[发明专利]一种复合式高温粗煤气冷却净化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温粗煤气冷却装置，尤其涉及一种复合式高温粗煤气冷却净化装置及方法，属于高温高压产物显热回收净化技术领域。

背景技术

能源资源的赋存特点决定了煤是我国的主要能源，而且这种状况在今后相当长的一段时间内不会改变。煤的不合理利用和技术的相对落后，使其作为能源的主要提供者，在推进经济、社会发展的同时，也成为主要的污染源，向环境提出了严峻的挑战。解决这一矛盾的根本途径是合理、洁净、高效地利用煤炭资源，大力研发和应用洁净煤技术。

整体煤气化联合循环(IGCC)技术的诞生，为煤的洁净转化带来了新生。该技术将高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统和洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤利用技术。以气化煤气和热解煤气为基础的双气头煤基多联产技术，利用气化煤气富碳和焦炉煤气富氢的特点进行共重整、转化制取合成气，达到温室气体源头减排，并避免水煤气变换反应中的水资源消耗，以醇醚燃料和电力为最终产品，这一低碳能源技术已受到与能源相关的科技工作者以及政府管理部门的高度重视。

煤气化技术发展至今已有多种粗煤气净化技术，目前具有代表性的技术有国内技术专利CN114681和CN201010608202公开的一种高温粗煤气洗涤净化设备和净化系统，其主要通过水激冷的方式将高温粗煤气中粉尘初步脱除，同时将粗煤气热量以水蒸发和升温的方式带走，由于消耗较多的水资源，该种方案的主要弊端是不适用于富煤缺水的地区，且损失大量的热量，能源利用效率较低，不适用于IGCC发电等系统工程。中国专利201110437264.X给出了一种可用全余热回收的辐射废锅型技术方案，即可对高温煤气化产生的高温粗煤气进行余热回收，产出中压蒸汽，达到粗煤气显热回收的目的，大大提高了能源利用效率，但系统投资和维护费提高，设备运行稳定下降，对于需要对粗煤气进行加湿处理的化工生产无法满足要求，还需另设增湿器，故使用具有一定的局限性。

为了解决上述高温粗煤气冷却、净化问题，同时满足各种应用的要求和能量利用效率目标，迫切需要一种新型高温粗煤气冷却净化装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能最大限度地利用气化产物的高温显热，并对粗煤气进行有效的降温、增湿和除尘净化处理的复合式高温粗煤气冷却净化装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种复合式高温粗煤气冷却净化装置，其特征在于：包括气化炉，粗煤气冷却器同轴设于气化炉下方；粗煤气冷却器侧上方的出口通过导管段与转向室连接，激冷室同轴设于转向室下方；

粗煤气冷却器包括由外到内依次同轴设置的承压外壳、环形通道和中心通道，粗煤气冷却器的入口区域设有低温激冷气入口，中心通道的正下方设有渣池；

激冷室顶部和上部侧面沿周向设有激冷喷枪，激冷室底部设有灰水池，合成气出口设于激冷室下部侧面，激冷室内部合成气出口前端设有折流挡板，折流挡板与合成气出口之间还设有过滤器。

优选地，所述气化炉与粗煤气冷却器通过下渣口进行过渡连接；所述转向室内壁为水冷壁或耐火材料结构，所述转向室下方通过锥形口与所述激冷室同轴相连。

优选地，所述渣池底部设有渣池排渣口，所述灰水池底部设有灰水池排灰口。

优选地，所述转向室顶部设有激冷喷头。

优选地，所述低温激冷气入口在所述粗煤气冷却器入口区域沿所述承压外壳的圆周均匀布置；所述低温激冷气入口为至少一层设置，每层设有至少两个喷口。

优选地，所述粗煤气冷却器的中心通道为列管式或盘管式水冷壁结构，所述环形通道的外壁面为水冷壁或耐火材料衬里结构。

优选地，所述导管段内壁为水冷壁夹套结构，所述导管段中心线与所述粗煤气冷却器的承压外壳形成斜向上的大小为15°～90°的夹角。

优选地，所述激冷室上部侧面的激冷喷枪为1～6层设置，每层设有2～12个激冷喷枪。

本发明还提供了一种复合式高温粗煤气冷却净化方法，采用上述复合式高温粗煤气冷却净化装置，其特征在于：该方法由如下5个步骤组成：

步骤1：高温粗煤气夹带灰渣颗粒从气化炉底部的下渣口进入粗煤气冷却器：

步骤2：低温激冷气由激冷气入口从粗煤气冷却器入口区域喷入粗煤气冷却器，与高温粗煤气物流充分混合激冷至900℃；

步骤3：被激冷至900℃的混合物流沿粗煤气冷却器的中心通道向下流动，遇粗煤气冷却器底部的渣池后大部分灰渣颗粒在渣池液面被捕集分离并从渣池排渣口排出，少量飞灰颗粒随粗煤气折返进入粗煤气冷却器的环形通道；