[发明专利]一种气化炉高温合成气激冷装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于干煤粉或水煤浆或生物质或石油焦气化激冷工艺技术领域，更具体地，涉及一种气化炉高温合成气激冷装置及方法。

背景技术

第二代煤气化技术，如Texaco水煤浆气化、Shell干粉煤气化，具有煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染小等众多优点，因此，它是发展现代煤化工的首选技术。

Texaco气化工艺是20世纪80年代煤气化的新工艺之一，它是由美国德士古公司开发的以水煤浆为原料，液态排渣气流床加压气化技术。Texaca气化炉是目前商业运行经验最丰富的气流床气化工艺，操作压力已达到6.5MPa，用于合成氨，甲醇或发电等。Texaco气化工艺可用气化的原料范围比较宽、工艺技术成熟、流程简单、过程控制安全可靠、操作弹性大、碳转化率高、合成气质量好、可供选择的气化压力范围宽、单炉容量大、环境友好等优点。但是也存在一些缺点：气化炉内衬耐火砖、烧嘴喷头使用寿命短，需要备炉，不适宜长时间在低负荷下运行，水煤浆含水量太高，合成冷煤气效率和有效气体成分(CO+H₂)偏低，氧耗，煤耗均比干法气流床高。Texaco气化工艺，合成气与液渣同向下流动，进入激冷室激冷，达到冷却灰渣和煤气增湿的效果。

Shell气化工艺简称SCGP，是由荷兰Shell国际石油公司在20世纪70年代开始开发的新一代加压气流床粉煤气化技术，该气化技术直到上世纪末才进入商业化应用，是21世纪煤气化的主要发展途径之一。该装置气化压2～4.1MPa，气化温度1350～1650℃，属干煤粉加料，一般碳转化率在99％，冷煤气效率80～85％，热煤气效率超过95％。Shell气化工艺中，合成气上行，一般后接废热锅炉。常见的激冷工艺有利用冷却合成气冷却，混合后的冷却合成气209℃经激冷气压缩机压缩后喷入气化炉出口，将上升的合成气由1500℃激冷至850-900℃。该工艺常见的缺点是：在实际运行中，由于冷煤气中含有微粒和腐蚀性气体，且负荷变化范围大，激冷系统容易出现故障。

中国专利局2007年10月17日公开，名称为：上行高温煤气激冷装置，公开号为CN101054537A的专利申请，它的激冷装置包括气化炉体以及设置在气化炉体内的耐火衬里，耐火衬里由位于下部的锥形斜坡、中部的筒体和上部的半球形穹顶组成，在锥形斜坡上布置有吹灰装置，在耐火衬里的筒体上设置至少一组的激冷水分配管。在耐火材料和水冷壁直径变化处采用锥面斜坡并通过吹灰装置进行吹扫。通过调节激冷水喷水组的量，可以达到对煤气出口温度500℃-900℃可调。上述专利在气化炉上部布置激冷室，激冷室空间很大，影响气化室炉温的稳定，使得气化炉整体空间变大，投资成本增加。

中国专利局2007年1月24日公开，名称为：一种干煤粉加压气化激冷装置及激冷工艺，公开号为CN1900234A的专利申请，它通过在煤气化炉上方出口布置一组喷淋器，通过阀门调节控制供给中压水量，使得出口煤气从1450℃-1600℃降低到900℃进行第一次激冷。经一次激冷的粗煤气进入激冷室继续进行激冷和洗涤。上述专利将激冷水直接从气化炉顶部喷入，会降低气化炉内的温度，降低气化转化效率，不能保证合成气与冷却水的混合均匀。合成气直接冲击喷水管，可能发生烧蚀。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种气化炉高温合成气激冷装置，旨在解决现有技术将激冷水直接从气化炉顶部喷入会导致降低气化炉内的温度、降低气化转化效率和不能保证合成气与冷却水的混合均匀导致喷头烧损停产的问题。

本发明提供了一种气化炉高温合成气激冷装置，包括煤气化炉、激冷室和合成气导管，所述激冷室为由圆形、矩形或多边形截面沿着截面的法线方向运动形成的空间；所述激冷室的周界上布置多层喷头单元，每一层喷头单元包括：多个沿着周向切圆布置的喷头，当煤气化炉生成的合成气经合成气导管进入激冷室进行激冷时，所述喷头逆着合成气的运动方向喷入冷却介质使得所述冷却介质与所述合成气均匀混合。

更进一步地，所述激冷装置还包括用于控制所述喷头的喷水量的控制装置。

更进一步地，所述多个喷头沿着周向切圆均匀布置。

更进一步地，所述冷却介质包括冷却水、冷却蒸汽、二氧化碳或氮气。

更进一步地，所述喷头包括内层和外层，所述内层用于喷射冷却水或气，所述外层用于喷射冷却水蒸气或水。