复合冷却装置

摘要

本发明提供一种复合冷却装置，其包括一洗涤冷却管、一用于产生激冷水膜的洗涤冷却环，所述复合冷却装置还包括一冷却水夹套，所述冷却水夹套套设于所述洗涤冷却管靠近所述洗涤冷却环的一端。本发明的复合冷却装置通过在洗涤冷却管高热负荷区域外侧设置冷却水夹套，可有效避免该区域洗涤冷却管的损坏，使洗涤冷却管适用于更苛刻的环境气氛，延长其使用寿命，有力保障激冷流程气化装置运行的稳定性。而且，也可进一步降低洗涤冷却管的材质等级，节约洗涤冷却管的制造成本。

权利要求

1.一种复合冷却装置，其包括一洗涤冷却管、一用于产生激冷水膜的洗涤冷却环，其特征在于，所述复合冷却装置还包括一冷却水夹套，所述冷却水夹套套设于所述洗涤冷却管靠近所述洗涤冷却环的一端。

2.如权利要求1所述的复合冷却装置，其特征在于，所述冷却水夹套内设置有螺旋形导流圈，所述螺旋形导流圈在所述冷却水夹套内形成螺旋形流道。

3.如权利要求2所述的复合冷却装置，其特征在于，所述螺旋形导流圈的相邻的导流片之间的间距为5～200毫米。

4.如权利要求1所述的复合冷却装置，其特征在于，所述冷却水夹套的底部设置有一进水口。

5.如权利要求1所述的复合冷却装置，其特征在于，所述洗涤冷却管的长度为0.5～

10米。

6.如权利要求1所述的复合冷却装置，其特征在于，所述冷却水夹套的长度为0.5～

7.5米。

7.如权利要求1所述的复合冷却装置，其特征在于，所述冷却水夹套的内壁与所述洗涤冷却管的外壁之间的间距为5～100毫米。

8.如权利要求1所述的复合冷却装置，其特征在于，所述洗涤冷却管远离所述洗涤冷却环的一端设置气体平衡口，所述洗涤冷却管的下缘设置齿形的气体分布器。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的复合冷却装置，其特征在于，所述冷却水夹套与所述洗涤冷却管之间为焊接连接或法兰连接，所述洗涤冷却环与所述洗涤冷却管之间为焊接连接或法兰连接。

说明书

复合冷却装置

技术领域

[0001] 本发明特别涉及一种复合冷却装置。

背景技术

[0002] 气流床气化技术是煤气化大型化技术的发展方向之一。根据合成气冷却方式不同可分为激冷流程和废锅流程，其中采用激冷流程的气流床煤气化技术已得到广泛应用，采用激冷流程的气流床气化技术的代表包括华东理工大学开发的多喷嘴对置式煤气化技术（专利号US7862632B2，ZL98110616.1，ZL01210097.8，ZL2005101114824.8，ZL200810039551.3）和美国的Texaco水煤浆气化技术。

[0003] 激冷流程的气流床气化炉通过气化室下部连接洗涤冷却室（也称激冷室）来实现，洗涤冷却管（也称下降管）是洗涤冷却室中的关键部件。向洗涤冷却管中通入一定流量的激冷水，出气化室的高温、高压、含液态熔渣的粗合成气与洗涤水在洗涤冷却管中接触，进行粗合成气的降温、粗合成气增湿、熔渣冷却凝固和灰渣为水浸润等过程，将出气化室的1200～1650℃的粗合成气激冷至200～300℃，并实现液态熔渣的冷却固化过程。

[0004] 由上述已知，洗涤冷却管内工作环境涉及高温高压，热质传递过程非常剧烈。为适应耐高温、耐熔渣侵蚀且需承受剧烈热质传递，现有激冷流程煤气化装置的洗涤冷却管均采用结构简单的光管式圆筒，通过选用Incoloy825、Incoloy800等高等级合金材料，并依靠洗涤冷却环形成的重力下沉激冷水膜，在实现粗合成气冷却和熔渣凝固的同时，保护洗涤冷却管不受高温和熔渣侵蚀。但随着气化所使用的煤质发生波动，特别是煤的灰熔融特性及粘温特性发生变化，常会发生因气化炉操作温度不匹配而产生的气化炉渣口局部积渣现象。为实现液态排渣，通常采用提高炉温的办法，这将使进入洗涤冷却管的粗合成气温度更高，引起合成气流速增大，或因渣口局部积渣造成合成气流偏斜直接接触洗涤冷却管内壁等恶劣情况，此时洗涤冷却管内侧的激冷水膜均匀性会遭到破坏，降低了对洗涤冷却管的保护作用，最终将导致洗涤冷却管烧损。一旦洗涤冷却管烧损，高温合成气将可能烧损洗涤冷却室壳体或合成气管线，引发重大安全事故，对此，工程上采取连锁跳车的措施确保气化装置的安全性。事实上，这类现象在现行激冷流程的气流床煤气化装置上屡见不鲜，由此可见，洗涤冷却管烧蚀是影响气化炉长周期、安全、稳定运行的重要因素之一，急需发明新的技术手段解决该类问题。

[0005] 为了适应气化炉运行过程中的煤质波动，抵御渣口局部积渣造成的高温合成气偏流对洗涤冷却管产生的不利影响，避免其损坏并延长其使用寿命，实现激冷流程气流床气化炉的长周期稳定运行，本发明提出一种复合冷却装置来取代现有光管结构的洗涤冷却管。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中洗涤冷却管在气化炉煤质波动与不稳定操作时易烧损、使用寿命较短等缺陷，提供一种复合冷却装置。

[0007] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

[0008] 一种复合冷却装置，其包括一洗涤冷却管、一用于产生激冷水膜的洗涤冷却环，其特点在于，所述复合冷却装置还包括一冷却水夹套，所述冷却水夹套套设于所述洗涤冷却管靠近所述洗涤冷却环的一端。所述洗涤冷却环与气化室渣口相邻，置于洗涤冷却管的顶端，激冷水通过洗涤冷却环形成激冷水膜。该复合冷却装置既有洗涤冷却管内侧来自洗涤冷却环的激冷水膜进行保护，另外还在洗涤冷却管的高热负荷区域外侧设置一冷却水夹套，依靠冷却水夹套内强制流动的冷却水对洗涤冷却管进行更为有效的保护，使其免受损坏。

[0009] 较佳地，所述冷却水夹套内设置有螺旋形导流圈，所述螺旋形导流圈在所述冷却水夹套内形成螺旋形流道。这样可提高冷却水夹套内冷却水流速。

[0010] 较佳地，所述螺旋形导流圈的相邻的导流片之间的间距为5～200毫米。

[0011] 较佳地，所述冷却水夹套的底部设置有一进水口。冷却水从冷却水夹套的底部流出，顶部流出，这样可以顺带将冷却水因高温气化等原因产生的气泡带离冷却水夹套。离开冷却水夹套的冷却水可进入洗涤冷却环或直接流入洗涤冷却室空间。冷却水夹套使用的冷却水可包括渣水处理系统返回的灰水、后续系统（如变换系统、净化系统和合成系统等）返回的冷凝液或脱氧水、新鲜水等。

[0012] 较佳地，所述洗涤冷却管的长度为0.5～10米。洗涤冷却管的内径由进入的粗合成气及熔渣流量（即操作负荷）确定。

[0013] 较佳地，所述洗涤冷却管的优选长度为1.5～8米。

[0014] 较佳地，所述冷却水夹套的长度为0.5～7.5米。

[0015] 较佳地，所述冷却水夹套的优选长度为0.5～6米。

[0016] 较佳地，所述冷却水夹套的内壁与所述洗涤冷却管的外壁之间的间距为5～100毫米。所述冷却水夹套为一圆筒结构。可选用普通管材。

[0017] 较佳地，所述洗涤冷却管远离所述洗涤冷却环的一端设置气体平衡口，所述洗涤冷却管的下缘设置齿形的气体分布器。这样可以实现出洗涤冷却管的粗合成气的均布。出洗涤冷却管的粗合成气经洗涤冷却室液相主体空间的鼓泡、气液分离后出洗涤冷却室。

[0018] 较佳地，所述冷却水夹套与所述洗涤冷却管之间为焊接连接或法兰连接，所述洗涤冷却环与所述洗涤冷却管之间为焊接连接或法兰连接。

[0019] 本发明的积极进步效果在于：本发明的复合冷却装置通过在洗涤冷却管高热负荷区域外侧设置冷却水夹套，可有效避免该区域洗涤冷却管的损坏，使洗涤冷却管适用于更苛刻的环境气氛，延长其使用寿命，有力保障激冷流程气化装置运行的稳定性。而且，也可进一步降低洗涤冷却管的材质等级，节约洗涤冷却管的制造成本。

附图说明

[0020] 图1为本发明较佳实施例的复合冷却装置的剖视图。

具体实施方式

[0021] 下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

[0022] 由图1可见，本发明的复合冷却装置包括洗涤冷却环1、洗涤冷却管2和气体分布器3，依次自上至下中心线同轴连接排布，冷却水夹套4位于洗涤冷却管2高热负荷区域（中上部）外侧，同轴布置。

[0023] 出气化室的高温、高压、含液态熔渣的粗合成气和熔渣以5～30m/s的速度通过渣口，途经洗涤冷却环1，与洗涤冷却环1形成的激冷水膜一起并流下行，进入洗涤冷却管2进行合成气和熔渣的激冷。

[0024] 洗涤冷却管2与洗涤冷却环1相接。洗涤冷却管2的长度为0.5～10m，优选的长度为1.5～8.0m；其内径由操作负荷优化确定。

[0025] 冷却水夹套4位于洗涤冷却管2的中上部高热负荷区域外侧，为一圆筒结构，长度为0.5～7.5m，优选长度0.5～6.0m。冷却水夹套4的内壁与洗涤冷却管2的外壁之间的间距为5～100mm，内设置螺旋形导流圈5，螺旋形导流圈5在冷却水夹套4内形成螺旋形流道6。在冷却水夹套4底部设置一进水口7，离开冷却水夹套4的冷却液态水进入洗涤冷却环1或直接流入洗涤冷却室空间。冷却水夹套4内冷却水速为1～8m/s，优选的速度为2～5m/s。冷却水夹套4采用普通管材。

[0026] 激冷后的粗合成气通过洗涤冷却管2下部的气体平衡口8和下缘的齿形气体分布器3的均布，进入洗涤冷却室的液相主体空间鼓泡，然后经气液分离后出洗涤冷却室。

[0027] 洗涤冷却环1、洗涤冷却管2和气体分布器3相互采用焊接连接或法兰连接。洗涤冷却管2和冷却水夹套4相互采用焊接连接或法兰连接。

[0028] 下面以本发明的复合冷却装置在实际操作中的应用为例，进行举例说明：

[0029] 一台日处理1500吨煤的激冷流程单喷嘴粉煤加压气流床气化炉，出气化室的高3
温粗合成气的压力为4.0MPa，温度为1500℃，流量19267m/h，含渣13452kg/h。采用本发明
3
的复合冷却装置，洗涤冷却环1的内径为1140mm，激冷水的流量为500m/h。洗涤冷却管2内径为1248mm，洗涤冷却管2长度为8.0m，材质选用316L或Incoloy825。冷却水夹套4长
3
度为2.0m，采用普通不锈钢材质。通过冷却水夹套4的水为加压的脱氧水，流量30m/h，离开冷却夹套后进入洗涤冷却室空间。洗涤冷却管2与冷却水夹套4采用焊接的连接方式。
通过洗涤冷却管2下部的气体平衡口8和下缘的齿形气体分布器3离开的粗合成气温度约
221℃。本复合冷却装置可在气化煤质发生变化、气化炉渣口局部积渣等操作工况恶化时，保护洗涤冷却管不受烧蚀，延长其使用寿命。

[0030] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。