[發(fā)明專利]一種氣化爐高溫合成氣激冷裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210471759.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102952588A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅培舫;余波;徐才福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);中國(guó)五環(huán)工程有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/82
• 分類號(hào): C10J3/82;C10J3/84
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于干煤粉或水煤漿或生物質(zhì)或石油焦氣化激冷工藝技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氣化爐高溫合成氣激冷裝置及方法。

背景技術(shù)

第二代煤氣化技術(shù)，如Texaco水煤漿氣化、Shell干粉煤氣化，具有煤種適應(yīng)性廣、氣化壓力高、生產(chǎn)能力大、氣化效率高、污染小等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此，它是發(fā)展現(xiàn)代煤化工的首選技術(shù)。

Texaco氣化工藝是20世紀(jì)80年代煤氣化的新工藝之一，它是由美國(guó)德士古公司開(kāi)發(fā)的以水煤漿為原料，液態(tài)排渣氣流床加壓氣化技術(shù)。Texaca氣化爐是目前商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最豐富的氣流床氣化工藝，操作壓力已達(dá)到6.5MPa，用于合成氨，甲醇或發(fā)電等。Texaco氣化工藝可用氣化的原料范圍比較寬、工藝技術(shù)成熟、流程簡(jiǎn)單、過(guò)程控制安全可靠、操作彈性大、碳轉(zhuǎn)化率高、合成氣質(zhì)量好、可供選擇的氣化壓力范圍寬、單爐容量大、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。但是也存在一些缺點(diǎn)：氣化爐內(nèi)襯耐火磚、燒嘴噴頭使用壽命短，需要備爐，不適宜長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷下運(yùn)行，水煤漿含水量太高，合成冷煤氣效率和有效氣體成分(CO+H₂)偏低，氧耗，煤耗均比干法氣流床高。Texaco氣化工藝，合成氣與液渣同向下流動(dòng)，進(jìn)入激冷室激冷，達(dá)到冷卻灰渣和煤氣增濕的效果。

Shell氣化工藝簡(jiǎn)稱SCGP，是由荷蘭Shell國(guó)際石油公司在20世紀(jì)70年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)的新一代加壓氣流床粉煤氣化技術(shù)，該氣化技術(shù)直到上世紀(jì)末才進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用，是21世紀(jì)煤氣化的主要發(fā)展途徑之一。該裝置氣化壓2～4.1MPa，氣化溫度1350～1650℃，屬干煤粉加料，一般碳轉(zhuǎn)化率在99％，冷煤氣效率80～85％，熱煤氣效率超過(guò)95％。Shell氣化工藝中，合成氣上行，一般后接廢熱鍋爐。常見(jiàn)的激冷工藝有利用冷卻合成氣冷卻，混合后的冷卻合成氣209℃經(jīng)激冷氣壓縮機(jī)壓縮后噴入氣化爐出口，將上升的合成氣由1500℃激冷至850-900℃。該工藝常見(jiàn)的缺點(diǎn)是：在實(shí)際運(yùn)行中，由于冷煤氣中含有微粒和腐蝕性氣體，且負(fù)荷變化范圍大，激冷系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障。

中國(guó)專利局2007年10月17日公開(kāi)，名稱為：上行高溫煤氣激冷裝置，公開(kāi)號(hào)為CN101054537A的專利申請(qǐng)，它的激冷裝置包括氣化爐體以及設(shè)置在氣化爐體內(nèi)的耐火襯里，耐火襯里由位于下部的錐形斜坡、中部的筒體和上部的半球形穹頂組成，在錐形斜坡上布置有吹灰裝置，在耐火襯里的筒體上設(shè)置至少一組的激冷水分配管。在耐火材料和水冷壁直徑變化處采用錐面斜坡并通過(guò)吹灰裝置進(jìn)行吹掃。通過(guò)調(diào)節(jié)激冷水噴水組的量，可以達(dá)到對(duì)煤氣出口溫度500℃-900℃可調(diào)。上述專利在氣化爐上部布置激冷室，激冷室空間很大，影響氣化室爐溫的穩(wěn)定，使得氣化爐整體空間變大，投資成本增加。

中國(guó)專利局2007年1月24日公開(kāi)，名稱為：一種干煤粉加壓氣化激冷裝置及激冷工藝，公開(kāi)號(hào)為CN1900234A的專利申請(qǐng)，它通過(guò)在煤氣化爐上方出口布置一組噴淋器，通過(guò)閥門調(diào)節(jié)控制供給中壓水量，使得出口煤氣從1450℃-1600℃降低到900℃進(jìn)行第一次激冷。經(jīng)一次激冷的粗煤氣進(jìn)入激冷室繼續(xù)進(jìn)行激冷和洗滌。上述專利將激冷水直接從氣化爐頂部噴入，會(huì)降低氣化爐內(nèi)的溫度，降低氣化轉(zhuǎn)化效率，不能保證合成氣與冷卻水的混合均勻。合成氣直接沖擊噴水管，可能發(fā)生燒蝕。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種氣化爐高溫合成氣激冷裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)將激冷水直接從氣化爐頂部噴入會(huì)導(dǎo)致降低氣化爐內(nèi)的溫度、降低氣化轉(zhuǎn)化效率和不能保證合成氣與冷卻水的混合均勻?qū)е聡婎^燒損停產(chǎn)的問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種氣化爐高溫合成氣激冷裝置，包括煤氣化爐、激冷室和合成氣導(dǎo)管，所述激冷室為由圓形、矩形或多邊形截面沿著截面的法線方向運(yùn)動(dòng)形成的空間；所述激冷室的周界上布置多層噴頭單元，每一層噴頭單元包括：多個(gè)沿著周向切圓布置的噴頭，當(dāng)煤氣化爐生成的合成氣經(jīng)合成氣導(dǎo)管進(jìn)入激冷室進(jìn)行激冷時(shí)，所述噴頭逆著合成氣的運(yùn)動(dòng)方向噴入冷卻介質(zhì)使得所述冷卻介質(zhì)與所述合成氣均勻混合。

更進(jìn)一步地，所述激冷裝置還包括用于控制所述噴頭的噴水量的控制裝置。

更進(jìn)一步地，所述多個(gè)噴頭沿著周向切圓均勻布置。

更進(jìn)一步地，所述冷卻介質(zhì)包括冷卻水、冷卻蒸汽、二氧化碳或氮?dú)狻?/p>

更進(jìn)一步地，所述噴頭包括內(nèi)層和外層，所述內(nèi)層用于噴射冷卻水或氣，所述外層用于噴射冷卻水蒸氣或水。