一种激冷-废锅混合式热量回收冷却装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于冷却装置领域，特别涉及一种激冷-废锅混合式热量回收冷却装置。
【背景技术】
[0002]相对于石油和天然气，煤是一种难于清洁利用的化石能源和重要原料。煤炭气化的过程实质是将难以加工处理、难以脱除无用组分的固体，转化为易于净化、易于应用的气体的过程。已工业化的煤气化技术主要有固定床、流化床和气流床，而目前大规模的煤气化装置均采用气流床技术，可以说气流床技术是大规模高效煤气化技术的发展方向。
[0003]气流床气化过程中燃烧室的出口温度一般在1300°C以上，合理回收合成气高温显热是一个十分重要的工程问题。目前常用的热量回收工艺流程有激冷流程、废锅流程。
[0004]废锅流程中，Texaco气化技术有采用全废锅流程(辐射废锅和对流废锅组合)技术，通过辐射废锅和对流废锅将气化过程产生的高温煤气、熔渣等的热量回收，可回收相当于原料煤低位发热量15?18%的能量，副产饱和蒸汽，实现热量回收利用，使得热煤气效率达到93?98%。从能量利用效率角度而言，全废锅流程是所有气化装置热量回收中能效最高的工艺，但是在废锅回收气化产物显热的过程中，由于气化后从喉管出来的液态熔渣速度较高，部分液态渣会与废锅的水冷管直接接触，在熔渣与水冷管直接接触换热的过程中，液态渣逐渐降温凝固，但如果凝固在水冷管上的熔渣没有及时从水冷管上脱附，后续的熔渣就会继续粘结的水冷管上，从而使水冷管上粘结的熔渣越来越多，最终会堵塞整个废锅通道，影响装置的长期稳定运行。
[0005]激冷流程分为水激冷和气激冷两种方式，目前较为常见的是采用水激冷的方式，比如德国西门子的GSP干煤粉气化就是水激冷方式，燃烧室产生的高温煤气和熔渣进入激冷室，在激冷室中与水直接接触，煤气降温进入变换系统、熔渣固化后进入水浴和后续的排渣系统。该工艺过程中热量主要进入水循环系统，热损失较大。激冷流程的工艺、设备及操作均较简单。但从能量利用角度出发，激冷式气化炉主要存在热效率低、水资源浪费大、能源利用不合理等缺点。与废锅流程相比，热煤气效率下降5?8%。因此，气化产物的显热能否充分回收利用，对整个系统的能源利用效率具有较大影响。
[0006]还有一些气化技术，比如Shell、Prenflo气化技术只采用对流废锅，对流废锅一般要求进口高温物料的温度不能太高，因此它们在对流废锅的前段采取了合成气循环激冷的形式，但是这种配置的工艺也存在一些缺点:1、设备造价高，投资高主要原因是采用高温高压陶瓷过滤器和激冷循环气压缩机；2、回炉激冷用合成气加压所需功耗较大，不利于成本节约；3、气化关键设备结构复杂，制造周期长使得项目建设周期长。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于，提供一种激冷-废锅混合式热量回收冷却装置，该装置不易堵塞、热回收效率高，可安全稳定运行。
[0008]本实用新型是按以下方式实现的:
[0009]本实用新型的激冷-废锅混合式热量回收冷却装置，所述装置包括喉管、冷却室、激冷喷头和水冷装置；所述喉管和冷却室自上而下同轴设置并相连通，所述冷却室底部设有物料出口 ；所述激冷喷头至少有2个，各个激冷喷头在冷却室顶部、沿圆周方向均匀设置；所述水冷装置至少有2个，各个水冷装置在冷却室内部、沿圆周方向均匀设置。
[0010]其中，所述喉管的另一端与高温物质产生室如燃烧室相连通。
[0011]优选地，所述水冷装置包括水冷壁、上水联箱、下水联箱；所述水冷壁至少有2片，且相对平行设置于所述上水联箱和下水联箱之间；所述上水联箱设置于所述水冷壁的上端，所述下水联箱设置于所述水冷壁的下端；所述水冷壁由至少3根水冷管并排组成；优选地，为4-6根；进一步优选地，为4根；所述上水联箱与蒸发器相连接；所述下水联箱对水冷壁的水冷管进行上水；上水联箱与蒸发器相连接，副产饱和蒸汽。
[0012]优选地，所述水冷装置有8个。
[0013]各组水冷装置在所述冷却室内共同形成高温产物的下行通道。
[0014]优选地，激冷喷头包括相互连接并连通的介质入口段管和介质出口段管；介质出口段管固定于冷却室7的顶部，且其出口端位于冷却室内部靠近冷却室中心轴的一侧；介质入口段管位于冷却室的外部。
[0015]S卩，介质出口段管的出口端从外部穿透所述冷却室顶部伸入所述冷却室内，并指向所述冷却室的中心轴；在穿透部位与冷却室的顶部固定。
[0016]优选地，所述激冷喷头的介质出口段管与所述冷却室的顶部法兰连接或焊接固定。
[0017]优选地，所述激冷喷头的介质出口段管与竖直方向成角度θ，20° <θ〈60°。
[0018]优选地，所述激冷喷头为单流道激喷头；激冷介质为水或者水蒸气。
[0019]优选地，所述激冷喷头为双流道气液两相喷头；所述激冷喷头包括固定连接的内管和外管，所述内管为气体介质通道，所述外管为液体介质通道；液体激冷介质为水，气体激冷介质为水蒸气、工艺气、氮气、二氧化碳中的任一种或多种的组合；优选地，所述气体激冷介质为水蒸气。
[0020]优选地，所述激冷喷头有3-8个，进一步优选地，激冷喷头有4个。
[0021]优选地，所述喉管的底端在与所述冷却室顶部的连接处，设置有凸起状的导向头；所述导向头向冷却室内部凸起。
[0022]与现有技术相比，本实用新型的最大特点是结合了激冷流程和废锅流程的优势，合理有效的避免了二者的缺陷。本实用新型通过先提供一种以利用激冷介质将高温物质产生室(如燃烧室)出来的高温产物激冷至特定温度范围的激冷喷头，然后再通过建立好冷却循环的废锅(由水冷装置组成)进一步回收产物的高温热量，同时废锅可副产饱和蒸汽，有效的解决了现有技术存在的诸多问题。本实用新型采用优化排布后的激冷喷头将激冷介质均匀雾化喷入冷却室，与从喉管出来的高温产物直接接触换热，气液固三相接触瞬间将高温产物激冷至特定温度范围，尤其是，将液态熔渣激冷至其流动温度以下使其凝固，防止其在下行过程中粘结在水冷管管壁及上、下水联箱上；接下来的降温则由废锅段的水冷管完成，水冷管内为吸收热量的循环水，且水冷管的上下两端分别与上水联箱和下水联箱相连通，通过上、下水联箱与外系统形成冷却循环系统，可进一步降低产物的温度使产物在离开冷却室的温度满足下一工序的要求，另外采用水冷管做为高温产物的冷却通道，技术成熟，有工业化应用的先例。因此，本实用新型提供的激冷-废锅混合式热量回收冷却装置能保证气化设备长周期稳定运行，并且是能量回收利用率高的节能环保装置。
[0023]本实用新型的技术效果在于:
[0024](1)本实用新型的激冷-废锅混合式热量回收冷却装置，鉴于激冷流程能源利用效率低和废锅流程易堵塞的问题，结合了激冷流程和废锅流程的优势，合理有效的避免了二者的缺陷；既具有高的能量回收率，同时也可防止液态熔渣激冷凝固后在下行过程中粘结在水冷管管壁及水联箱上而堵塞通道，可保证装置的长期稳定进行；
[0025]这种激冷流程和废锅流程相结合的方式对高温产物进行冷却时，当高温产物从喉管出来时首先会受到激冷介质的快速激冷，高温产物中的工艺气和液态渣都会迅速降温，特别是将呈液态的流动熔渣降低至流动温度以下使液态渣迅速凝固成固态，目的就是防止其在下行过程中粘结在水冷管上。经过激冷之后的高温产物就变成了工艺气和固态渣，它们继续下行通过废锅(由水冷装置组成)的辐射传热进一步降温，同时工艺气的高温热量被水冷管中的循环水吸收，通过设置在水冷壁(水冷壁由水冷管组成)上端的上水联箱和设置在水冷壁下端的下水联箱进行循环，副产饱和蒸汽；
[0026]各组水冷装置在冷却室内形成高温产物的流动通道，即废锅通道。高温产物在高温物质产生室(如燃烧室)中产生，经过喉管的缩径后以较高的速度进入冷却室，进入冷却室后先经过激冷喷头的直接激冷降温至特定的温度范围，然后再下行经过废锅的辐射传热降低高温产物的温度，降温后从冷却室的底部出口进入下一工序，此时产物的温度可以满足后续工序的要求；
[0027]从喉管出来的高温产物温度一般在1200°C以上，而经过激冷喷头的激冷后，高温产物的温度会降低至约1000°C，进而使高温产物中的液态渣降低至流动温度以下而凝固；
[0028](2)可根据不同的煤种和工艺状况，设置不同需求的激冷喷头、控制激冷介质的流量，以达到本实用新型的目的；
[0029](3)激冷喷头沿圆周方向均匀设置的方式，可以尽量减少喉管出口的冷却死角，对从喉管出来的高温产物有尽可能大的辐射面积；
[0030](4)激冷喷头的介质出口段管在冷却室内倾斜并指向冷却室中心轴，可以对进入冷却室的高温产物进行大面积喷淋，有效降低其温度；
[0031](5)合适的角度可以使激冷喷头对从喉管出来的高温产物有尽可能大的辐射面积，减少辐射死角；
[0032](6)从喷头的雾化角度考虑，激冷喷头为双流道气液两相喷头更合适；且激冷喷头为双流道气液两相喷头时，优选水蒸汽做为气源，可节省工艺气的压缩能耗；
[0033](7)导向头，用于引导出喉管的高温产物，防止高温产物在出喉管后形成卷流而粘结在水平墙或水联箱上。
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型