下行式高溫氣化產物激冷裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，包括：用于產生氣化產物的氣化段；用于對氣化段產生的氣化產物進行激冷，使其迅速固化、失去粘結性的激冷段；用于對激冷段激冷后的產物進行進一步降溫、回收余熱的冷卻器段。高溫合成氣夾帶熔融態灰渣在氣化爐出口附近被低溫激冷氣激冷，溫度驟降至灰熔點以下，熔渣表面瞬間固化，并在激冷氣流的夾帶下匯聚到中心區域下行，最大限度的避免了灰渣以熔渣形態落入合成氣冷卻器，有效防止了灰渣顆粒接觸合成氣冷卻器水冷壁面形成沾污。激冷氣采用水蒸汽可促進變換反應發生，大大提高合成氣中H2體積分數，大大降低后續變換系統負荷與變換成本。系統操作運行簡單，具有大規模推廣應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，屬于能源清潔利用

技術介紹
高溫高壓氣流床氣化過程的產物具有大量的高位顯熱可供回收利用，可使系統效率提高4-5個百分點。但是，高溫氣化條件下的灰渣顆粒呈熔融液態，會對換熱系統受熱面形成沾污結渣，甚至傳熱惡化后堵渣。尤其針對下行式氣流床氣化爐，合成氣夾帶大量熔融態灰渣并流下行，若不控制物流溫度直接進入換熱器，將對換熱器的受熱面造成巨大風險?，F有下行式氣流床氣化技術主要采用水激冷的方式進行降溫，但是水洗過程不但無法回收氣化產物顯熱，還會產生大量黑水和灰水，造成二次污染，同時具有高水耗的問題?，F有商業化應用的下行式干煤粉氣化技術全部采用直接水激冷的方式進行氣化產物降溫和初步凈化過程。眾所周知，干煤粉氣化過程得到的合成氣中H2/CO體積比僅為0.3～0.5，而水煤漿氣化過程可達到0.85左右。由于氣化技術為煤化工技術的核心共用技術，產出的CO和H2作為下游化工生產的原料氣時H2的比例要求較高，通常需求H2/CO體積比達到2以上，因此現有干煤粉氣化過程與水煤漿氣化技術相比，在產物氣上的H2/CO體積比存在一定的差異，在相同當量有效氣狀態下需要更多的后續變換系統投資和運行成本。因此，開發一種能避免下行式氣化爐余熱回收過程中結渣堵渣的技術，將對下行式氣流床高溫氣化反應產物的余熱回收提供重要技術支撐，并為氣化系統實現安穩長滿優提供保障。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是如何實現下行式干法進料氣化反應器氣化產物的瞬間激冷降溫和H2/CO體積比調整。本技術的構思如下：影響下行式氣流床氣化爐氣化產物余熱回收過程順利實施的主要問題是結渣，熔融態的灰渣極易在氣化爐下方的余熱回收裝置受熱面上形成結渣沾污，甚至堵渣。因此，為了有效避免該現象的發生，可使氣化爐出口熔渣在有限的時間和空間范圍進行驟冷固化，防止灰渣以熔融狀態接近水冷壁換熱面。為了解決上述技術問題，本技術的技術方案是提供一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，其特征在于，包括：用于產生氣化產物的氣化段；用于對氣化段產生的氣化產物進行激冷，使其迅速固化、失去粘結性的激冷段；用于對激冷段激冷后的產物進行進一步降溫、回收余熱的冷卻器段。優選地，所述氣化段、激冷段、冷卻器段由上至下依次連接同軸設置。更優選地，所述氣化段包括從上至下依次連接的氣化爐直段水冷壁、錐形水冷壁底部和直段下渣口。進一步地，所述錐形水冷壁底部和直段下渣口采用盤管式水冷壁。進一步地，所述直段下渣口底端采用倒角設計，便于熔渣滴落，倒角的角度為15°～45°。優選地，所述激冷段包括：激冷氣接入管；用于對通過激冷氣接入管接入的激冷氣進行分配的激冷氣集箱；用于將激冷氣集箱分配的激冷氣噴出，從而對氣化段產生的氣化產物進行激冷的激冷通道。更優選地，所述激冷通道為設于所述氣化段的直段下渣口下方的一圈錐形空腔。進一步地，所述激冷通道與水平方向形成一夾角，該夾角的優選范圍15°～90°，當取值90°時激冷通道垂直向下。優選地，所述激冷通道為一內縮結構，所述激冷通道出口處環形半徑比所述氣化段的直段下渣口大，所述激冷通道前段通過盤管式水冷壁與所述直段下渣口密封連接。優選地，所述冷卻器段采用合成氣冷卻器，合成氣冷卻器采用列管式水冷壁設計。優選地，所述冷卻器段設于所述激冷通道下方，兩者可采用直接貼壁式連接，也可通過錐形水冷壁過渡連接。進一步地，所述錐形水冷壁斜面與水平面形成一夾角，該夾角的取值范圍為0°～90°。優選地，所述激冷氣為水蒸汽、二氧化碳、氣化后凈化合成氣和氮氣等氣體的一種或幾種的混合氣體。優選地，所述激冷氣中包含水蒸汽，且所含水蒸汽的體積濃度大于所述氣化段產生的氣化產物中的水蒸汽體積濃度。更優選地，所述激冷氣中包含的水蒸汽的體積濃度為10％～100％。優選地，所述激冷氣溫度為150℃～350℃。優選地，所述氣化段的工作溫度通常為1300℃～1700℃，氣化產物在該溫度下經過激冷后的溫度為900℃～1200℃。本技術提供的下行式高溫氣化產物激冷裝置工作時，氣化爐在1300℃～1700℃條件下運行，得到該溫度條件下的氣化產物，氣化產物主要為CO、H2為主含有少量H2O、CO2等的合成氣，以及合成氣夾帶的熔融態灰渣顆粒。氣化產物經過氣化段直段下渣口向下進入合成氣冷卻器。在進入合成氣冷卻器之前經過一環形激冷裝置，高溫合成氣夾帶熔融態灰渣在氣化爐出口附近即被低溫激冷氣激冷，溫度驟降至灰熔點以下，熔渣表面瞬間固化，并在激冷氣流的夾帶下匯聚到中心區域下行，最大限度的避免了灰渣以熔渣形態落入合成氣冷卻器，有效防止了灰渣顆粒接觸合成氣冷卻器水冷壁面形成沾污。激冷后氣化產物溫度約為900℃～1200℃。氣化產物繼續向下，進入合成氣冷卻器進一步降溫回收余熱。為調整干煤粉氣化產物中的H2/CO比率，本技術采用水蒸汽或含有高水蒸汽濃度的混合氣體進行激冷，激冷過程發生如下反應：H2O(g)+CO→CO2+H2通過調整水蒸汽濃度和激冷氣量，經過變換反應調整后，合成氣中H2/CO值由0.3～0.5升高至0.7～0.9。相比現有技術，本技術置具有如下有益效果：(1)采用高濃度水蒸汽對高溫氣化產物進行直接激冷，可有效避免氣、渣并流下行式氣化爐熔渣在合成氣冷卻器內形成結渣問題，且可采用灰黑水機械/壓力霧化汽作為激冷氣，或系統自產水蒸汽，大大降低了水耗和能耗；(2)采用高濃度水蒸汽對高溫氣化產物進行直接激冷，發生一定的變換反應，可有效彌補干煤粉氣化合成氣中H2/CO值較低的問題，為后續合成氣變換系統的設計負荷和運行負荷降本增效；(3)采用高濃度水蒸汽對高溫氣化產物進行直接激冷，經過變換反應后的合成氣中，CO2和H2O體積濃度提高，可有效增加輻射傳熱系數，可有效提高后續合成氣冷卻器內的傳熱效果，可縮小受熱面設計，降低設備成本。附圖說明圖1為實施例1提供的下行式高溫氣化產物激冷裝置結構示意圖；圖2為實施例2提供的下行式高溫氣化產物激冷裝置結構示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本技術。應理解，這些實施例僅用于說明本技術而不用于限制本技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1圖1為本實施例提供的下行式高溫氣化產物激冷裝置結構示意圖，所述的下行式高溫氣化產物激冷裝置包括三個主要組成部分，分別為氣化段、激冷段、冷卻器段。氣化爐采用氣渣并流向下設計，氣化爐采用水冷壁設計，底部錐形渣口和渣口直段采用盤管式水冷壁，渣口直段下方設有環形激冷通道，激冷通道前段采用盤管式水冷壁銜接，采用激冷氣集箱進行合成氣分配，激冷氣通過激冷氣接入管接入。激冷通道下方設有合成氣冷卻器。氣化爐本體、激冷氣通道和冷卻器為同軸設置。具體分析如下。氣化段包括氣化室1，氣化室1底部設有錐形下渣口，錐形下渣口底部連接直段下渣口2；氣化室1內壁設有水冷壁9，錐形下渣口內壁設有水冷壁涂層10，直段下渣口2內壁設有水冷壁盤管11。水冷壁內的水最終匯入氣化爐水冷壁集箱12。直段下渣口底端采用倒角設計，倒角β的角度為15°～45°。激本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，其特征在于，包括：用于產生氣化產物的氣化段；用于對氣化段產生的氣化產物進行激冷，使其迅速固化、失去粘結性的激冷段；用于對激冷段激冷后的產物進行進一步降溫、回收余熱的冷卻器段；所述激冷段包括：激冷氣接入管；用于對通過激冷氣接入管接入的激冷氣進行分配的激冷氣集箱；用于將激冷氣集箱分配的激冷氣噴出，從而對氣化段產生的氣化產物進行激冷的激冷通道。

【技術特征摘要】
1.一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，其特征在于，包括：用于產生氣化產物的氣化段；用于對氣化段產生的氣化產物進行激冷，使其迅速固化、失去粘結性的激冷段；用于對激冷段激冷后的產物進行進一步降溫、回收余熱的冷卻器段；所述激冷段包括：激冷氣接入管；用于對通過激冷氣接入管接入的激冷氣進行分配的激冷氣集箱；用于將激冷氣集箱分配的激冷氣噴出，從而對氣化段產生的氣化產物進行激冷的激冷通道。2.如權利要求1所述的一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，其特征在于：所述氣化段、激冷段、冷卻器段由上至下依次連接同軸設置。3.如權利要求1所述的一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，其特征在于：所述氣化段包括從上至下依次連接的氣化爐直段水冷壁、錐形水冷壁底部和直段下渣口。4.如權利要求3所述的一種下行式高溫氣化產物激冷裝置，其特征在于：所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪建軍，池國鎮，李平，童川，馬倫，
申請(專利權)人：上海鍋爐廠有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31