一种合成气冷却的设备的制造方法
【专利摘要】一种合成气冷却的设备，经气化炉产生的高于煤灰熔点的携带飞灰的合成气经过辐射废锅4初步降温至灰熔点附近，经高温对流废锅降温至700℃?900℃，进入低温对流废锅，降温至300℃?400℃，经过低温换热器降温至200～300度；在辐射废锅底部布置有喷入除焦剂的喷嘴，除焦剂通过喷嘴3进入辐射废锅，抑制高温对流废锅入口结焦，低温对流废锅入口布置有吹灰器和敲击器，保证废锅的连续稳定运行；本实用新型合成气降温过程均是通过换热器降温，无需通过激冷煤气或激冷水降温，从而大大降低废锅、干法除尘和洗涤单元的处理煤气流量，降低设备尺寸和造价，降低气化装置能耗。
【专利说明】
_种合成气冷却的设备
技术领域
[0001]本实用新型属于煤制高温合成气冷却技术领域，具体涉及一种高温含灰合成气冷却的设备。
【背景技术】
[0002]当煤或者其他含碳燃料，在氧气或含氧气体的存在下，能够发生气化反应，生产含有大量一氧化碳和氢气，及少量二氧化碳、氮气和其他气体的合成气，该合成气能够作为化工行业的原料、也可作为清洁燃料，或者制取清洁燃料，具有广泛的用途。目前成熟的煤气化技术按照化学工程特征可分为固定床、流化床和气流床三种，其中气流床气化炉是一种快速气化反应，煤粉颗粒在气化反应器中，处在高温和充足气化剂条件下，能够快速反应生成合成气。在气流床气化反应过程中，煤所含有的所有各种类型的无机物质都会以灰分形式剩存下来，由于采用液态排渣工艺，气化炉反应区温度高于灰熔点温度，因此，气化炉产生的合成气温度在1500度左右，携带的进入下游设备的灰颗粒以液态形式存在。
[0003]在化工、钢铁、发电等行业，对于气化炉制取的合成气，下游用户需要的合成气温度为常温，因此，高温合成气需要通过一定的方法和设备冷却，才能够满足下游用户的要求。目前高温合成气冷却的主流方法有两种，即激冷工艺和废锅工艺，激冷工艺即是在气化炉出口喷入冷水，和高温合成气直接接触混合冷却，此工艺高温合成气的热量仅用于加热冷水，使其变为水蒸气，增加了合成气水含量，高温合成气的显热未能充分利用，存在能量的浪费，气化炉热效率低。废锅工艺即通过换热器将高温合成气温度降低，合成气显热转移至冷却水，产生中压蒸汽，此工艺充分利用了合成气的显热，副产高品质蒸汽。目前成熟的废锅工艺有壳牌的废锅热回收工艺，该工艺是将气化炉产生的1500度左右的高温煤气先与下游返回的激冷煤气混合降温至700?800度，然后通过对流废锅将煤气降温至340度，经过洗涤塔进一步降温至170度左右，大部分送出界区，小部分作为激冷煤气，返回与高温煤气混合。壳牌工艺激冷煤气流量是气化炉产生煤气流量的1.2?1.4倍，因此，下游废锅、干法除尘和湿法洗涤单元的处理煤气流量大，设备投资高，激冷气压缩机功耗和投资高。总之，目前的废锅工艺，高温煤气在1500度至800度区间的热量难以用设备回收，需通过激冷煤气返气冷却，造成了设备投资和能耗高的问题，这是由于高温煤气携带有粘性的灰，粘性的灰易粘结于废锅受热面管壁上，堵塞废锅合成气通道造成的。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种合成气冷却的设备，合成气降温过程均是通过换热器降温，无需通过激冷煤气或激冷水降温，从而大大降低废锅、干法除尘和洗涤单元的处理煤气流量，降低设备尺寸和造价，降低气化装置能耗。
[0005]—种合成气冷却的设备，包括与气化炉I连通的辐射废锅4，辐射废锅4出口连通高温对流废锅7入口，高温对流废锅7出口通过传导段8依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温换热器13;所述辐射废锅4底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴3;所述高温对流废锅7入口处布置有第一吹灰器6 ;所述低温对流废锅入口处布置有第二吹灰器10，同时布置有敲击器9。
[0006]所述气化炉1、辐射废锅4、第一吹灰器6、高温对流废锅7、传导段8、低温对流废锅和低温换热器13均置于壳体2内。
[0007]所述合成气冷却的设备由耐高温耐腐蚀水管制作而成，水管通过工质水冷却。
[0008]所述辐射废锅4由水冷壁围成，水冷壁表面无耐火材料，水冷壁管内有冷却水。
[0009]所述高温对流废锅7为多层水冷壁盘管，水冷壁盘管内有冷却水。
[0010]所述多个低温对流废锅为两个，分别为第一低温对流废锅11和第二低温对流废锅
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[0011]所述气化炉I为圆筒形，多个煤粉烧嘴布置在气化反应区下部。
[0012]上述所述合成气冷却的设备进行合成气冷却的方法，包括如下步骤:
[0013]步骤1:气化炉I产生的高温合成气经过辐射废锅4初步降温至灰熔点附近;合成气和水冷壁在辐射废锅中进行热交换，主要的换热方式是辐射换热，水冷壁管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽；
[0014]步骤2:合成气在高温对流废锅7降温至700°C-900°C ;高温合成气在水冷壁盘管间隙流过，与水冷壁进行热交换，主要的换热方式是对流换热，水冷壁盘管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽;除焦剂通过喷嘴3进入气化炉I内，改变合成气携带灰的粘结特性，抑制焦在废锅入口粘结；当高温对流废锅7入口积灰时，第一吹灰器6利用吹灰工质将灰吹除；
[0015]步骤3:降低至800度的合成气经传导段8进入低温对流废锅，合成气在低温对流废锅降温至300°C-400°C;
[0016]步骤4:合成气进一步在低温换热器13中降温至200?300度，低温换热器13产生中低压蒸汽。
[0017]所述辐射废锅4、高温对流废锅7和低温对流废锅共用相同的汽水系统，产生同规格的中压蒸汽。
[0018]和现有技术相比较，本实用新型具备如下优点:
[0019]气化炉产生的合成气通过换热器降低温度，无需激冷煤气或者激冷水系统，热量回收充分，气化炉热煤气效率高;系统简单，设备尺寸相对小，装置造价降低;辐射废锅和对流废锅不易积灰，设备运行稳定性好;采用多级换热器，副产蒸汽品质高。
【附图说明】
[0020]图1为合成气冷却的设备简图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明:
[0022]如图1所示，本实用新型一种合成气冷却的设备，包括与气化炉I连通的辐射废锅4，5为辐射废锅水冷壁，辐射废锅4出口连通高温对流废锅7入口，高温对流废锅7出口通过传导段8依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温换热器13;所述辐射废锅4底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴3;所述高温对流废锅7入口处布置有第一吹灰器6;所述低温对流废锅入口处布置有第二吹灰器10，同时布置有敲击器9。
[0023]本实用新型合成气冷却的设备进行合成气冷却的方法具体如下:
[0024]辐射废锅4将高温合成气温度降低至灰熔点附近。辐射废锅4是由水冷壁围成，合成气和水冷壁在辐射废锅中进行热交换，主要的换热方式是辐射换热，水冷壁表面无耐火材料，水冷壁管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽。
[0025]高温对流废锅7将合成气温度降低至700°C-900°C。高温对流废锅在辐射废锅上部布置有多层水冷壁盘管，高温合成气在水冷壁盘管间隙流过，与水冷壁进行热交换，主要的换热方式是对流换热，水冷壁管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽。为防止高温对流废锅7入口结焦，在辐射废锅4下部布置有多个喷嘴3，除焦剂通过喷嘴进入气化炉内，改变合成气携带灰的粘结特性，抑制焦在废锅入口粘结。在高温对流废锅7入口同时布置有第一吹灰器6，第一吹灰器6吹灰工质是蒸汽、氮气或二氧化碳，当对流废锅入口积灰时，利用工质将灰吹除。
[0026]降低至800度的合成气经传导段8进入第一低温对流废锅11和第二低温对流废锅12，低温对流废锅可分多组布置，在废锅入口布置有第二吹灰器10，同时布置有敲击器9，保证废锅不发生积灰。合成气在低温换热器13内进一步降温至200?300度，低温换热器产生中低压蒸汽。
[0027]上述描述的气化炉是圆筒形，多个煤粉烧嘴布置在气化反应区下部，煤气上行离开气化反应区，显然也可采用别的型式的气化炉。
【主权项】
1.一种合成气冷却的设备，其特征在于:包括与气化炉(I)连通的辐射废锅(4)，辐射废锅(4)出口连通高温对流废锅(7)入口，高温对流废锅(7)出口通过传导段(8)依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温换热器(13);所述辐射废锅(4)底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴(3);所述高温对流废锅(7)入口处布置有第一吹灰器(6);所述低温对流废锅入口处布置有第二吹灰器(10)，同时布置有敲击器(9)。2.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于:所述气化炉(1)、辐射废锅(4)、第一吹灰器(6)、高温对流废锅(7)、传导段(8)、低温对流废锅和低温换热器(13)均置于壳体(2)内。3.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于:所述合成气冷却的设备由耐高温耐腐蚀水管制作而成，水管通过工质水冷却。4.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于:所述辐射废锅(4)由水冷壁围成，水冷壁表面无耐火材料，水冷壁管内有冷却水。5.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于:所述高温对流废锅(7)为多层水冷壁盘管，水冷壁盘管内有冷却水。6.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于:所述多个低温对流废锅为两个，分别为第一低温对流废锅(11)和第二低温对流废锅(12)。7.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于:所述气化炉(I)为圆筒形，多个煤粉烧嘴布置在气化反应区下部。
【文档编号】C10J3/86GK205528634SQ201620223689
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】胡志阳
【申请人】胡志阳