[發明專利]一種高溫合成氣分級激冷裝置及方法

有效

• 申請號: 201310052670.3
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103113926A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 葛學利;烏曉江;張建文;劉煜;張艷偉
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: C10J3/82
• 分類號: C10J3/82
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種用于冷卻氣化爐合成氣到一定溫度區間的分級激冷裝置及其使用方法，屬于工業激冷裝置技術領域。

背景技術

整體煤氣化聯合循環(Integrated?Coal?Gasification?Combined?Cycle，以下簡稱IGCC)是當今全球清潔能源利用的前沿技術之一，其與普通燃煤發電技術相比，優勢在于可以更高效地利用煤炭資源，并大大減少燃燒污染物的排放。高溫煙氣的后處理可以分為廢熱鍋爐和激冷兩種流程。根據后續工藝和產品的不同，采用不同的處理流程。其中，激冷流程中使用的激冷裝置是連接氣化室的核心設備。

現在工業上應用的激冷裝置主要為水激冷，采用圓筒結構，由內到外依次為下降管、上升管、激冷室外壁的同心圓結構，外加激冷環、折流板等主要結構。引導合成氣和灰渣進入下部激冷水，對其進行初步洗滌和降溫。這種傳統的水激冷方法會導致合成氣帶水、含灰量高、激冷水液位不穩定、下降管易燒穿等問題。針對IGCC來說，使用水激冷會降低氣體有效成分。Shell氣化爐的氣體激冷裝置所需的激冷氣量大，合成氣循環壓縮機的功耗大，激冷效果不好。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠快速、均勻、高效地將高溫合成氣降低到工藝所需的溫度范圍的氣體激冷裝置及其使用方法。

為了解決上述第一個技術問題，本發明的技術方案是提供一種高溫合成氣分級激冷裝置，其特征在于：包括殼體，殼體內壁設有由殼體、上支撐板、下支撐板上部和分隔板圍成的一級激冷室腔室，一級激冷室腔室下方設有由殼體、下支撐板下部和分隔板圍成的二級激冷室腔室；上支撐板和氣化室相連接，殼體內部中心形成高溫合成氣通道；

一級激冷室腔室的殼體周向上均勻設有一級激冷氣進氣口，下支撐板上部周向上均勻設有一級噴嘴；二級激冷室腔室的殼體周向上均勻設有二級激冷氣進氣口，下支撐板下部周向上均勻設有二級噴嘴。

優選地，所述一級激冷氣進氣口、二級激冷氣進氣口均為不少于2的偶數個，所述一級噴嘴為不少于4的偶數個。

優選地，所述一級噴嘴軸向和所述下支撐板法線方向的夾角為0～±30°。

優選地，所述一級噴嘴在所述一級激冷室腔室上沿軸線方向分層布置，層與層間的所述一級噴嘴為同角度布置或差角度布置。

優選地，所述一級噴嘴與所述二級噴嘴沿軸線方向為同角度布置或差角度布置。

優選地，所述一級激冷室腔室的殼體與所述上支撐板之間設有一級加強筋；所述二級激冷室腔室的殼體與所述分隔板之間設有二級加強筋，所述二級激冷室腔室的殼體與所述下支撐板下部之間設有拉鉤；所述上支撐板和所述下支撐板連接的渣口處設有金屬板；所述上支撐板上板面、所述下支撐板向火面及金屬板外側均設有耐火涂層。

優選地，所述上支撐板和/或所述下支撐板的激冷氣面設有翅片。

優選地，所述高溫合成氣通道位于下支撐板下方的部分為漸擴的錐形結構。

為了解決上述第二個技術問題，本發明的技術方案是提供一種高溫合成氣分級激冷裝置的使用方法，其特征在于：部分激冷氣由一級激冷氣進氣口進入一級激冷室腔室，剩余激冷氣由二級激冷氣進氣口進入二級激冷室腔室，通過激冷氣的流動冷卻上支撐板和下支撐板，一級激冷室腔室和二級激冷室腔室中的激冷氣分別由一級噴嘴和二級噴嘴噴出并和高溫合成氣通道中的高溫合成氣混合。

優選地，主要通過調整所述一級激冷腔室和二級激冷腔室的激冷氣量分配比率調節流場，通過調整所述一級噴嘴及二級噴嘴的軸向與所述下支撐板法線方向的夾角微調流場。

本發明提供的一種高溫合成氣分級激冷裝置的激冷氣根據工藝和負荷的不同而按不同的比率分配到一級激冷腔室和二級激冷腔室內，一級激冷腔室的氣體主要完成對高溫氣體的降溫，該部分分層布置主要防止死滯區的生成，二級激冷腔室的主要作用為調節流場，防止回流區的產生。通過調整一、二級噴嘴軸向和下支撐板法線方向的夾角可以微調流場，但主要的調整是由一級激冷腔室和二級激冷腔室的激冷氣量分配比率來完成的。

相比現有技術，本發明提供的一種高溫合成氣分級激冷裝置具有如下有益效果：

(1)采用分級激冷，可以調節激冷氣的分配比率，調節下端的流場分布，不會出現因激冷氣速度過快在混合區產生死滯區和回流區，使流場更均勻；

(2)二級激冷腔室可以有效地消除回流區，保護下端向火面，防止高溫氣體在向火面上的液態渣貼壁或結渣；

(3)二級激冷腔室對一級激冷腔室和主氣流的混合氣體有引流的作用，使流場更均勻；