[发明专利]一种高温合成气分级激冷装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷却气化炉合成气到一定温度区间的分级激冷装置及其使用方法，属于工业激冷装置技术领域。

背景技术

整体煤气化联合循环(Integrated Coal Gasification Combined Cycle，以下简称IGCC)是当今全球清洁能源利用的前沿技术之一，其与普通燃煤发电技术相比，优势在于可以更高效地利用煤炭资源，并大大减少燃烧污染物的排放。高温烟气的后处理可以分为废热锅炉和激冷两种流程。根据后续工艺和产品的不同，采用不同的处理流程。其中，激冷流程中使用的激冷装置是连接气化室的核心设备。

现在工业上应用的激冷装置主要为水激冷，采用圆筒结构，由内到外依次为下降管、上升管、激冷室外壁的同心圆结构，外加激冷环、折流板等主要结构。引导合成气和灰渣进入下部激冷水，对其进行初步洗涤和降温。这种传统的水激冷方法会导致合成气带水、含灰量高、激冷水液位不稳定、下降管易烧穿等问题。针对IGCC来说，使用水激冷会降低气体有效成分。Shell气化炉的气体激冷装置所需的激冷气量大，合成气循环压缩机的功耗大，激冷效果不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速、均匀、高效地将高温合成气降低到工艺所需的温度范围的气体激冷装置及其使用方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是提供一种高温合成气分级激冷装置，其特征在于：包括壳体，壳体内壁设有由壳体、上支撑板、下支撑板上部和分隔板围成的一级激冷室腔室，一级激冷室腔室下方设有由壳体、下支撑板下部和分隔板围成的二级激冷室腔室；上支撑板和气化室相连接，壳体内部中心形成高温合成气通道；

一级激冷室腔室的壳体周向上均匀设有一级激冷气进气口，下支撑板上部周向上均匀设有一级喷嘴；二级激冷室腔室的壳体周向上均匀设有二级激冷气进气口，下支撑板下部周向上均匀设有二级喷嘴。

优选地，所述一级激冷气进气口、二级激冷气进气口均为不少于2的偶数个，所述一级喷嘴为不少于4的偶数个。

优选地，所述一级喷嘴轴向和所述下支撑板法线方向的夹角为0～±30°。

优选地，所述一级喷嘴在所述一级激冷室腔室上沿轴线方向分层布置，层与层间的所述一级喷嘴为同角度布置或差角度布置。

优选地，所述一级喷嘴与所述二级喷嘴沿轴线方向为同角度布置或差角度布置。

优选地，所述一级激冷室腔室的壳体与所述上支撑板之间设有一级加强筋；所述二级激冷室腔室的壳体与所述分隔板之间设有二级加强筋，所述二级激冷室腔室的壳体与所述下支撑板下部之间设有拉钩；所述上支撑板和所述下支撑板连接的渣口处设有金属板；所述上支撑板上板面、所述下支撑板向火面及金属板外侧均设有耐火涂层。

优选地，所述上支撑板和/或所述下支撑板的激冷气面设有翅片。

优选地，所述高温合成气通道位于下支撑板下方的部分为渐扩的锥形结构。

为了解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是提供一种高温合成气分级激冷装置的使用方法，其特征在于：部分激冷气由一级激冷气进气口进入一级激冷室腔室，剩余激冷气由二级激冷气进气口进入二级激冷室腔室，通过激冷气的流动冷却上支撑板和下支撑板，一级激冷室腔室和二级激冷室腔室中的激冷气分别由一级喷嘴和二级喷嘴喷出并和高温合成气通道中的高温合成气混合。

优选地，主要通过调整所述一级激冷腔室和二级激冷腔室的激冷气量分配比率调节流场，通过调整所述一级喷嘴及二级喷嘴的轴向与所述下支撑板法线方向的夹角微调流场。

本发明提供的一种高温合成气分级激冷装置的激冷气根据工艺和负荷的不同而按不同的比率分配到一级激冷腔室和二级激冷腔室内，一级激冷腔室的气体主要完成对高温气体的降温，该部分分层布置主要防止死滞区的生成，二级激冷腔室的主要作用为调节流场，防止回流区的产生。通过调整一、二级喷嘴轴向和下支撑板法线方向的夹角可以微调流场，但主要的调整是由一级激冷腔室和二级激冷腔室的激冷气量分配比率来完成的。

相比现有技术，本发明提供的一种高温合成气分级激冷装置具有如下有益效果：

(1)采用分级激冷，可以调节激冷气的分配比率，调节下端的流场分布，不会出现因激冷气速度过快在混合区产生死滞区和回流区，使流场更均匀；

(2)二级激冷腔室可以有效地消除回流区，保护下端向火面，防止高温气体在向火面上的液态渣贴壁或结渣；

(3)二级激冷腔室对一级激冷腔室和主气流的混合气体有引流的作用，使流场更均匀；