专利名称：一种水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种干粉燃料气化工艺，具体的说是一种水/气混合 式全激冷的干粉燃料气化工艺及其专用装置。
背景技术：
近年来，石油价格的飞涨，使用煤和石油焦等干粉燃料作为原料 进行气化是作为煤基化学品、液体燃料、联合循环发电、多联产系统 和制氲系统等工业过程的基础和关键技术。
随着工艺技术的发展，在以固体燃料为原料生产合成气的技术 中，以前常见的常压固定层间歇气化技术，因为生产强度小、"三废，， 排放量大、原料利用率低和能耗较高而逐渐被淘汰，其他常压气化技
术包括K-T炉气化技术、恩德炉气化技术等与当代先进的煤气化技术 相比均存在较大的差距，已经不是气化技术发展的主流。现在比较先 进的第二代气化工艺技术中，最具代表性先进气化技术为美国GE公 司的水煤浆加压气化技术和荷兰壳牌公司的SCGP干粉煤加压气化工
艺
水煤浆气化工艺中气化炉主要特点是水煤浆进料、单喷嘴和下喷 式，大部分是采用水激冷工艺流程。从气化炉出来的粗煤气，直接用 水激冷，被激冷后的粗煤气含有较多水蒸气，可直接送入变换系统而 不需再补加蒸汽。水煤浆加压气化技术因为其技术成熟(气化压力高、 煤浆制备、输送和控制简单、安全可靠)和投资较低等特点在世界范 围内得到广泛应用。但是该技术存在的主要不足也与水煤浆有关1、 水煤浆中含有约40%的水，使它的热值降低。2、对原料的限制较严 格，如成浆性差、灰分较高、灰熔点高的煤均不宜使用；3、气化效 率相对较低，碳转化率为96%左右。4、比氧耗在各种气流床气化工 艺中最高；5、必须采用热炉壁，每炉耐火砖造价较高，而且寿命不到2年。
干煤粉气化工艺中，气化炉主要特点是干煤粉进料、多喷嘴气化， 水冷壁内村，气化的煤气上行进入废锅进行冷却，冷却后的煤气经除 尘，其中一部分回炉激冷热煤气，其他合成气进入下游工序。干煤粉
气化技术的主要优点1、干粉进料，对所用固体燃料适应性广；2、 气化温度高，碳转化率高(可达99%左右)，产品气中甲烷含量低， 有效气含量高达90°/。； 3、能耗低、氧耗低，与水煤浆气化工艺相比， 氧耗可降低15~20%; 4、单炉生产能力大，日投煤量可达3000吨以 上；5、气化炉采用水冷壁，无耐火砖衬里，维护工作量小，生产连 续性好；6、采用废锅流程，总的热效率高达98%; 7、气化废水处理 简单，可以满足环保要求也可做到零排放。由于它的这些优点，吸引 了国内一些企业纷纷引进干煤粉气化技术。经研究分析以及实际运行 情况证实，干粉燃料气化技术理念更为先进，代表着气化技术发展的 方向。但是该工艺仍然存在下述缺点1、设备造价高。投资高的主 要因素是采用带膜式壁的废热锅炉、高温高压陶瓷过滤器以及激冷循 环气压缩机；2、对于后接一氧化碳变换的工艺流程，该技术生产的 产品气中蒸汽含量不足，需补加蒸汽；3、回炉激冷用合成气加压所 需的功耗较大，不利于成本的节约。4、气化关键设备结构复杂，制 造周期长使得项目建设周期长。
由此可见，虽然粉煤气化工艺具有一定的先进性，但是对于合成 气生产化工产品的流程如何从工艺上进一步减少设备投资、降低操作 成本、缩短工艺流程，得到优质的合成气供下游化工生产使用是目前 本领域技术人员一直致力于研究的方向。采用蒸汽对粗合成气激冷效 果较好，但是由于单用蒸汽使用量过大，会造成运行成本过高。中国 专利申请号200610043195. 3公开了一种"干煤粉加压气化激冷装置 及激冷工艺"，是通过喷淋器喷水降温的原理对上行的粗合成气进行 激冷降温，该方案有下述技术问题尚未解决 一、单用喷水由于水滴粒径过大，与粗合成气难以均匀混合，降温效果差，无法达到期望的
降温目的；二、普通喷淋器无法抵御高温，若直接置于高温高压含尘 工况中，其喷嘴头部极易结渣堵塞，不能保证喷嘴长时间的连续运转， 特别是气化炉运行过程中，高温含尘气体对喷嘴头部侵蚀和磨蚀使得 喷嘴喷口结构尺寸发生变化出现滴流或喷水泄漏问题，将会使得水直 接冲击气化炉内壁并与高温渣接触导致过大温度梯度，从而对激冷管 和气化炉反应室膜式壁产生破坏性的影响并引起严重事故。因此，采 用未经改造的喷淋器单喷水是无法实现对合成气安全有效激冷降温 的。
发明内容
本发明提供了一种投资少、工艺流程简单、操作成本较低、冷激 介质清洁、稳定、易得的水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺。
本发明还提供一种用于上述干粉燃料气化工艺的激冷装置。
工艺方法为以可燃干粉为原料经加压气化、激冷、除尘洗涤后， 得到的180 26(TC的粗合成气供下游工序使用，得到的洗涤灰水进 入灰水处理系统，其中，所述激冷步骤为气化后温度为1400 - 1700 。C的粗合成气上升至气化炉中部或上部时被水/气混合雾液部分激冷 至800 90(TC后，再通过管道送入水浴式激冷器浸水除尘激冷至 180~ 260°C,降温后的粗合成气再进入下一步骤进行除尘洗涤。
所述可燃干粉可以为石油焦、焦碳、生物质或煤制成的干粉。采 用干粉燃料气化工艺对原料如煤种的适应性良好。
所述水/汽混合中使用的气体可为多元气体，如合成气，蒸汽、 二氧化碳、氮气中的至少一种，优选使用蒸汽。
目前已建或在建粉煤加压气化工艺装置投资成本高的重要原因 在于激冷工艺中采用了冷却后粗合成气回炉激冷高温合成气以及以 废锅形式进行热交换的废热系统，因此可以对该步骤进行改进。针对背景技术描述中出现的问题，发明人经过大量实验和研究， 认为可以采用水/气混合雾化形成的雾液对粗合成气先进行部分激 冷。由于水和气体经充分混合形成雾液，从而气体使用量少，液滴粒 径极小，在气化炉内能和粗合成气充分混合，使粗合成气迅速激冷至
S00 90(TC,并且作为冷激介质清洁、稳定、易得，操作成本低。部 分激冷至800 900。C的粗合成气再经水浴式激冷器进一步除尘降温 至180~ 260°C。由于本工艺未采用废热锅炉、高温高压陶瓷过滤器 和循环气压缩机等大型设备，从而降低了投资且降温效果好。对于需 要合成气中水蒸汽成分含量高的化工生产而言，生产出来的粗合成气 中水蒸汽含量较高，可直接进入后序变换装置内进行直接变换，不需 要再补加蒸汽，从而简化流程，节约了整个系统的投资。
由于气化炉内粗合成气温度可高达1400 ~ 1700°C,为使粗合成 气充分降温，雾液的液滴粒径还需要尽可能的小，即水和气体混合喷 出之前需要充分雾化，以强化雾化效果。并且，当气化炉内粗合成气 压力发生变化时，雾液粒径也不会随操作压力变化发生明显波动。因 此，在气化炉中部或上部安装液体/气体雾化器时，需要充分考虑上 述问题。首先需要能使水和气体充分雾化并喷射的装置，如常用于农 药喷洒功能的专利号96207032. 7中公开的"两相流高效液体雾化器" (即普通的两相流液体/气体雾化器)，但是该类普通雾化器不适用于 高温高压和合成气强腐蚀环境下冷却粗合成气。在高温下(如1400 匸以上)雾化器的外壳、特别是喷嘴前端极易过烧和被高温粗合成气 磨蚀及腐蚀。粗合成气中还含有高温的灰渣，极易粘附在喷嘴上造成 侵蚀，导致无法使用。因此发明人针对上述问题，对现有的两相流液 体雾化器进行了创造性改进，设计出适用于高温粗合成气激冷的两相 流雾化喷射冷却装置，其水/气混合喷雾的应用领域扩展到对高温高 压粗合成气的激冷降温方面,将其安装在气化炉中作为激冷装置，喷 出水/气混合的雾液粒径(SMD)小于150ym，大大强化了高温高压合成气冷激段的传热传质效果，使高温高压粗合成气快速降温。
将安装有双相流雾化喷淋冷却器的气化炉和水浴式激冷器作为 本发明激冷步骤中的激冷装置，分别用水/气混合两相流雾化喷射冷 却和新型高效水浴激冷的方法代替现有的粗合成气回炉冷却和废锅 热交换的方法，在保证最终清洁合成气合格质量的前提下，减少了废 锅、高压陶资过滤器和循环气压缩机等设备，从而大幅降低了设备投
资。设备投资可下降约30%。
本发明中激冷装置技术方案包括气化炉，所述气化炉顶部经管道 与水浴式激冷器顶部连通，所述气化炉中部和/或上部设有多个两相 流雾化喷射冷却装置，所述两相流雾化喷射冷却装置包括由外壳、与 进水管连通的混合室、外部环形气体通道、以及包括气体通道喷口和 混合室喷口的喷嘴所构成的两相流液体/气体雾化器，其中，所述外 壳上设置冷却水夹套，所述冷却水夹套包括依次连通的水进口、外层 冷却水通道、内层冷却水通道和水出口 。
所述外层冷却水通道与内层冷却水通道连4妄处位于两相流液体/
气体雾化器的喷嘴头部，所述连接处设有螺旋流道。
所述蒸汽通道喷口的喷射角为25~45度，所述气体通道喷口的 喷射角与扩张角之和为90~120度。
所述水浴式激冷器包括进水管、黑水出口管、上端与进气管连通 的冷激筒、人孔、出气管和壳体，所述进水管的出口端与冷激筒上方 的喷水环管连通，其中，所述冷激筒中段设有导向锥及位于导向锥上 方的喷嘴，所述喷嘴与壳体上第二进水管的出口端连通，所述导向锥 俯角为45° ~ 70°,所述导向锥下方设有锥角为45。 ~ 75。的锥帽。
所述出气管入口端设有除尘分离器，所述除尘分离器上方设有在 线沖洗器。
冷激筒上段外环设有水槽，所述进水管的出口端经喷水环管与水 槽连通，所述冷激筒上端还设有齿形槽。所述冷激筒中段外环还设有至少两层环形塔盘，最上层塔盘与壳 体上的第三进水管的出口端连通，所述冷激筒下段外环设有升气管。
通过在两相流雾化喷射冷却装置的外壳上加设冷却水夹套，保护 外壳和使两相流雾化喷射冷却装置喷嘴前端不被高温烧损。所述冷却 水夹套为双层结构，冷却水由水进口进入外层冷却水通道，再经内层 冷却水通道由水出口排出并带走热量，保护喷嘴外壳。为了进一步强 化喷嘴头部外壳的冷却效果，在外层冷却水通道和喷嘴头部设置有螺 旋流道，所述螺旋流道为单螺旋和/或双螺旋流道，水流经该处时， 形成旋流，流速明显提高，能带走更多热量，有效降低喷嘴头部及与 高温气体接触区域的金属壁温，从而有效的保护喷嘴头部。
所述喷嘴包括气体通道喷口和混合室喷口 ，所述气体通道喷口的
喷射角为25 45度，气体通道喷口的扩张角与喷射角之和为90-120 度，能使气体经气体通道喷口射出时， 一方面能很好的与混合室喷口 喷出的两相流液雾再次发生撞击、剪切雾化；另一方面能避免高温合 成气在喷嘴区域回流而与喷嘴端部直接接触，从而避免合成气对喷嘴 的磨蚀和腐蚀以及合成气中的高温灰渣对喷嘴的侵蚀。
在本发明工艺中，采用两相流雾化喷射冷却器将粗合成气温度降 至800 90(TC后，还需进一步激冷至180~ 260°C。本发明采用了带 中心筒的水浴式激冷器(又称激冷室)，它能对粗成合气降温的同时 并能进一步去除粗成合气中的飞灰。为满足有效降温除尘的目的，发 明人对现有的水浴式激冷器进行了改进，并与气化炉顶连通，同上述 装有两相流雾化喷射冷却装置的气化炉共同构成本发明中的合成气 激冷装置。
为解决了现有水浴式激冷器中气液接触面积不足的问题，在冷激 筒中段设文丘里结构，从第二进水管引入的水通过导向锥上方的喷嘴 喷出，湿化合成气并补充导向锥局部壁面液膜的液量，沿壁面而下的 液膜在通过导向锥后形成一道垂直下落的环形液帘，借助合成气通过导向锥缩口后气流产生的径向扩散效应(即文丘里效应)，使合成气 与液帘的水充分接触，大大增加了气液接触面积，使合成气穿过液帘 时被充分冷却，同时合成气内的灰尘也部分被浸湿并带入水中，为后
续进一步除尘创造条件。所述导向锥的俯角为45。 ~ 70°。
在导向锥下方设置锥帽的作用是使合成气气流进行再分布，提高 增湿、除尘的效果。所述锥帽的锥角为45。~75°。
为解决现有技术中冷激筒内壁的壁面难以形成连续均匀的完整 液膜、壁面易粘结灰尘、冷激筒上段筒壁温差应力大、使用寿命短的 问题，采用在冷激筒上段外环设置水槽，喷水环管与水槽连通，水由 喷水环管注入水槽，当水槽内的水注满后，会沿冷激筒上端溢出，流 入冷激筒的内壁壁面，所述冷激筒上端开有齿形槽，水沿齿形槽溢出 时，能在冷激筒壁面形成连续均匀的完整液膜，通过液膜蒸发对合成 气进行冷却，同时壁面不易粘结灰尘；由于水槽内的水对冷激筒上賴: 的冷却作用，改善了局部温差应力，延长了冷激筒的使用寿命。
在出气管入口端设置除尘分离器，以便除去随气流带出的残留灰 尘及液滴，避免带严重水，优选采用高效折板分离器，并在除尘分离 器的上方设置在线沖洗器。通过控制在线冲洗器向除尘分离器喷水的 方式清理除尘分离器上的灰垢，无需停机清理，可持续使用达一年以 上。
塔盘设置于冷激筒中段的外环，位于液层上方，穿出液层的合成 气经两层或两层以上环形的塔盘进一步洗涤，除去积灰，所述塔盘优 选导向喷射塔盘或淋降式穿流角钢塔盘。
由于合成气在穿过液层时，会使壳体内的液面波动较大而导致液 位计测量数据失真，因此在冷激筒下段外环设升气管，使液面的波动 尽可能控制在升气管以内，而不影响壳体上液位计的测量。
本发明中气化炉顶部与水浴式激冷器连通，两相流雾化喷射冷却 器在气化炉中的安装位置设置在气化炉中部和/或上部，可以水平或垂直与气化炉配套安装，安装的数量和具体位置可才艮据粗合气实际温 度和降温效果决定，喷嘴方向应与气化炉内高温气流旋流方向相反。 本发明在现有的气化炉基础上，增加两个部件，即安装气化炉上的两 相流雾化喷射冷却装置和水浴式激冷器构成激冷装置，使其具有优异 的粗合成气激冷除尘效果，较现有的粉煤气化工艺中的气化炉加废热 锅炉及高温高压陶瓷过滤器、循环气压缩机构成的激冷装置相比大大 减少了设备投资。
图1为本发明工艺方法流程图暨激冷装置结构示意图。
图2为本发明激冷装置中两相流雾化喷射冷却装置的结构示意图。
图3为本发明激冷装置中水浴式激冷器的结构示意图。
其中1-进水管、1.1-进水管喉管、2-混合室、2. 1-混合室喷 口、 2. 2-混合室壁、3-气体通道、3. 1-进气管、3. 2-气体通道喷口、 4-旋流板、5-外壳、6-气体主进口、 7-气体次进口、 8-冷却水夹套、 8. l-水进口、 8.2-外层冷却水通道、8. 3-内层冷却水通道、8. 4-水出 口、 8. 5-螺旋流道、A为喷射角、B为扩张角；
9-两相流雾化喷射冷却装置、10-气化炉、11-水浴式激冷器、12-文丘里洗涤器、13-洗涤塔、14-水力旋流器、15-闪蒸罐、16-减压管、 17-澄清槽、18-澄清水槽、19-冷却器；
20-进气管、21-密封环板、22-膨胀节、23-喷水环管、24-冷激筒、 24.1-水槽，24.2-文丘里喷嘴、24.3-导向锥、24.4-锥帽、24.5-齿形鼓 泡器、24.6-齿形槽、25-壳体、26-折板分离器、26.1-降液管、26.2-喷嘴、27-出气管、28-塔盘、29-升气管、30-灰水出口管、31-支撑 板、32-连接筒、33-黑水出口管、34-人孔、35-第三进水管、36-第 二进水管、37-进水管；
H丄.表示最高液位、N丄.表示标准液位、L丄.表示最低液位。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明
参照图1，本发明工艺方法为干煤粉与氧气以及部分蒸汽一起 混合由气化炉10上的烧嘴进入气化炉10炉膛内，在炉内反应生成高 温粗合成气，温度约为1400 ~ 1700°C，炉中气化压力为0-8. 0MPa， 粗合成气在气化炉10内撞击混和后自下向上流动，在气化炉10中部 和上部被多个环形设置的两相流雾化喷射冷却装置9喷出的水/气混 合雾液部分冷激降温至800 ~ 900°C,然后从气化炉10顶部经管道进 入水浴式激冷器11除尘降温至180~ 260°C，降温后的粗合成气进入 文丘里洗涤器12洗涤除尘，最后进入洗涤塔13内，粗合成气内剩余 的大部分灰尘在洗涤^荅13内被去除，最终得到180 26(TC粗合成气 从塔顶进入下一工序，供下游工序使用，而得到的洗涤灰水从塔底进 入灰水处理系统。
灰水处理具体步骤为洗涤塔底13的洗涤灰水再通过塔底洗涤 水循环泵进行加压，加压后的含部分灰的洗涤灰水除一部分引进入文 丘里洗涤器12外，其他循环回洗涤塔13顶部。而^v洗涤塔13底部 出来的灰水进入水力旋流器14进行分离，从其顶部出来的灰水经过 冷却器19冷却后进入闪蒸罐15进行闪蒸，闪蒸气体进入火炬，分离 的液体进入澄清水槽18，从水力旋流器14底部出来的灰水经过减压 管16减压后进入澄清槽17准备进行再次分离，从澄清槽17底部出 来的浓灰浆经过浓灰浆泵送走，而从澄清槽17溢流出来的液体进入 澄清水槽18中。
参照图1中的虚线框图部分，本发明激冷装置包括气化炉10以 及经管道与气化炉顶部连通的水浴式激冷器11,气化炉10中部的膜 式壁上安装有一层环形布置的多个两相流雾化喷射冷却装置9，参照 图2，所述两相流雾化喷射冷却装置9具体结构为进水管1前端的 进水管喉管1. 1与混合室2后端连通。混合室2前端设有混合室喷口2. 1，所述混合室2与外壳5之间设有带有进气管3. 1的气体通道3。 气体通道喷口 3. 2位于混合室喷口 2. 1外部，与混合室喷口 2. 1共同 构成喷嘴，所述气体通道喷口 3. 2的喷射角A为25 ~ 45。。所述气体 通道3通过混合室壁2. 2上开设多个气体主进口 6和气体次进口 7与 混合室2连通。所述气体主进口 6位于混合室壁2. 2中段，气体次进 口 7位于混合室壁2. 2后段，气体通道3内的部分气体可由气体主进 口 6和气体次进口 7沿混合室壁2. 2径向和切向高速进入混合室2内。 气体通道3内还设有具有改变气流方向和加快流速作用的旋流板4。 所述外壳5外还设置有冷却水夹套8，所述冷却水夹套8由依次连通 的进水口 8.1、外层冷却水通道8. 2、内层冷却水通道8. 3和出水口 8. 4组成。外层冷却水通道8. 2套在内层冷却水通道8. 3之外，内、 外层冷却水通道8. 3、 8. 2连接处位于喷嘴头部，该处设有增加局部 流速的螺旋流道8. 5，所述螺旋流道8. 5可以是单螺旋流道和/或双 螺旋流道。螺旋流道8. 5可以通过安装螺旋板形成。安装在气化炉 10上时，喷嘴方向应与气化炉高温粗合成气气流旋流方向相反。喷 嘴宜采用耐磨蚀和耐高温材料制造，如镍基合金材料，喷嘴端面可以 采用镍基合金锻件机加工而成。
两相流雾化喷射冷却装置9对高温粗合成气激冷的原理为高压 水由进水管1进入，经进水管喉管1. 1向混合室2内喷出；蒸汽由进 气管3. 1进入，其中一部分由气体主进口 6、气体次进口 7沿混合室 壁2. 2切向和径向进入混合室2,对混合室2内的液体进行高速剪切、 雾化，使气液界面发生剪切，气液相互作用形成两相流，产生第一次 雾化。由于蒸汽是以高速旋流状态进入混合室2，使得雾化颗粒随环 境压力的波动变化不明显；混合室2内的两相流经过混合室喷口 2. 1 向外高速喷射膨胀、雾化，形成液雾，产生第二次雾化；同时，气体 通道3内的另一部分蒸汽继续前行，经旋流板4时形成高速旋流，从 气体通道喷口 3. 2高速喷出，与混合室喷口 2. 1喷出的液雾再次发生高速剪切、撞击，形成细小液雾，产生第三次雾化。由于通过数值分
析仿真的方法设计确定了气体通道喷口 3. 2的喷射角A和扩张角B， 气体通道喷口 3. 2喷出的蒸汽能很好的使高温高压粗合成气的流动 方向远离喷嘴，不会与喷嘴端面接触，避免粗合成气对喷嘴端面的磨 蚀和腐蚀以及高温灰渣对喷嘴头部的侵蚀；细小的液雾射入高温高压 粗合成气时，会与粗合成气撞击、掺混，产生第四次雾化，均匀混合、 充分激冷。在喷嘴不喷水时，还可以通过气体通道喷口 3. 2采用蒸汽 进行吹扫，保护喷嘴不被高温粗合成气过烧损坏，使喷嘴在不同工况 下均能在高温高压和合成气强腐蚀环境下长期稳定运行。外壳5上的 冷却水夹套8起到了保护外壳5及其内件不被高温粗合成气过烧损坏, 具体为冷却水由水进口 8. l进入外层冷却水通道8， 2，经内、外层 冷却水通道8. 3、 8. 2连接处的螺旋流道8. 5形成旋流，使位于喷嘴 头部液体的流速加快，强化传热后进入内层冷却水通道8. 3,再由水 出口 8. 4排出，同时带走喷嘴头部的更多的热量。螺旋流道8. 5即内、 外层冷却水通道8. 3、 8. 2连接处设置在喷嘴头部，使得局部冷却水 流速度高，降温效果佳，特别是能保护喷嘴头部不受合成气高温的侵 害。本领域技术人员可根据气化炉的运行经验和负荷、煤种的变化调 整水/气量，气体流量可在20t/h 80t/h范围内调节，激冷雾化水流 量可在10t/h 40t/h调节，可在搡作压力1. 0~8. 0MPa,温度在450 1700。C的环境下正常工作。
参照图3,所述水浴式激冷器ll的具体结构为壳体25上段设 进气管20、出气管27，进水管37、人孔34,下段设有灰水出口管 30、黑水出水管33和人孔34。所述进气管20外套有带膨胀节22的 连接筒32,并通过密封环板21对壳体25内密封。进气管20与冷激 筒24连通，所述冷激筒24上端开有齿形槽24.6，上段外环设有水槽 24.1，进水管37经冷激筒24上方的喷水环管23与水槽24.1连通， 所述喷水环管23上、下端分别与连接筒32及水槽24.1上端固接；冷激筒24的中段内设有俯角为60°导向锥24.3,导向锥24.3上方设 与壳体25上第二进水管36出口端连通的文丘里喷嘴24.2，下方设下 端经支撑板31与壳体25固接的锥角为60°的锥帽24.4,冷激筒24 中段外环设有至少两层环形塔盘28，最上层塔盘28与第三进水管16 连通，所述塔盘28为导向喷射塔盘；冷激筒24的的下端设齿形鼓泡 器24.5，下段外环还设有限制液层波动过大的升气管29,所述升气 管29底部与支撑板31连接。所述出气管27入口端设有带降液管26.1 的折板分离器26，所述折板分离器26上方壳体25上设有在线冲洗 用喷嘴26.2,所述升气管29和冷激筒24之间可以采用拉筋连接。 作用原理
所述水可以使用普通工业用水或工序中的循环水或处理后的循 环灰水等，水由进水管37进入喷水环管23并通过喷水环管23喷入 水槽24.1内，注满后沿冷激筒24上端的齿形槽24.6溢出在冷激筒 24的内壁壁面形成连续均匀的液膜，与由进气管20送入的粗合成气 接触，通过水的表面直接蒸发对由粗合成气进行冷却降温。同时，水 槽24.1内的水及冷激筒24内壁面的液膜对冷激筒24进行冷却，能 有效的保护冷激筒24,延长使用寿命。冷激筒24内壁面的液膜未经 蒸发的水流入导向锥24.3,第二进水管36的水经文丘里喷嘴24.2喷 射到导向锥24.3上方的壁面，湿润粗合成气并补充导向锥24.3局部 壁面液膜的液量，并使液膜在导向锥24.3下方形成均匀连续的液帘， 粗合成气继续向下通过导向锥24.3缩口时，借助气流产生的径向扩 散效应(即文丘里效应)与形成液帘的水充分接触，增强气液接触的 程度，同时配合锥帽24.4使粗合成气气流进行再分布，对粗合成气 降温、湿润灰尘并除尘。粗合成气继续向下通过冷激筒24下端时被 齿形鼓泡器24.5对气流进行初分布/分配，在液层下与水接触，使粗 合成气内湿润的灰尘被带入水中，由黑水出口管33及灰水出口管30 排出，粗合成气被齿形鼓泡器24.5分布后通过升气管29穿出液层，再与至少两层塔盘28的液体接触进一步增湿和除尘，塔盘28上沉积 的灰在沿水平方向气流的作用下吹到塔盘28自带的降液盘，经由灰 水出口管30和黑水出口管14排出。粗合成气进一步上升，经壳体上 段的折板分离器26最后一步除掉粗合成气中的液滴和微尘后，由出 气管27排出进入下一步工序。折板分离器26分离出的液滴和微尘由 降液管26.1排入液层下，微尘下沉由黑水出口管33和灰水出口管30 排出。当折板分离器26含灰量大，堵塞通道，引起压力降偏大时， 开启喷嘴26.2进行在线清理。
权利要求
1. 一种水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺，以可燃干粉为原料经加压气化、激冷、除尘洗涤后，得到的180～260℃的粗合成气供下游工序使用，得到的洗涤灰水进入灰水处理系统，其特征是所述激冷步骤为，气化后温度为1400～1700℃的粗合成气上升至气化炉中部和/或上部时被水/气混合雾液部分激冷至800～900℃后，再通过管道送入水浴式激冷器浸水除尘激冷至180～260℃，降温后的粗合成气再进入下一步骤进行除尘洗涤。
2、 如权利要求1所述的水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工 艺，其特征是所述可燃干粉为石油焦、焦碳、生物质或煤制成的干 粉。
3、 如权利要求1所述的水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工 艺，其特征是所述水/气混合雾液中的气体为合成气、蒸汽、二氧 化碳、氮气中的至少一种。
4、 一种用于水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺的激冷装 置，包括气化炉，其特征是所述气化炉顶部经管道与水浴式激冷器 顶部连通，所述气化炉中部和/或中上部设有多个两相流雾化喷射冷 却装置，所述两相流雾化喷射冷却装置包括由外壳、与进水管连通的 混合室、外部环形气体通道、以及包括气体通道喷口和混合室喷口的 喷嘴所构成的两相流液体/气体雾化器，其中，所述外壳上设置冷却 水夹套，所述冷却水夹套包括依次连通的水进口、外层冷却水通道、 内层冷却水通道和水出口 。
5、 如权利要求4所述的激冷装置，其特征是所述外层冷却水 通道与内层冷却水通道连接处位于两相流液体/气体雾化器的喷嘴头 部，所述连接处设有螺旋流道。
6、 如权利要求3~ 5所述的激冷装置，其特征是所述气体通 道喷口的喷射角为25~45度，所述气体通道喷口的喷射角与扩张角之和为90 - 120度。
7、 如权利要求1所述的激冷装置，其特征是所述水浴式激冷 器包括进水管、黑水出口管、上端与进气管连通的冷激筒、人孔、出 气管和壳体，所述进水管的出口端与冷激筒上方的喷水环管连通，其 中，所述冷激筒中賴 没有导向锥及位于导向锥上方的喷嘴，所述喷嘴 与壳体上第二进水管的出口端连通，所述导向锥俯角为45°~70°，所 述导向锥下方设有锥角为45° ~ 75。的锥帽。
8、 如权利要求7所述的激冷装置，其特征是冷激筒上段外环 设有水槽，所述进水管的出口端经喷水环管与水槽连通，所述冷激筒 上端还设有齿形槽。
9、 如权利要求7所述的激冷装置，其特征是所述冷激筒中段 外环还设有至少两层环形塔盘，最上层塔盘与壳体上的第三进水管的 出口端连通，所述冷激筒下段外环设有升气管。10如权利要求7所述的激冷装置，其特征是所述出气管入口 端设有除尘分离器，所述除尘分离器上方设有在线沖洗器。
全文摘要
本发明涉及一种水/气混合式全激冷的干粉燃料气化工艺及其专用激冷装置。解决了干粉燃料气化工艺中高温粗合成气激冷降温单用水降温效果差、喷淋器不耐受高温，喷嘴及管道易腐蚀堵塞的问题。以可燃干粉为原料经加压气化、激冷、除尘洗涤后，得到的180～260℃的粗合成气供下游工序使用，得到的洗涤灰水进入灰水处理系统，所述激冷步骤为气化后温度为1400～1700℃的粗合成气上升至气化炉中部或上部时被水/气混合雾液部分激冷至800～900℃后，再通过管道送入水浴式激冷器浸水除尘激冷至180～260℃，再进入下一步骤进行除尘洗涤。本发明工艺简单、降温效果好，激冷装置在高温环境中抗磨蚀，喷嘴及管道中不会积灰渣，能长时间有效运行，避免安全事故的发生。
文档编号C10J3/46GK101285005SQ200810047878
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者何正兆, 吕庆元, 周耀青, 宫经德, 张宗飞, 徐才福, 汪明笑, 章卫星, 郑振安 申请人:五环科技股份有限公司