耐火材料层，5、激冷水水箱及激冷环支撑架，6、渣口支撑件，7、激冷水水箱进水管，8、激冷环，9、下降管，10、激冷环激冷水进水管
[0022]α、气化炉下渣口与激冷水水箱耐火侧夹角，β、激冷水水箱喷水口倾斜角
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的【具体实施方式】作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
[0024]实施例1:
[0025]一种气化炉高温气激冷装置，包括气化炉渣口 1、气化炉支撑面2，还包括激冷水水箱3、激冷环8、下降管9、激冷水水箱进水管7、激冷环激冷水进水管10、激冷水水箱防冲刷耐火材料层4、渣口支撑件6、激冷水水箱及激冷环支撑架5，所述激冷水水箱3内部具有强制绕流结构，底部有喷水口 ；激冷环8表面有喷嘴；气化炉渣口 I外侧通过渣口支撑件6与气化炉支撑面2连接，激冷水水箱3及激冷环支撑架5上端固定在气化炉支撑面2上，激冷水水箱3安装在激冷水水箱及激冷环支撑架5上，气化炉渣口 I下端以10°夹角与激冷水水箱3连接，气化炉渣口 I与激冷水水箱3之间填充激冷水水箱防冲刷耐火材料层4，激冷水水箱进水管7与激冷水水箱3连接，激冷环8安装在激冷水水箱及激冷环支撑架5下方，下降管9安装于激冷环8下方，激冷环激冷水进水管10与激冷环8连接。
[0026]所述气化炉渣口 I为水冷壁结构或者耐火砖结构。
[0027]所述激冷水水箱3内部强制绕流结构为L型绕流板，激冷水水箱进水管7深入至L型绕流板内侧。所述激冷水水箱3内部强制绕流结构还可以为绕流柱结构、分层隔板结构、绕流管结构中的一种。所述激冷水水箱3喷水口为环隙喷口、多孔喷口、条形喷口、圆喷口中的一种。所述激冷水水箱3喷水口向激冷环8倾斜，倾斜角度为0°。所述激冷水水箱进水管7有2个。所述激冷水水箱防冲刷耐火材料层4使用材料为碳化硅