[实用新型]一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置及应用该装置的系统

说明书

实用新型涉及了一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置及应用该装置的系统。本实用新型对高温气体管道施加冷却剂膜提出了一种在经济性、可维护性和空气动力学原理方面的改进方案，并且在一个环形通道内壁上布置一个环形缝隙或一个有一个同心布置的环形屏障并且与内表面保持一小段距离，其中环形屏障的壁厚在其上缘外侧的区域上得到增强，在加强的上缘与环形间隙上方的环形通道的整个周边上的内表面无间隙地连接，并且环形屏障与分散布置的间隔件以及环形间隙下的环形通道的内表面相连，使得在环形屏障和环形通道的内表面之间形成用于冷却剂向下出口的狭缝。

技术领域

本实用新型设计一种用于高温气体管道内表面实现冷却剂膜的装置。本实用新型还涉及一个安装该设备的带有气流床气化炉和激冷设备的气化系统。

背景技术

在化学工艺技术中，激冷工艺用于快速冷却反应混合物，以进一步抑制不希望产生的副产物。

激冷装置的这一种应用是对含碳材料气化生成的合成气即一氧化碳和氢的混合物进行快速冷却，这种混合物可作为制备多种化学最终产物的中间物。

为反应生成合成气，需要在高温(1200-1900℃)和一定压力下 (4-8MPa)进行。若缓慢的冷却会产生不期望的副反应，从而降低所需合成气的产量。

在工业生产中，合成气的生产是以经粉碎的含碳燃料为原料，尤其是煤，添加氧气和水蒸气作为调整气，在混合烧嘴外的火焰区部分氧化。这个过程称为气化。气化炉可被设计为气流床气化炉，固定床气化炉或者渣浴气化炉。

这个过程称为气化。气化炉可被设计为气流床气化炉，固定床气化炉或者渣浴气化炉。

在气流床气化炉中，气化烧嘴布置在反应炉的顶部区域，通过在火焰区域的燃烧生成部分氧化的一氧化碳和氢气。

反应生成物会在离开火焰区域进入下游激冷装置时产生进一步反应，此粗合成气中的非反应物如熔渣和灰分颗粒必须与合成气分离，以获得化学最终产物。

为了快速冷却，通常将带有熔融反应残余物的热气通入激冷装置与冷却剂直接接触，冷却剂通常为水。将水雾化通入热气中或将热气通入水浴是特别有效的方式。

原则上冷却剂可采用任意种类，出于低成本和高蒸发焓考虑主要使用水。

对于通过煤的部分氧化生产合成气，水激冷流程具有额外的优点，即可以在反应物冷却发生氧化反应前与之进行反应，提高氢气产量。

出于成本考虑，采用净化循环水作为激冷水。系统中含有不同的固体残留量的水经过处理汇集利用，被称为“灰水”或“工艺水”。

激冷水与固体渣接触，使气体和灰渣冷却，同时使固体与气体分离。

激冷装置中大部分的灰渣都通过气体洗涤的机械方式在反应气体冷却并形成固态渣后进行分离。

气流床气化炉通常设计为反应物在带有激冷装置的下游单元中快速冷却，带有固体的反应器从反应室直接引入激冷装置。

防止与反应气流接触的激冷装置内部表面灰渣沉积是设备工程的难题。

激冷装置由多种有效设计，主要基于两类：自由空间激冷装置和下降管激冷装置。

自由空间激冷装置的特征在于几乎免安装，仅具有多个喷嘴装置将激冷水雾化进入激冷室。

下降管激冷装置的特征在于一个垂直的下降管，合成气自反应室通过该管引入一个水浴进行洗涤。

在下降管内借助喷水以及在水浴中上升的过程中，高温气体温度下降。

无论激冷设备是何种类型，为了保护其与高温气体接触的表面都应有内部冷却或形成保护水膜。

保护气体引导表面免收反应气体的侵蚀和残留熔渣的沉积是非常重要的，特别是在激冷装置的中心入口。