專利名稱：一種氣化爐洗滌冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣化技術(shù)中的合成氣冷卻的關(guān)鍵組件，具體地說，涉及一種氣化爐合成氣的冷卻和洗滌結(jié)構(gòu)和裝置。
背景技術(shù)：
煤氣化是一種能將煤高效清潔利用的技術(shù)。煤經(jīng)過氣化得到粗合成氣，對粗合成氣進(jìn)行后續(xù)處理得到工藝氣體，可作為合成氨或其它化工產(chǎn)品的原料氣。氣化爐是煤氣化技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備。粉煤在氣化爐氣化室內(nèi)不完全燃燒生成1500°C左右的高溫合成氣與熔渣后進(jìn)入激冷室，通過噴灑激冷液將高溫合成氣與熔渣降溫并實(shí)現(xiàn)氣渣分離。目前對于合成氣的冷卻主要有激冷流程和廢鍋流程兩種，其中激冷流程主要有以下兩種形式I.采用在下降管I與爐殼6間布置破泡板的方式(圖I)。采用這種形式，氣體只經(jīng)過一次折流，為保證氣體在激冷室的停留時間，目前所有該形式的氣化爐氣體流速都在Im/s以下，氣速較低，流體夾帶的固渣容易粘附在破泡板7上，造成激冷室積灰現(xiàn)象；在額定的生產(chǎn)能力下，氣體流速無法提高，所以這種形式的氣化爐只能氣化少數(shù)特定煤種，操作空間較小。如果更換煤種，一臺氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行I年一般因激冷室問題至少需停爐2次來進(jìn)行激冷室清灰工作。2.為提高氣體流速又不減少氣體在激冷室的停留時間，設(shè)計人員又開發(fā)了下降管I和上升管2組合的結(jié)構(gòu)方式(圖2)。采用這種形式，合成氣經(jīng)下降管I之后折轉(zhuǎn)向上，進(jìn)入上升管2與下降管I之間的環(huán)形空間，鼓泡上升，這種形式氣體經(jīng)過2次以上折流，路程大大增加。在合成氣的流動過程中，合成氣與該空間內(nèi)的冷卻介質(zhì)繼續(xù)傳熱傳質(zhì)，溫度進(jìn)一步降低，能夠?qū)铣蓺膺M(jìn)行較好的冷卻；但合成氣中會夾帶大量液體，造成激冷室液位下降，需對激冷室進(jìn)行持續(xù)補(bǔ)水。在鼓泡過程中形成一些大的氣泡，夾帶一部分灰渣和液滴，造成合成氣夾帶了較多的固渣，對合成氣出口和其他接觸位置造成嚴(yán)重的沖刷，含灰量較多的合成氣對后續(xù)工藝也提出了更高的要求。除影響傳熱傳質(zhì)外，大氣泡的低頻震動也會對設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。因此，本文根據(jù)激冷室的發(fā)展和目前存在的缺點(diǎn)，設(shè)計了一種新的結(jié)構(gòu)和裝置來改善合成氣的冷卻、洗滌和氣液分離效果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為解決氣化爐激冷室易堵塞和氣化爐出口合成氣中夾帶過多固渣和液滴的問題，提供一種較好地對合成氣進(jìn)行洗滌、冷卻并實(shí)現(xiàn)氣液分離的方案，從而使出口合成氣中的固渣和液滴夾帶滿足要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)氣化爐的長周期滿負(fù)荷運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種氣化爐洗滌冷卻裝置，它包括下降管、上升管、破泡盤、折流板和擋板。其特點(diǎn)在于上升管(2)出口處布置有折流板
(4)，擋板(5)在豎直方向上采用錯列布置，下降管與上升管之間形成一個環(huán)形空間，兩管間距優(yōu)選于30-300mm，如果間距小于30mm，由于氣速過快，則破泡板和擋板的作用被減小，帶水量顯著增加，氣液質(zhì)量比小于10%，不利于后續(xù)工藝；而間距大于300mm，氣速較慢，帶水量少，氣液質(zhì)量比大于90%，液滴中固渣濃度較大，破泡板和擋板上容易積灰。在該空間內(nèi)放置2-6層破泡盤和多層擋板，流速優(yōu)選為2-15m/s，該流速范圍可保證相間換熱能夠充分進(jìn)行，同時采用破泡盤和擋板形式除去流體中的液滴和固渣。上升管由上升管上段和上升管下段通過連接法蘭組成，也可通過其他方式如焊接等連接；破泡盤可通過在上升管周向布置一定數(shù)量的定位塊來固定在上升管上，但不局限于定位塊的形狀和形式，也可通過其他形式或直接和上升管焊接；在下降管和上升管上布置有若干層擋板；上升管出口處布置有折流板；擋板在豎直方向上采用錯列布置；擋板可以在水平方向上分布一圈，也可以根據(jù)需要分布若干；折流板由兩塊板組成，也可由一整塊板制成，其中兩塊折流板可通過焊接或緊固件以及其他連接方式組合在一起；所述的破泡盤是由若干破泡板組成的；所述的破泡板含有若干數(shù)目的鋸齒；所述的破泡板上含有若干數(shù)目的小孔；破泡板彎制成一定角度；鋸齒形狀為三角形、矩形或梯形，以及其他規(guī)則或不規(guī)則的幾何形狀。在上升管和下降管之間的環(huán)形空間內(nèi)安裝2-6層破泡盤。破泡盤由若干破泡板組成。在鋼條上加工若干鋸齒和小孔，然后將鋼條彎成一定角度，形成破泡板。上升管分為上下兩段，通過連接法蘭組合在一起。通過在上升管內(nèi)安裝若干定位塊來將破泡盤固定在上 升管上。上升管出口設(shè)置一圈折流板。在折流板和上升管上設(shè)置若干層擋板。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果是I.上升管和下降管之間間距優(yōu)選于30-300mm，氣體流速優(yōu)選于2-15m/s，氣體溫度優(yōu)選于100-300°C，通過在上升管和下降管之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置2-6層破泡盤，實(shí)現(xiàn)對合成氣的充分冷卻與洗滌，有效去除了氣泡中的灰渣，降低合成氣中的灰渣和液滴夾帶量，減少了氣體對接觸設(shè)備的磨損，滿足了后續(xù)工藝的要求。2.通過上升管和下降管之間的環(huán)形空間內(nèi)設(shè)置2-6層擋板，通過降低氣體流速與氣體流向，使得部分液滴和灰渣無法獲得足夠的動能而回到冷卻介質(zhì)中，進(jìn)一步去除了氣泡中夾帶的液滴和灰渣，避免激冷室的積灰和堵塞問題。3.上升管分為上下兩段，以便于安裝破泡盤，降低了安裝難度，同時也便于設(shè)備本身的拆裝。4.破泡盤由若干破泡板組成，結(jié)構(gòu)簡單易行，便于生產(chǎn)安裝。5.折流板分為兩塊，便于生產(chǎn)和安裝。經(jīng)航天工程公司多套裝置實(shí)踐證明，在設(shè)計條件下，該裝置克服了氣化爐常見的激冷室積灰、合成氣出口磨損、合成氣大量帶水等現(xiàn)象，能夠?qū)铣蓺膺M(jìn)行充分冷卻和除渣，目前該裝置已累計運(yùn)行18個月，經(jīng)多方檢查表明運(yùn)行狀況良好。

圖I為采用在下降管與爐殼間布置破泡板方式的洗滌冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用下降管和上升管結(jié)構(gòu)方式的洗滌冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的洗滌冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I.下降管，2.上升管，3.破泡盤，4.折流板，5.擋板，6爐殼，7破泡板具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖3和具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型提供的新型的氣化爐洗滌冷卻裝置詳細(xì)描述如下，其僅是為了對本實(shí)用新型予以進(jìn)一步的說明，應(yīng)該理解其并不因此限制本實(shí)用新型的權(quán)利范圍。參照圖3，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，它包括下降管I、上升管2、破泡盤3、折流板4和擋板5。其特點(diǎn)在于在下降管I與上升管2的環(huán)形空間內(nèi)放置2-6層破泡盤。其中上升管2由上升管上段和上升管下段通過連接法蘭組成；在下降管I和上升管2上布置有若干層擋板5 ;上升管2出口處布置有折流板4 ;擋板5在豎直方向上采用錯列布置；折流板4由兩塊板組成；所述的破泡盤3是由若干破泡板組成的；所述的破泡板含 有若干數(shù)目的鋸齒；所述的破泡板上含有若干數(shù)目的小孔；破泡板彎制成一定角度；鋸齒形狀為三角形、矩形或梯形。夾帶部分灰渣的合成氣經(jīng)下降管后折轉(zhuǎn)向上，進(jìn)入下降管I與上升管2之間的環(huán)形空間，鼓泡上升，在這個過程中攜帶一部分液滴。破泡盤3將上升氣流中的大氣泡破泡成小氣泡,增大了氣液接觸面積,加速了氣液之間的傳熱傳質(zhì)，同時加強(qiáng)對灰塵氣流的洗滌作用。多層破泡盤的阻擋作用實(shí)現(xiàn)對合成氣均布降能，合成氣從破泡板之間的間隙和破泡板上的小孔流出，一部分液滴無法獲得足夠的動能，因重力作用而回到激冷液中。擋板5的布置使得合成氣流的流通路徑更加曲折，降低了氣流動能，減少氣流所攜帶的灰塵和液滴，同時氣流中的一部分液滴和灰塵在離心力作用下與氣流主體分離。合成氣流達(dá)到折流板4時，在折轉(zhuǎn)過程中由于氣液的慣性力不同一部分液滴與合成氣分離，進(jìn)一步降低了出口氣流的液滴夾帶量。本實(shí)用新型不僅可用于氣化爐中合成氣的洗滌冷卻，還可用于其他類似需要進(jìn)行冷卻洗滌的場所。盡管本實(shí)用新型的各種實(shí)施方式已經(jīng)通過具體實(shí)施方式
在上下文中進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不僅限于此。因此，以上的描述不應(yīng)該當(dāng)作是本實(shí)用新型范圍的限制，本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求進(jìn)行限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本實(shí)用新型的精神的情況下可以對本實(shí)用新型作出各種改變和變更，其都將落入在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氣化爐洗滌冷卻裝置，它包括下降管(I)、上升管(2)、破泡盤(3)、折流板(4)和擋板(5);其特點(diǎn)在于上升管(2)出口處布置有折流板(4)，擋板(5)在豎直方向上采用錯列布置，在下降管(I)與上升管(2)的環(huán)形空間內(nèi)放置2-6層破泡盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于上升管(2)由上升管上段和上升管下段通過連接法蘭組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于在下降管(I)和上升管(2)上布置有若干層擋板(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于所述的破泡盤(3)是由若干破泡板組成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于上升管與下降管間距為 30-300mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于折流板(4)由兩塊板組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于所述的破泡板含有若干數(shù)目的鋸齒。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于所述的破泡板上含有若干數(shù)目的小孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氣化爐洗滌冷卻裝置，其特征在于鋸齒形狀為三角形、矩形或梯形。
專利摘要一種氣化爐冷卻和洗滌裝置，包括下降管、上升管、破泡盤、擋板和折流板。在上升管和下降管之間的環(huán)形空間內(nèi)布置若干層破泡盤與若干層擋板，出口處布置若干折流板。通過該裝置的氣體為攜帶固渣與液滴的氣液固三相流，通過在該環(huán)形空間設(shè)置的破泡盤，增大了液滴和灰渣與破泡盤相撞的概率，一部分液滴和灰渣無法獲得足夠的動能而回到冷卻介質(zhì)中，進(jìn)而有效去除了氣泡中夾帶的液滴和灰渣，通過該裝置的充分冷卻與洗滌之后有效氣體通過上升管和下降管之間的環(huán)形空間流出。為減少因氣速提高對液滴和灰渣的攜帶，上升管出口布置有擋板，使上升氣流的流道彎曲，進(jìn)一步降低了氣流動能。合成氣流經(jīng)過折流板轉(zhuǎn)向時因離心力作用進(jìn)行氣液分離，改善氣化爐出口合成氣帶水狀況。上升管的導(dǎo)向降低了合成氣流對液池的擾動，有利于灰渣的聚集和沉降，改善了激冷室的結(jié)垢積灰現(xiàn)象，同時有利于保持液位的穩(wěn)定。
文檔編號C10J3/52GK202576361SQ20112056364
公開日2012年12月5日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者陳永進(jìn), 高瑞恒, 李曉飛, 信偉, 李紅海, 張文斌, 王明坤 申請人:航天長征化學(xué)工程股份有限公司