[发明专利]一种带扩口结构的洗涤冷却管

说明书

技术领域

本发明涉及一种洗涤冷却管，特别涉及一种适用于以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物等含碳氢物质为原料的气流床气化生产合成气或煤气装置中高温气体及熔渣激冷的洗涤冷却管。

背景技术

基于气化后续加工不同产品的要求，根据回收高温气体显热工艺方案的不同，气化有三种工艺流程——激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。对于合成氨、甲醇等化工生产多采用激冷流程。气化过程产生的高温合成气和熔渣进入激冷室，在激冷室中与激冷水接触，合成气降温、熔渣固化，被激冷后的粗合成气含有较多水蒸汽，可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽。该工艺过程中热量主要进入水循环系统。激冷流程的工艺、设备及操作均较简单。

激冷流程的气流床煤气化技术适应化工合成的需求，近年来已得到广泛应用，其中有代表性的为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。

洗涤冷却管(即下降管)是激冷流程的气流床煤气化炉的关键部件。在洗涤冷却管内，出气化室的高温、高压、含熔渣的粗合成气与洗涤冷却水接触，进行粗合成气及其所含熔渣的降温、合成气增湿、熔渣相变凝固、灰渣为水浸润等过程，使高温（>1200℃）的粗合成气激冷至相应操作压力下的饱和温度（<300℃）。

洗涤冷却管内进行的热质传递过程非常剧烈。现有激冷流程煤气化装置的洗涤冷却管通常采用结构简单的等径式圆筒，即气化室至激冷室的渣口内径、洗涤冷却环内径和洗涤冷却管内径基本相同。为了适应耐高温、耐熔渣侵蚀和承受剧烈的热质传递，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水膜，以实现保护。但随着气化室操作负荷的提高，以及气化所使用的煤质发生波动，将导致洗涤冷却管内的操作工况进一步恶化，由于洗涤冷却管内径较小，携带大量熔渣的粗合成气容易在洗涤冷却管壁面上挂渣，从而造成洗涤冷却管的水膜分布不均，进而导致烧损。洗涤冷却管的烧损直接导致出气化炉的合成气超温，如果联锁启动及时，直接造成气化炉停车；如果联锁启动不及时，将烧损激冷室壳体，可能会发生重大安全事故。这也是困扰现有的激冷流程气流床气化长周期、安全、稳定运行的重要因素之一。

实践证实，洗涤冷却管的烧损往往是源于洗涤冷却管的积渣。

因此，为了保证洗涤冷却管的正常使用，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稳定运行，有必要发明一种能显著降低积渣可能性的洗涤冷却管来取代现有的洗涤冷却管。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供一种带扩口结构的洗涤冷却管，以克服现有技术的洗涤冷却管容易积渣并烧损、使用寿命不够理想的缺陷。

本发明的构思是这样的：对于激冷流程的气流床气化装置，出气化室的高温、高压、含熔渣的粗合成气通过渣口进入洗涤冷却管，与通过洗涤冷却环以形成水膜形式进入的激冷水进行剧烈的热质传递。现洗涤冷却管采用等径式圆筒，洗涤冷却管内空间较小，粗合成气中的熔渣存在一定的碰壁可能性。如由于气化室操作状态的改变，导致进入激冷室粗合成气中熔渣及飞灰形态发生变化，洗涤冷却管上积渣概率可能大大提高，将产生洗涤冷却环形成的水膜分布不均等问题，最终造成洗涤冷却管烧损。所设计的带扩口结构的洗涤冷却管，采用洗涤冷却环、扩口段洗涤冷却管和洗涤冷却管组合，使洗涤冷却管内空间大大增加，可显著降低熔渣碰壁（洗涤冷却管壁面）的可能性，即洗涤冷却管积渣的可能性也大大降低，从而提高洗涤冷却管的操作弹性，以保障洗涤冷却管的稳定运行。

本申请的发明人在大量研究的基础上，提出了本发明技术方案，具体如下：

一种带扩口结构的洗涤冷却管，所述带扩口结构的洗涤冷却管包括自上而下依次排布连接的洗涤冷却环、扩口段洗涤冷却管、喷水环、洗涤冷却管和齿形气体分布器；

所述洗涤冷却环置于所述扩口段洗涤冷却管的顶端；

所述喷水环沿所述洗涤冷却管的顶部均匀设置，所述齿形气体分布器设置在所述洗涤冷却管的下缘部。

所述扩口段洗涤冷却管的形状为平板形、锥形、球形或椭球形。

所述洗涤冷却管的内径d2与所述洗涤冷却环的内径d1的比值为1.1～3.0：1(优选的比值为1.5～2.5)。比值由进入的粗合成气及熔渣流量（即操作负荷）确定。

所述喷水环的喷水角度可以调整，分别为沿所述洗涤冷却管垂直向下喷水和向所述洗涤冷却管的轴线方向喷水。