一种高温半焦冷却系统及冷却方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高温半焦冷却领域，尤其涉及一种高温半焦冷却系统及冷却方法。
【背景技术】
[0002]煤加氢气化反应是指将煤粉与含氢气体在高温、高压条件下反应生成富含甲烷的气体以及高附加值油品的过程。在煤加氢气化过程中，通常会产生大量的半焦副产物，在现有技术中，主要通过两种方式对煤加氢气化反应产生的半焦进行冷却，一种为通过在发生煤加氢气化反应的气化炉的冷却室内设置盘管对经过所述冷却室的半焦进行冷却，另一种为半焦在外置冷却罐内冷却，外置冷却罐内设置有冷却夹套。
[0003]然而，在实际操作过程中，这两种方式中半焦与盘管或夹套的接触时间与换热面积有限，并且半焦容易架桥或者挂壁，会影响所述盘管与夹套的换热能力，并且随着所述半焦的架桥与挂壁会使得所述盘管与夹套的换热系数下降，冷却效果不理想。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于，提供一种高温半焦冷却系统及冷却方法。能够增大半焦在冷却过程中与冷却管的接触面积与接触时间，减少半焦的架桥与挂壁现象，改善半焦的冷却效果。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—方面，本发明实施例提供一种高温半焦冷却系统，包括:气化炉；
[0007]所述气化炉包括反应室以及设置于所述反应室下方的冷却室；
[0008]所述反应室用于煤粉与含氢气体进行煤加氢气化反应；
[0009]所述冷却室的底部设置有流化气进口，在所述流化气进口上方的冷却室内设置有冷却管；
[0010]所述流化气进口用于向所述冷却室内吹入流化气体，对煤气化反应生成的半焦进行流化，使得所述半焦在流化状态下冷却；
[0011]所述冷却管用于流经冷却介质对所述处于流化状态的半焦进行冷却。
[0012]优选的，所述冷却管的进口与出口分别设置于所述冷却室的侧壁上，且所述冷却管的进口低于所述冷却管的出口设置。
[0013]可选的，所述冷却管包含第一管路，与所述第一管路平行且位于所述第一管路上方的第二管路，以及竖直排布的多个第三管路，每一个所述第三管路的两端分别与所述第一管路和第二管路连通，所述第一管路的进口为所述冷却管的进口，所述第二管路的出口为所述冷却管的出口。
[0014]优选的，所述第三管路在所述冷却室内均匀排布。
[0015]可选的，流化状态下固体半焦与冷却介质的总换热系数为250-500W/m2.K。
[0016]优选的，所述流化气进口与所述冷却管之间还设置有气体分布板，所述气体分布板上的开孔率为0.1-4%。
[0017]优选的，所述系统还包括:排焦系统；
[0018]所述排焦系统包括:设置于所述冷却室侧壁上的至少一个半焦溢流口，以及与所述至少一个半焦溢流口连通的半焦收集系统；
[0019]其中，所述半焦收集系统用于在保持所述冷却室内压力不变时，将半焦连续稳定地排至外部。
[0020]可选的，当半焦溢流口为一个时，所述半焦收集系统包括与所述半焦溢流口连通的至少两级半焦收集罐，所述至少两级半焦收集罐依次串联连通，且每两级所述半焦收集罐之间、以及一级所述半焦收集罐与所述半焦溢流口之间分别设置有至少一个排焦阀。
[0021]优选的，当所述半焦溢流口为至少两个时，所述半焦收集系统包括分别与每一个所述半焦溢流口对应连通的半焦收集罐，且所述半焦收集罐与所述半焦溢流口之间分别设置有至少一个排焦阀。
[0022]所述半焦溢流口为两个，分别为第一溢流口与第二溢流口，所述半焦收集系统包括分别与所述第一溢流口、第二溢流口连通的第一半焦收集罐和第二半焦收集罐。
[0023]所述半焦收集罐上连接有充压部件，所述充压部件用于向所述半焦收集罐充入冷却气，使得在向所述半焦收集罐排焦前，保持所述半焦收集罐的压力与所述冷却室内的压力一致。
[0024]优选的，所述排焦系统还包括:设置于所述冷却室侧壁上的连通口，所述连通口位于所述溢流口的正上方，所述连通口与所述半焦收集罐通过平衡管连通，且所述平衡管上设置有平衡阀。
[0025]进一步地，所述半焦收集罐上还连接有泄压部件，所述泄压部件用于在向所述半焦收集罐排焦完成后，对所述半焦收集罐进行泄压，并排出换热后的冷却气。
[0026]进一步可选的，所述排焦系统还包括:设置于所述冷却室内壁上的溢流挡板，所述溢流挡板与冷却室内壁连接处位于所述溢流口与连通口之间，所述溢流挡板包括与所述冷却室内壁固定连接并向下倾斜的上段，以及与所述上段连接并竖直向下折弯的下段，所述下段为弧面结构，且所述弧面结构两侧分别与所述冷却室内壁固定连接，所述溢流挡板与所述冷却室内壁形成下端开口的腔体，所述溢流口与所述腔体连通，所述溢流挡板用于阻隔未经冷却的半焦进入所述半焦收集罐。
[0027]优选的，所述溢流口位于所述溢流挡板的正下方，且所述溢流挡板上端两个端点之间的距离为所述溢流口直径的3-10倍。
[0028]另一方面，本发明实施例提供一种高温半焦冷却方法，应用于包括反应室以及设置于所述反应室下方的冷却室的气化炉，所述冷却室的底部设置有流化气进口，所述冷却室内部设置有冷却管；
[0029]包括:
[0030]煤粉与含氢气体在所述气化炉的反应室内进行煤气化反应生成半焦；
[0031 ] 通过所述流化气进口向所述冷却室内吹入流化气体，对所述半焦进行流化，使得所述半焦在所述冷却室内在流化状态，将冷却介质流经所述冷却管对所述处于流化状态的半焦进行冷却。
[0032]优选的，所述将煤气化反应生成的半焦进行流化，使得所述半焦在所述冷却室内处于流化状态并进行冷却包括:调节流化气体的量，保持冷却室内的冷却管的换热系数为250-500ff/m2.K0
[0033]可选的，所述方法还包括:在保持所述冷却室内压力不变的情况下，将流化冷却后的半焦连续稳定排至外部。
[0034]进一步可选的，所述在保持所述冷却室内压力不变的情况下，将流化冷却后的半焦连续稳定排至外部包括:
[0035]将所述流化冷却后的半焦交替排至两个半焦收集罐中，其中，将所述流化冷却后的半焦排至与所述冷却室压力一致的一个半焦收集罐时，将已排至另一个半焦收集罐中的半焦排至外部，并对排出半焦的所述半焦收集罐进行充压，使得所述半焦收集罐的压力与所述冷却室压力一致，以备下一轮收集半焦。
[0036]优选的，所述将已排至另一个半焦收集罐中的半焦排至外部包括:将所述半焦收集罐与所述冷却室切断连接，对排至所述半焦冷却罐中的半焦进行冷却气多次充压及泄压操作，进行二次冷却之后排出所述半焦冷却罐的外部。
[0037]本发明实施例提供一种高温半焦冷却系统及冷却方法，在包括反应室与设置于所述反应室下方的冷却室的气化炉中，通过对煤气化反应产生的固体半焦进行流化，使得所述固体半焦在流化状态下冷却。所述流化状态是指固体半焦在流化气的作用下呈沸腾状运动而不被流化气体带走的状态；在所述半焦处于流化状态时，能够与所述冷却室内设置的冷却管进行充分接触，减少固体半焦在所述冷却管上容易形成架桥的现象，并且本发明实施例中固体半焦在流化气体的流化作用下处于不断运动状态，能够防止所述固体半焦附着于所述冷却管上造成冷却管的换热系数下降，改善固体半焦的冷却效果。克服了现有技术中固体半焦在冷却过程中容易形成架桥或者挂壁，并且随着固体半焦的积累造成冷却管的换热系数不断降低的缺陷。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0039]图1为本发明实施例提供的一种高温半焦冷却系统结构示意图；
[0040]图2为本发明实施例提供的另一种高温半焦冷却系统结构示意图；
[0041]图3为本发明实施例提供的第三管路的俯视结构示意图；
[0042]图4为本发明实施例提供的另一种高温半焦冷却系统结构示意图；
[0043]图5为本发明实施例提供的另一种高温半焦冷却系统结构示意图；
[0044]图6为本发明实施例提供的另一种高温半焦冷却系统结构示意图；
[0045]图7为本发明实施例提供的第一溢流挡板与第二溢流挡板的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。