[实用新型]高温气化产物激冷变换净化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高温气化产物激冷变换净化装置，属于能源清洁利用技术领域。

背景技术

气流床气化技术是现代煤化工技术的龙头技术，也是整体煤气化联合循环发电(简称IGCC)的核心技术之一，主要担负着将煤等含碳固体燃料转化成以一氧化碳和氢气为主的合成气的任务。气流床气化过程在高温高压条件进行，气化产物除了一氧化碳和氢气外还伴随有大量的飞灰和熔渣。由于气流床气化过程大多采用高温液态排渣，无论是液态进料方式还是干法粉体进料方式，都将有大量的飞灰颗粒夹带于合成气之中，因此需要对合成气进行降温除灰。另外，干粉气化技术得到的气化产物中有效气含一氧化碳比例远远高于氢气，但是在实际煤化工和IGCC应用中大多以氢气为有效利用组分，因此后续工艺需要设置复杂的合成气变换系统。

当前已经工业化应用的气化技术中，主要采用废锅流程和激冷流程两种气流床气化技术，激冷流程如如Shell公司公开的气化专利CN200780037041，西门子公司公开的气化专利CN101255362，以上专利均采用了洗涤冷却的方法将高温合成气和灰渣直接冷却至200℃左右，灰渣通过水洗的方式从气化炉底部排出，该过程以物理过程为主，即水的蒸发吸热以及与合成气的混合过程。另外一种位废锅流程，如Shell公司公开的专利CN1639306等，该方法主要通过合成气激冷和余热锅炉热回收的方法使合成气得到降温，属于纯物理过程。以上两种以物理过程为主的方法未对合成气中组分进行调整，合成气中各有效气流量基本不变，因此后续工艺需要设置庞大而复杂的合成气变换系统，使一氧化碳按照工艺需求量与水蒸汽反应转换成氢气。

因此，开发一种同时兼含冷却除尘又能兼顾部分合成气变换的高温合成气净化设备将有助于推动气流床气化技术的广泛应用，以及简化系统工艺，降低生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决高温合成气的降温除尘和变换一体化过程，对应开发一体化设备，在保证合成气有效降温除尘的基础上进行不依赖于外加化学药品的部分变换反应，从而实现低成本合成气组分调整，有效调整CO/H2值，并与现有气流床气化过程进行匹配。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种高温气化产物激冷变换净化装置，其特征在于，包括激冷变换室和洗涤除渣室，以及外部与气化炉一体化设计的承压外壳，所述激冷变换室与气化炉底部相接联通，激冷变换室的下面设有洗涤除渣室，所述气化炉、激冷变换室和洗涤除渣室为同轴设置。

优选地，所述的激冷变换室上部设有一激冷环，该激冷环与激冷变换室同轴设置，激冷环由内而外设有1-3层，每层激冷环上设有若干激冷喷头，高压低温水/水蒸汽通过激冷环分配至各激冷喷头，通过激冷喷头雾化后喷入激冷变换室；

所述的激冷喷头与激冷变换室轴线形成一定夹角σ，夹角σ范围设为-45°~45°；

所述喷入水蒸汽/水的温度设为100℃~250℃，优选取值150℃~200℃。

所述的激冷变换室筒体侧面设有若干层激冷喷枪，该激冷喷枪沿激冷变换室筒体圆周布置，每层激冷喷枪设2~16支，优选为4~12支，喷入上述同等液态水或水蒸汽；

所述的激冷喷枪斜向下布置，与水平面形成一夹角α，α角度设为0°~60°，优选为15°~30°；

所述的激冷变换室入口采用扩口式设计，扩口角度ε设为15°~45°。

所述的激冷变换室底部采用锥形缩口设计，锥形缩口角度设为ω，优选范围5°~30°；

所述的锥形缩口上端设有一激冷环，激冷环沿激冷变换室内侧筒体同轴布置，激冷环上设有沿圆周布置的若干开孔，开孔方向与斜向下与锥体内侧相交，激冷水通过激冷喷口喷出沿锥形缩口内侧向下流入洗涤除渣室。

所述的激冷变换室内筒采用夹套室水冷壁设计，或可采用列管/盘管式水冷壁设计，保持水冷壁温度维持在500℃以下；

所述的激冷变换室顶部入口气化产物以合成气为主，夹带一定量灰渣，入口温度为1200℃~1600℃，经过顶部激冷环、侧面喷枪和下部激冷环等三级降温激冷变换，温度降至300℃~1000℃，CO体积流量下降5%~50%，H₂体积流量上升5%~50%。

所述的洗涤除渣室设有中心下降管和环形上升通道，底部设有鼓泡洗涤段，下降管直插如鼓泡池，环形通道设有若干层除泡板，合成气出口设于洗涤除渣室侧上方，底部鼓泡池设有静态破渣栅格，灰渣从底部排出；