本發(fā)明涉及一種氣化爐內(nèi)的激冷結(jié)構(gòu)，具體的說(shuō)是一種氣化爐的水急冷結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

煤化工是煤炭利用的重要方式，煤氣化則是煤化工的龍頭。隨著氣化技術(shù)的發(fā)展，以石油焦、生物質(zhì)等物質(zhì)為原料的干粉氣化工藝也逐漸得到了應(yīng)用。固體原料以干粉狀態(tài)在氣化爐中與氣化劑在高溫下進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫的粗合成氣，高溫粗合成氣在降溫除塵后進(jìn)入下游工序。

常見的冷卻辦法之一是使用大量的水噴淋冷卻，對(duì)高溫合成氣進(jìn)行降溫處理，該工藝?yán)鋮s水用量大，產(chǎn)生的洗滌黑水量多，需配置處理能力較大的黑水處理系統(tǒng)才能保證裝置的運(yùn)行，同時(shí)也增加了整個(gè)氣化裝置的投資。

現(xiàn)有氣化爐中激冷室通常采用激冷環(huán)隙結(jié)構(gòu)對(duì)高溫合成氣進(jìn)行冷卻，這種結(jié)構(gòu)水流沿下降管形成液膜，與合成氣接觸時(shí)混合不均勻，需要較多激冷水才能冷卻下來(lái)，同時(shí)增加了黑水處理系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷。。。。。。。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、激冷效率高、激冷水消耗量小、節(jié)能降耗、對(duì)環(huán)境友好、易于改造的氣化爐的水急冷結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案包括氣化爐的激冷室，所述激冷室上方設(shè)有氣化室的下渣口，所述激冷室內(nèi)設(shè)有激冷管，所述激冷管的上端與所述下渣口連接，下端位于液面以下，所述激冷管內(nèi)壁的上部及中部均勻設(shè)有多個(gè)與激冷介質(zhì)進(jìn)口連通的激冷環(huán)，所述激冷環(huán)上沿周向均勻開有噴淋出口。

所述激冷環(huán)上均勻開有上層噴淋出口和下層噴淋出口，所述下層噴淋出口垂直向下貼在激冷管壁面上，所述上層噴淋出口傾斜向下，與激冷管的壁面呈30°～75°的夾角。

所述激冷管的內(nèi)徑是下渣口內(nèi)徑的1.6～3.2倍。

所述激冷環(huán)上噴淋出口的孔徑根據(jù)激冷環(huán)在激冷管上的布置位置由上至下逐級(jí)減小。

所述最上層的激冷環(huán)上噴淋出口的孔徑為4.0～5.5mm，最下層的激冷環(huán)上噴淋出口的孔徑為1.5～3.0mm。

針對(duì)背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，發(fā)明人在激冷室設(shè)計(jì)了與下渣口連通的激冷管，將氣化室內(nèi)的渣氣向下引入激冷管中，同時(shí)在激冷管的上部和中部設(shè)置多個(gè)激冷環(huán)，通過(guò)激冷環(huán)的噴淋出口噴出水霧激冷合成氣，兩者劇烈換熱，有效降溫合成氣和灰渣。由于合成氣和灰渣被限制在激冷管中進(jìn)行局部強(qiáng)制換熱，因此氣霧混合均勻、換熱效率高，有效減少了激冷水的消耗。進(jìn)一步的，激冷環(huán)上的噴淋出口包括上層噴淋出口和下層噴淋出口，所述下層噴淋出口垂直向下貼在激冷管壁面上，這股噴出的激冷水可沿激冷管下流，形成一層均勻的液膜，能夠防止合成氣與激冷管直接接觸而產(chǎn)生局部過(guò)熱導(dǎo)致激冷管損壞，還可以防止合成氣中的灰渣粘附在激冷管內(nèi)壁，而上層噴淋出口傾斜向下，為霧化噴頭，噴出的水霧與高溫的粗合成氣接觸混合，直接激冷，優(yōu)選所述上層噴淋出口與激冷管的壁面呈30°～75°的夾角，以向下傾斜的角度噴出有利于減少合成氣的阻力降，同時(shí)該角度可使激冷水噴出的霧化液滴在下降管內(nèi)具有較大的覆蓋面積，從而增強(qiáng)合成氣與激冷水的混合效果。

進(jìn)一步的，優(yōu)選激冷管的內(nèi)徑為下渣口內(nèi)徑1.6～3.2倍，合成氣進(jìn)入激冷管后由于空間增大，增加了合成氣在激冷管中的停留時(shí)間，激冷管內(nèi)存在充足的混合空間，可以強(qiáng)化合成氣與激冷水之間的傳質(zhì)作用，充分利用水的氣化潛熱，從而進(jìn)一步降低激冷介質(zhì)的用量。

在保證激冷效果的前提下，為了進(jìn)一步降低冷卻水的消耗，對(duì)激冷管上不同位置的激冷環(huán)上的噴淋出口的孔徑也進(jìn)行了限定，考慮到合成氣由上至下溫度逐步下降，因此設(shè)計(jì)激冷環(huán)上噴淋出口的孔徑根據(jù)激冷環(huán)在激冷管上的布置位置由上至下逐級(jí)減小。優(yōu)選最上層的激冷環(huán)上噴淋出口的孔徑為4.0～5.5mm，孔徑大，可噴出較多的激冷水，加速冷卻過(guò)程，使合成氣快速降溫；最下層的激冷環(huán)上噴淋出口的孔徑為1.5～3.0mm，孔徑小，可以強(qiáng)化激冷水的霧化效果，使霧化液滴的粒徑更小，有利于合成氣與激冷水的換熱，充分利用激冷水的潛熱，從而減少激冷水的用量。

有益效果：

本發(fā)明急冷結(jié)構(gòu)可將合成氣由1300℃～1600℃快速急冷至110～200℃，較未設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)的氣化室相比，同樣激冷溫度下，激冷水量可減少約25％以上，從而減少了黑水處理的設(shè)備能耗，對(duì)環(huán)境友好，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、激冷效率高、易于改造，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為噴淋環(huán)仰視圖。

附圖3為噴淋環(huán)截面圖。

1-氣化室、2-噴淋環(huán)、3-激冷管、4-合成氣出口、5-黑水出口、6-激冷室、7-下渣口、8-氣化爐、9-上層噴淋出口、10-下層噴淋出口、11-激冷介質(zhì)進(jìn)口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解釋說(shuō)明：

參見圖1，氣化爐8的氣化室1下方為激冷室6，激冷室6上部和下部壁面分別設(shè)有合成氣出口4和黑水出口5。激冷室6的上方設(shè)有氣化室1的下渣口7，下渣口7連接激冷管3，所述激冷管3的內(nèi)徑是下渣口7內(nèi)徑的1.6～3.2倍。激冷管3下端位于液面以下，所述激冷管3內(nèi)壁的上部及中部均勻設(shè)有多個(gè)與激冷介質(zhì)進(jìn)口11連通的激冷環(huán)2，所述激冷環(huán)2上沿周向均勻開有上層噴淋出口9和下層噴淋出口10，所述下層噴淋出口10垂直向下貼在激冷管3壁面上，所述上層噴淋出口9傾斜向下，與激冷管3的壁面呈30°～75°的夾角a。所述激冷環(huán)2的噴淋出口的孔徑根據(jù)激冷環(huán)2在激冷管3上的布置位置由上至下逐級(jí)減小。

所述最上層的激冷環(huán)2的噴淋出口孔徑為4.0～5.5mm，最下層的激冷環(huán)2的噴淋出口孔徑為1.5～3.0mm。

工作過(guò)程：

氣化爐8的氣化室1產(chǎn)生的高溫合成氣和灰渣經(jīng)過(guò)下渣口7進(jìn)入激冷管3，激冷水由激冷介質(zhì)入口11進(jìn)入噴淋環(huán)2，隨后激冷水分兩股從噴淋環(huán)2噴出，一股從上層噴淋出口9噴出，形成霧化的液滴，與高溫的粗合成氣接觸混合，進(jìn)行劇烈換熱，激冷水被氣化吸收來(lái)自粗合成氣的大量的熱，有效地降低了合成氣的溫度，同時(shí)，合成氣中的灰渣被降溫冷卻，落入激冷室6底部。另一股激冷水從下層噴淋出口10噴出，沿激冷管下流，形成一層均勻的液膜，能夠防止合成氣與激冷管3直接接觸而產(chǎn)生局部過(guò)熱導(dǎo)致激冷管損壞，另一方面，激冷水沿激冷管3下流可以防止合成氣中的灰渣粘附在激冷管內(nèi)壁，從而對(duì)激冷管3起到保護(hù)作用。激冷管3上部0.5～2.5m處為高溫合成氣與激冷水進(jìn)行劇烈換熱的區(qū)域，由于本激冷裝置激冷管的直徑為下渣口的1.6～3.2倍，增加了合成氣在激冷管中的停留時(shí)間，激冷管內(nèi)存在充足的混合空間，可以強(qiáng)化合成氣與激冷水之間的傳質(zhì)作用，充分利用水的氣化潛熱，從而降低激冷介質(zhì)的用量。降溫后的粗合成氣進(jìn)入激冷室6下方的黑水液面以下，并從激冷管3底部周圍向上進(jìn)入激冷室氣相空間，由于合成氣與黑水直接接觸，可以再次起到降溫的作用，同時(shí)對(duì)合成氣中的灰渣進(jìn)行初步的洗滌效果，除去了合成氣中的大顆?；以?，降低了合成氣出口的含塵量。經(jīng)過(guò)降溫冷卻和初步洗滌之后的合成氣從合成氣出口4進(jìn)入下一個(gè)工序。洗滌產(chǎn)生的黑水則從黑水出口5進(jìn)入黑水處理系統(tǒng)。

本發(fā)明采用噴淋環(huán)2對(duì)合成氣激冷降溫，噴出的水霧與合成氣的接觸非常充分，工藝水的潛熱得到了最大化的利用，可使激冷水量減少25％以上。同時(shí)由于噴淋環(huán)2噴出一股水沿激冷管下流，形成液膜，可以對(duì)激冷管起到良好的保護(hù)作用，延長(zhǎng)了激冷管的使用壽命。使用本發(fā)明可以減少激冷水使用量，降低后續(xù)黑水處理系統(tǒng)的規(guī)模，從而降低投資和運(yùn)行成本、減少工藝循環(huán)灰水的循環(huán)量，節(jié)約能耗。