[发明专利]一种高温粗合成气冷却净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温粗合成气冷却净化装置，尤其是用于气化炉的高温气体冷却净化。

背景技术

煤气化是洁净、高效利用煤炭的重要途径，气化原料和气化剂在高温高压环境中快速反应生成高温粗合成气，经过冷却净化除尘后用于化工或者能源生产。

煤气化反应生成的高温粗合成气冷却方式主要有急冷流程和废锅流程。现有急冷流程是高温粗合成气与过量的急冷水充分接触，经过水浴洗涤使得合成气冷却降温并除去部分尘，如CN1014154B，CN102203222，CN2619938Y等，这种方式存在的问题是容易带水带灰。废锅流程是高温合成气经过废热锅炉冷却降温，并进行初步除尘，能够回收部分余热。

急冷流程流由于工艺相对简单，成熟，结构也较为简单，造价低，尤其适合某些化工流程。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温粗合成气冷却净化装置。

本发明的技术解决方案是：

一种高温粗合成气冷却净化装置，其特征在于，包括入口喷雾降温装置，输气水冷壁，下行气体多层雾化降温润湿装置，上行气体多层雾化润湿装置和承压壳体；

所述的入口喷雾降温装置，其入口连接气化室的出口，侧壁配置多个喷嘴，通过多个喷嘴将水雾(优选粒径5～500μm)喷入高温粗合成气中，使高温粗合成气快速降温；

所述的输气水冷壁，将合成气和飞灰沿着水冷壁内侧向下输送一段距离，为水雾和粗合成气掺混降温提供空间，为多层雾化颗粒与合成气夹带的飞灰碰撞润湿提供空间，同时为大颗粒灰渣提供一定速度便于被底灰水池捕集；

所述的下行气体多层雾化降温润湿装置，布置在输气水冷壁上，通过多个喷嘴向输气水冷壁的内侧空间喷入水雾，实现较小颗粒雾化水蒸发对合成气降温，较大颗粒雾化水与飞灰碰撞实现捕集灰尘的作用，确保合成气达到输气水冷壁下端前达到饱和温度；

所述的上行气体多层雾化润湿装置，用多个喷嘴将水雾喷入下行水冷壁和壳体形成的空间的中下部，使雾化颗粒在此空间中下部均匀分布，使得随着合成气上行的飞灰与水雾碰撞，形成灰浆大颗粒，在重力作用下落入灰水池。

在本发明一个具体的实施方案中，其中，所述入口喷雾降温装置周向均匀布置多个喷嘴，单个喷嘴的流量为0.5～5t/h，喷入水的总量为气体达到饱和温度所需水量的80％～150％，雾化喷嘴选择单流体雾化或者双流体雾化方式，雾化粒径5～500μm，优选30～300μm。

在本发明一个具体的实施方案中，其中，所述输气水冷壁为立管式，螺旋管式或者夹套式；输气水冷壁的内侧布置多个测温点，通过测温点的温度值调节所述入口喷雾降温装置喷入的水量，使所述输气水冷壁靠近出口侧达到饱和温度。

在本发明一个具体的实施方案中，其中，所述下行气体多层雾化降温润湿装置在所述输气水冷壁中上部周向多层均匀布置多个喷嘴，每层的喷嘴个数为1到5倍的(360°/喷嘴雾化角)；

喷嘴雾化角是指水雾喷出后投影到与喷嘴水平轴线平行的平面所形成的锥面的锥角。

优选地，所述喷嘴单个喷嘴的流量为0.1～3t/h，雾化喷嘴选择单流体雾化或者双流体雾化方式，雾化粒径5～500μm，优选30～300μm。

在本发明一个具体的实施方案中，其中，所述上行气体多层雾化润湿装置在所述承压壳体内侧，所述输气水冷壁的下端面的上部周向多层均匀布置多个喷嘴，每层的喷嘴个数为2到5倍的(360/喷嘴雾化角)。

在本发明一个具体的实施方案中，其中，合成气出口11内侧附近设置一个挡板10，以进一步除去飞灰与水雾形成的颗粒。

本发明由于采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

1、本发明采用了对入口高温粗合成气采用了水雾冷却的方式，相较于水膜/水柱的方式极大的提高了降温效率，大大的减少了冷却水的用量，极大的减少了系统循环水量，方便灰水处理；

2、本发明采用了水冷壁输气的方式，提高了产品的可靠性，能够承受更高的温变冲击，有利于避免因为输气管烧蚀引起的高温气对壳体的危害，提高了本质安全。

3、由于输气水冷壁内侧布置了多层雾化降温润湿喷嘴，一方面可以进一步降温，同时也有利于微小颗粒的团聚，减少合成气带灰；

4、由于输气水冷壁的外侧和壳体形成的空间内布置了多层上行气体润湿装置，可以实现雾化颗粒对飞灰的捕集团聚，进一步减少了带灰带水问题。

5、本发明取消了水浴洗涤，因此极大的减少了合成气带水，同时由于水浴的水为灰水，减少带水实际上起到了减少带灰的作用。