一种气化炉激冷环的制作方法

本发明涉及气化炉的技术领域，更具体地讲，涉及一种气化炉激冷环。

背景技术：

气化炉是煤气化装置中的关键设备，不同流派的气化技术虽然在工艺流程上不同，但是其关键设备气化炉的运行环境都比较差，处在高温高压高腐蚀的恶劣环境中。煤粉或水煤浆在气化炉气化室不完全燃烧后生成1500℃左右的高温合成气与熔渣后下行进入激冷室，激冷室的作用就是将高温合成气及熔渣进行降温并实现气渣分离。

气化室与激冷室的分界处就是激冷环，激冷环的作用包括：第一、迅速冷却高温合成气及熔渣；第二、形成水膜沿下降管流下并保护下降管不被烧坏，从而使合成气能在一个相对封闭的环境中进行冷却降温和气渣分离。因此，激冷环的质量和寿命直接影响到气化炉的正常运行。

现有气化炉激冷环结构基本是由激冷环外侧大锻件、激冷环外环管、内环管、激冷液进口管等部分组成。现有技术的缺点是：

1、外侧大锻件一般由耐高温镍基锻件锻造且大部分要求进口锻坯。材料采购周期长，价格昂贵，且不便于用户备件，停炉维修时间较长。

2、外侧大锻件锻制而成的通道环腔室加工困难，精度不易保证。

3、外环管由于内部结构原因，不能整体装配，加工组装时不能实现整体性，需要剖成几段或上下两块进行组焊，影响装配精度，甚至造成局部无法形成水膜，下降管保护失效而烧坏下降管，影响气化炉的正常运行。

4、现有分布环采用单排小孔均布，喷出的水流呈柱状。如果部分开孔不对中或者装配时没有完全对中，或者各小孔的水流分配压力不一致，下降管内都不会形成严密的水幕，使得不能进行充分进行传质传热交换。

5、高温合成气及熔渣直接冲刷激冷环，容易使激冷环外环管冲刷穿孔，龟裂变形，进而造成喷淋效果达不到，水幕形不成，下降管上的水膜也不能形成，激冷失效。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种结构简单且加工、安装维修都非常方便的气化炉激冷环。

本发明提供了一种气化炉激冷环，所述激冷环包括环形固定板、通道环、隔环、内环、分布环和若干根激冷水进口管，

所述通道环固定在环形固定板的底部，所述分布环为从所述通道环上切割下的下内四分之一环并重新焊回至所述通道环上形成的，所述分布环上开有若干排错位排列的喷淋孔；

所述隔环设置在通道环的中部并把通道环分隔成外侧的通道室和内侧的分配室，所述隔环的底部与气化炉的下降管对接并且所述隔环的高度可调，所述隔环的顶部与通道环的顶部内壁之间形成有激冷水通道，所述分布环与隔环之间设置有若干个用于控制分布环与隔环之间环隙的定距钢球；

所述内环具有半管结构并且固定在所述隔环上，所述内环位于所述分配室中并且内环上开有若干个通液通气孔；

所述若干根激冷水进水管设置在通道环的下外侧并与所述通道室连通；

其中，所述通道环的内侧上表面上均匀布置有若干个渣钉，渣钉之间还敷设有耐火材料。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述环形固定板由环形钢板整体加工而成。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述通道环和分布环是通过将一根整体钢管弯制校圆并焊接成整环，消除应力后再加工出喷淋孔并在喷淋孔加工完成后整体切割下分布环后再焊接形成的。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述分布环上开有三排错位排列的喷淋孔，每排喷淋孔的喷淋孔数量相等，所述喷淋孔为内大外小的锥形孔。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述三排喷淋孔的中心线与气化炉的下降管母线的夹角分别为80°、65°和45°。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述渣钉为圆柱形渣钉，所述耐火材料为碳化硅耐火材料。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述渣钉的分布间距为25～30mm。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述激冷水进水管的数量为4～6根且直径为80～100mm。

根据本发明的气化炉激冷环的一个实施例，所述隔环的内径与气化炉的下降管内径相等。

与现有气化炉激冷环相比，本发明的气化炉激冷环有如下优点：

1、材料都由板管组焊而成材料成本低，易于备料、加工简单、检修更换周期短且节约了检修停炉时间。

2、通道环和分布环是由一个整体环管机加工而来的，装配简单且精度容易得到保证。

3、分布环上的喷淋孔采用锥形孔均布且错位排列，有利于形成雾化水幕，可与高温合成气进行充分换热，有效快速对高温合成气及熔渣降温。

4、在通道环内侧敷设耐火材料并在运行过程中挂渣形成保护层，能够使激冷环免于高温合成气的直接冲刷，有效地保护了激冷环并延长了激冷环的寿命。

5、通道环和分布环整体构成的两个腔室表面光滑并呈流线型结构，在下降管内壁形成的水膜均匀，从而不会造成下降管局部没有水膜保护，干烧损坏下降管。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的气化炉激冷环的结构示意图。

图2A示出了根据本发明示例性实施例的气化炉激冷环中分布环上的喷淋孔排列方式，图2B示出了图2A中的A-A视图。

附图标记说明：

1-环形固定板、2-通道环、3-隔环、4-内环、5-分布环、6-激冷水进口管、7-定距钢球、8-渣钉、9-喷淋孔、10-通道室、11-分配室。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将对本发明气化炉激冷环的结构和原理进行更详细的说明。

图1示出了根据本发明示例性实施例的气化炉激冷环的结构示意图，图2A示出了根据本发明示例性实施例的气化炉激冷环中分布环上的喷淋孔排列方式，图2B示出了图2A中的A-A视图。

如图1，根据本发明的示例性实施例，所述气化炉激冷环包括环形固定板1、通道环2、隔环3、内环4、分布环5和若干根激冷水进口管6。本发明的激冷环不仅对结构进行了调整，还对加工方式进行了优化，下面将具体阐述。

根据本发明，通道环2固定在环形固定板1的底部，分布环5为从通道环2上切割下的下内四分之一环并重新焊回至通道环2上形成的，分布环5上开有若干排错位排列的喷淋孔9。

其中，环形固定板1是整个激冷环的承重件，本发明采用环形钢板整体加工而成，由此无需进口坯料，成本低、易加工且易备料。同时，通道环2和分布环5整体由钢管卷制而成，自然形成流线型通道且无需加工内表面；并且，通道环2和分布环5整体完成卷制、消除应力、完成喷淋孔加工后机加工切割出分布环5，待安装完隔环3后，再将分布环5整体焊回到通道环2上，使得精度得到保证；此外，由于分布环5上的喷淋孔基准一致，不会出现喷淋孔开孔不对中的情况，装配精度得到保证后，激冷环形成的水膜厚度和均匀性也能得到保证，从而不会造成下降管局部没有水膜保护，干烧损坏下降管。根据本发明的一个实施例，通道环3和分布环5是通过将一根整体钢管弯制校圆并焊接成整环，消除应力后再加工出喷淋孔并在喷淋孔加工完成后整体切割下分布环后再焊接形成的。

隔环3设置在通道环2的中部并把通道环2分隔成外侧的通道室10和内侧的分配室11，隔环3的底部与气化炉的下降管(未示出)对接并且隔环3的高度可调，隔环3的顶部与通道环2的顶部内壁之间形成有激冷水通道。在激冷水流量不变的情况下，可调整隔3环与通道环2之间的间隙即隔环高度来调整分配室11内的激冷水流量。分布环5与隔环3之间设置有若干个用于控制分布环5与隔环3之间环隙的定距钢球7，也即定距钢球7可以用于分布环5焊接时保持其与隔环3之间的间距均匀一致，有利于在隔环3上形成均匀的水膜，水膜的厚度则由分布环5与隔环3之间的环隙大小决定。并且，隔环3的内径与气化炉的下降管内径相等。

内环4具有半管结构并且固定在隔环3上，内环4位于分配室11中并且内环4上开有若干个通液通气孔。在固定内环4时，可以对其上半部分进行焊接，下半部分则可间断地焊接在隔环3上。内环4可以调整分配室11的大小，具体可以根据流量确定内环4的大小。

若干根激冷水进水管6设置在通道环2的下外侧并与通道室10连通，以向激冷环中提供冷却用的激冷水，激冷水从激冷水进水管6进入通道室10之后，通过隔环3顶部的激冷水通道进入分配室11中，经过内环的分配和分布环的喷淋之后，通过分布环5与隔环3之间的环隙流至隔环3和下降管上形成水膜。其中，激冷水进口管6的数量和大小由激冷水需求量决定，例如，激冷水进水管6的数量为4～6根且直径为80～100mm。

其中，通道环2的内侧上表面上均匀布置有若干个渣钉8，渣钉8之间还敷设有耐火材料。在激冷环的运行过程中，在耐火材料表面会形成一层熔渣，俗称”挂渣”。挂渣层和耐火材料层以及通道环内的激冷水三重保护激冷环，能够使得激冷环工作温度大大降低且免受高温合成气及熔渣的直接冲刷，大大提高了激冷环的使用寿命。优选地，渣钉8为圆柱形渣钉，耐火材料为碳化硅耐火材料，渣钉8的分布间距为25～30mm。

此外，本发明还对分布环的喷淋孔结构进行了优化。如图2A和图2B所示，分布环5上开有三排错位排列的喷淋孔9，每排喷淋孔9的喷淋孔数量相等，并且喷淋孔9为内大外小的锥形孔。这样结构的喷淋孔9具有喷淋雾化的效果，能使高温合成气和熔化与激冷水充分接触，快速有效降温。根据本发明的一个实施例，三排喷淋孔9的中心线与气化炉的下降管母线的夹角分别为80°、65°和45°。

在装配本发明的气化炉激冷环时，应注意以下几点：1、激冷环应整体卷制，严格控制激冷环及其环腔截面的圆度，环腔内不应有皱褶及塌陷。2、卷制完成校圆后应消除应力后再进行分布环的机加工。3、为保证激冷效果，应严格控制激冷环的加工及安装精度。

本发明提供的气化炉激冷环，价格便宜、结构简单、易于加工安装和维修且外观简约美观。

以内径φ3800下行水激冷喷嘴水煤浆气化炉为例：

激冷环由环形固定板1和通道环2焊接而成，隔环3把通道环3分成通道室10和分配室11，外侧为通道室，需根据流量要求及激冷水用量综合考虑激冷水进口管道6的大小和数量，通常为4～6根DN80～DN100的进口管。隔环内径与下降管内径一致，隔环与下降管对接完成后应把焊口内壁打磨平滑，以便在隔环内壁形成的水膜沿下降管顺畅流下。分布环5上开有三排喷淋孔，排孔错位排列，三排孔中心线与下降管母线的夹角分别是80°、65°及45°，每个喷淋孔的锥形大端为φ8mm，小端为φ6mm。内环4用于调整分配室11大小，需根据流量确定。通道环上半部的1/4环道外壁均匀地打上渣钉8，渣钉为圆柱形，渣钉分布间距约25～30mm，然后在其间敷设一层碳化硅耐火材料。通过以上一些结构的改进和变化，从材料成本、制造加工难度以及激冷效果等多方面进行改善。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。