[發明專利]一種高溫粗合成氣冷卻凈化裝置

在審

• 申請號: 201711013288.6
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107586569A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 李紅海
• 申請（專利權）人: 航天長征化學工程股份有限公司
• 主分類號: C10J3/84
• 分類號: C10J3/84;C10J3/82
• 代理公司: 北京驥馳知識產權代理有限公司11422
• 代理人: 唐曉峰

技術領域

本發明涉及一種高溫粗合成氣冷卻凈化裝置，尤其是用于氣化爐的高溫氣體冷卻凈化。

背景技術

煤氣化是潔凈、高效利用煤炭的重要途徑，氣化原料和氣化劑在高溫高壓環境中快速反應生成高溫粗合成氣，經過冷卻凈化除塵后用于化工或者能源生產。

煤氣化反應生成的高溫粗合成氣冷卻方式主要有急冷流程和廢鍋流程。現有急冷流程是高溫粗合成氣與過量的急冷水充分接觸，經過水浴洗滌使得合成氣冷卻降溫并除去部分塵，如CN1014154B，CN102203222，CN2619938Y等，這種方式存在的問題是容易帶水帶灰。廢鍋流程是高溫合成氣經過廢熱鍋爐冷卻降溫，并進行初步除塵，能夠回收部分余熱。

急冷流程流由于工藝相對簡單，成熟，結構也較為簡單，造價低，尤其適合某些化工流程。

發明內容

本發明的目的是提供一種高溫粗合成氣冷卻凈化裝置。

本發明的技術解決方案是：

一種高溫粗合成氣冷卻凈化裝置，其特征在于，包括入口噴霧降溫裝置，輸氣水冷壁，下行氣體多層霧化降溫潤濕裝置，上行氣體多層霧化潤濕裝置和承壓殼體；

所述的入口噴霧降溫裝置，其入口連接氣化室的出口，側壁配置多個噴嘴，通過多個噴嘴將水霧(優選粒徑5～500μm)噴入高溫粗合成氣中，使高溫粗合成氣快速降溫；

所述的輸氣水冷壁，將合成氣和飛灰沿著水冷壁內側向下輸送一段距離，為水霧和粗合成氣摻混降溫提供空間，為多層霧化顆粒與合成氣夾帶的飛灰碰撞潤濕提供空間，同時為大顆粒灰渣提供一定速度便于被底灰水池捕集；

所述的下行氣體多層霧化降溫潤濕裝置，布置在輸氣水冷壁上，通過多個噴嘴向輸氣水冷壁的內側空間噴入水霧，實現較小顆粒霧化水蒸發對合成氣降溫，較大顆粒霧化水與飛灰碰撞實現捕集灰塵的作用，確保合成氣達到輸氣水冷壁下端前達到飽和溫度；

所述的上行氣體多層霧化潤濕裝置，用多個噴嘴將水霧噴入下行水冷壁和殼體形成的空間的中下部，使霧化顆粒在此空間中下部均勻分布，使得隨著合成氣上行的飛灰與水霧碰撞，形成灰漿大顆粒，在重力作用下落入灰水池。

在本發明一個具體的實施方案中，其中，所述入口噴霧降溫裝置周向均勻布置多個噴嘴，單個噴嘴的流量為0.5～5t/h，噴入水的總量為氣體達到飽和溫度所需水量的80％～150％，霧化噴嘴選擇單流體霧化或者雙流體霧化方式，霧化粒徑5～500μm，優選30～300μm。

在本發明一個具體的實施方案中，其中，所述輸氣水冷壁為立管式，螺旋管式或者夾套式；輸氣水冷壁的內側布置多個測溫點，通過測溫點的溫度值調節所述入口噴霧降溫裝置噴入的水量，使所述輸氣水冷壁靠近出口側達到飽和溫度。

在本發明一個具體的實施方案中，其中，所述下行氣體多層霧化降溫潤濕裝置在所述輸氣水冷壁中上部周向多層均勻布置多個噴嘴，每層的噴嘴個數為1到5倍的(360°/噴嘴霧化角)；

噴嘴霧化角是指水霧噴出后投影到與噴嘴水平軸線平行的平面所形成的錐面的錐角。

優選地，所述噴嘴單個噴嘴的流量為0.1～3t/h，霧化噴嘴選擇單流體霧化或者雙流體霧化方式，霧化粒徑5～500μm，優選30～300μm。

在本發明一個具體的實施方案中，其中，所述上行氣體多層霧化潤濕裝置在所述承壓殼體內側，所述輸氣水冷壁的下端面的上部周向多層均勻布置多個噴嘴，每層的噴嘴個數為2到5倍的(360/噴嘴霧化角)。

在本發明一個具體的實施方案中，其中，合成氣出口11內側附近設置一個擋板10，以進一步除去飛灰與水霧形成的顆粒。

本發明由于采用了以上的技術方案，其產生的技術效果是明顯的：

1、本發明采用了對入口高溫粗合成氣采用了水霧冷卻的方式，相較于水膜/水柱的方式極大的提高了降溫效率，大大的減少了冷卻水的用量，極大的減少了系統循環水量，方便灰水處理；

2、本發明采用了水冷壁輸氣的方式，提高了產品的可靠性，能夠承受更高的溫變沖擊，有利于避免因為輸氣管燒蝕引起的高溫氣對殼體的危害，提高了本質安全。

3、由于輸氣水冷壁內側布置了多層霧化降溫潤濕噴嘴，一方面可以進一步降溫，同時也有利于微小顆粒的團聚，減少合成氣帶灰；

4、由于輸氣水冷壁的外側和殼體形成的空間內布置了多層上行氣體潤濕裝置，可以實現霧化顆粒對飛灰的捕集團聚，進一步減少了帶灰帶水問題。

5、本發明取消了水浴洗滌，因此極大的減少了合成氣帶水，同時由于水浴的水為灰水，減少帶水實際上起到了減少帶灰的作用。