專利名稱：高溫含塵合成氣的水浴式激冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種粉煤氣化或水煤漿氣化的降溫除塵裝置，具 體的說是一種在高溫高壓條件下的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器。
背景技術(shù)：
目前氣化裝置中用于冷卻高溫含塵合成氣(以下簡稱合成氣)的
方法主要有兩種， 一種是采用廢熱鍋爐(合成氣冷卻器)，例如Shell, prenflo等干煤粉加壓氣化工藝中采用廢熱鍋爐，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難 度大，制造周期長，投資成本高；另一種采用帶中心筒(即冷激筒) 的水浴式激冷器，這種激冷器是由進(jìn)水管將水引入噴水環(huán)管，經(jīng)噴水 環(huán)管將水直接注入冷激筒壁面形成液膜，合成氣穿過冷激筒浸水除塵 降溫。但該方案中冷激筒壁面液膜除塵降溫時，氣液4妄觸面積不足， 合成氣中的灰塵潤濕度小，導(dǎo)致合成氣的降溫除塵效果不夠理想，后 續(xù)除塵段的負(fù)荷較大；并且直接用噴水環(huán)管注入的方式不能保證在冷 激筒內(nèi)壁的壁面形成完整的液膜，也使得冷激筒上段筒壁溫差應(yīng)力 大，灰塵易粘結(jié)在壁面，從而降低了冷激筒及相關(guān)部件的使用壽命。 由于除塵效果較差，不僅影響了對合成氣降溫的能力，通常還需在設(shè) 備外設(shè)置多級文丘里，使得流程復(fù)雜。盡管在結(jié)構(gòu)上^:了一些改進(jìn)， 如為了進(jìn)一步增加氣液接觸面積，在冷激筒下端設(shè)齒形鼓泡器完成氣 流分散的作用，但氣液接觸面積仍然較少，降溫除塵效果仍不理想， 且易出現(xiàn)帶水帶灰問題，特別是運(yùn)行一段時間后系統(tǒng)阻力降增大，需 要停車清理。如進(jìn)氣管入口端的除塵分離器帶水嚴(yán)重，運(yùn)行一、兩個
月后即需停才幾清理，不適合長周期運(yùn)行。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單、降溫除塵效果好、可長期穩(wěn)定運(yùn)行的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器。
技術(shù)方案包括包括進(jìn)水管、黑水出口管、上端與進(jìn)氣管連通的冷 激筒、人孔、出氣管和殼體，所述進(jìn)水管的出口端與冷激筒上方的噴
水環(huán)管連通，其特征是所述冷激筒中段設(shè)有導(dǎo)向錐及位于導(dǎo)向錐上 方的噴嘴，所述噴嘴與殼體上第二進(jìn)水管的出口端連通。 所述導(dǎo)向錐俯角為45° ~ 70°。
所述導(dǎo)向錐下方設(shè)有錐帽，所述錐帽的錐角為45° ~ 75°。 所述出氣管入口端設(shè)有除塵分離器，所述除塵分離器上方設(shè)有在
線沖洗器。
冷激筒上^:外環(huán)設(shè)有水槽，所述進(jìn)水管的出口端經(jīng)噴水環(huán)管與水 槽連通，所述冷激筒上端還設(shè)有齒形槽。
所述冷激筒中段外環(huán)還設(shè)有至少兩層環(huán)形塔盤，最上層塔盤與殼 體上的第三進(jìn)水管的出口端連通。
所述冷激筒下段外環(huán)設(shè)有升氣管。
為解決了氣液接觸面積不足的問題，在冷激筒中段設(shè)文丘里結(jié) 構(gòu)，從第二進(jìn)水管引入的水通過導(dǎo)向錐上方的噴嘴噴出，濕化合成氣 并補(bǔ)充導(dǎo)向錐局部壁面液膜的液量，沿壁面而下的液膜在通過導(dǎo)向錐 后形成一道垂直下落的環(huán)形液簾，借助合成氣通過導(dǎo)向錐縮口后氣流 產(chǎn)生的徑向擴(kuò)散效應(yīng)(即文丘里效應(yīng))，增加氣液接觸面積，使合成 氣穿過液簾時一皮再次冷卻和除塵，同時合成氣內(nèi)的灰塵也部分被浸 濕。所述導(dǎo)向錐俯角優(yōu)選為45°~70°，下端設(shè)置錐角優(yōu)選為45。~75° 的錐帽，以使含塵氣體繼續(xù)進(jìn)行增濕和除灰并對合成氣氣流進(jìn)行再分布。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中冷激筒內(nèi)壁的壁面難以形成連續(xù)均勻的完整液膜、壁面易粘結(jié)灰塵、冷激筒上段筒壁溫差應(yīng)力大、零件使用壽命 短的問題，采用在冷激筒上段外環(huán)設(shè)置水槽，環(huán)形的噴水環(huán)管與水槽 連通，水由噴水環(huán)管注入水槽，當(dāng)水槽內(nèi)的水注滿后，會沿冷激筒上 端溢出，流入冷激筒的內(nèi)壁壁面，所述冷激筒上端開有齒形槽，水沿 齒形槽溢出時，能在冷激筒壁面形成連續(xù)均勻的完整液膜，通過液膜 蒸發(fā)對合成氣進(jìn)行冷卻并且由于水槽內(nèi)的水能起到對激冷筒的均勻 冷卻作用，能降低冷激筒筒壁上端的金屬溫度和沿軸向溫度梯度，從 而延長了激冷筒的使用壽命。
在出氣管入口端設(shè)置除塵分離器，以便除去隨氣流帶出的殘留灰 塵及液滴，避免帶水嚴(yán)重，優(yōu)選采用高效折板分離器，并在除塵分離 器的上方設(shè)置在線沖洗器，如噴嘴。通過控制噴嘴向除塵分離器噴水 的方式清理除塵分離器上的灰垢，無需停機(jī)清理，可持續(xù)使用達(dá)一年 以上。
塔盤設(shè)置冷激筒中段的外環(huán)，位于液層上方面，穿出液層的合成 氣經(jīng)兩層或兩層以上環(huán)形的塔盤進(jìn)一步洗滌，除去水分，所述塔盤優(yōu) 選導(dǎo)向噴射塔盤或;休降式穿流角鋼塔盤。
由于合成氣在穿過液層時，會使殼體內(nèi)的液面波動較大而導(dǎo)致液 位計(jì)測量數(shù)據(jù)失真，因此在冷激筒下段外環(huán)設(shè)升氣管，使液面的波動 盡可能控制在升氣管以內(nèi)，而不影響殼體上液位計(jì)的測量。
采用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方案，通過液膜蒸發(fā)、文丘里結(jié)構(gòu)形成的液 簾產(chǎn)生的徑向擴(kuò)散效應(yīng)，合成氣在進(jìn)入冷激筒下端時，其溫度可降至 接近飽合溫度，合成氣中大部分灰塵也被水洗滌去除或被濕潤，為確 保出口合成氣達(dá)到含塵要求，筒化后續(xù)系統(tǒng)流程創(chuàng)造了前提條件。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，l-進(jìn)氣管2-密封環(huán)板、3-膨脹節(jié)、4-噴水環(huán)管、5-冷激筒、 5.1-水槽,5.2-文丘里噴嘴、5.3-導(dǎo)向錐、5.4-錐帽、5.5-齒形鼓泡器、5.6-齒形槽、6-殼體、7-折板分離器、7.1-降液管、7.2-噴嘴、8-出氣 管、9-塔盤、10-升氣管、11-灰水出口管、12-支撐板、13-連接筒、 14-黑水出口管、15-人孔、16-第三進(jìn)水管、17-第二進(jìn)水管、18-進(jìn)水管。
H丄.表示最高液位、N丄.表示標(biāo)準(zhǔn)液位、L丄.表示最^氐液位。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步解釋說明 參照圖1,殼體6上段設(shè)進(jìn)氣管1、出氣管8，進(jìn)水管18、人孔 15，下段設(shè)有灰水出口管ll、黑水出水管14和人孔15，所述進(jìn)氣管 1外套有帶膨脹節(jié)3的連接筒13,并通過密封環(huán)板2對殼體6內(nèi)密封。 進(jìn)氣管1與冷激筒5連通，所述冷激筒5上端開有齒形槽5.6，上段 外環(huán)設(shè)有水槽5.1，進(jìn)水管18經(jīng)冷激筒5上方的噴水環(huán)管4與水槽 5.1連通，所述噴水環(huán)管4分別與連接筒13及水槽5.6上端固接；冷 激筒5的中段內(nèi)設(shè)有俯角為60°導(dǎo)向錐5.3,導(dǎo)向錐5.3上方設(shè)與殼體 6上第二進(jìn)水管17出口端連通的文丘里噴嘴5.2，下方設(shè)下端經(jīng)支撐 板12與殼體6固接的錐角為60°的錐帽5.4,冷激筒5中段外環(huán)設(shè)有 兩層環(huán)形的塔盤9，最上層塔盤與第三進(jìn)水管16連通，所述塔盤9 為導(dǎo)向噴射塔盤；冷激筒5的的下端設(shè)齒形鼓泡器5.5，下段外環(huán)還 設(shè)有限制液層波動過大的升氣管10,所述升氣管IO底部也與支撐板 12連接。所述出氣管8入口端設(shè)有帶降液管7.1的折板分離器7，所 述折板分離器7上方殼體6上設(shè)有在線沖洗用噴嘴7.2，所述升氣管 10和冷激筒5之間可以采用拉筋連接。 作用原理
所述水可以使用普通工業(yè)用水或工序中的循環(huán)水或處理后的循 環(huán)灰水等，水由進(jìn)水管18進(jìn)入噴水環(huán)管4并通過噴水環(huán)管4噴入水 槽5.1內(nèi)，注滿后沿冷激筒5上端的齒形槽5.6溢出在冷激筒5的內(nèi) 壁壁面形成連續(xù)均勻的液膜，與由進(jìn)氣管1送入的合成氣接觸，通過水的表面直接蒸發(fā)對由合成氣進(jìn)行冷卻降溫。同時，水槽5.1內(nèi)的水
及冷激筒5內(nèi)壁面的液膜對冷激筒5進(jìn)行冷卻，能有效的保護(hù)冷激筒 5,延長使用壽命。冷激筒5內(nèi)壁面的液膜未經(jīng)蒸發(fā)的水流入導(dǎo)向錐 5.3,第二進(jìn)水管17的水經(jīng)文丘里噴嘴5.2噴射到導(dǎo)向錐5.3上方的 壁面，濕化合成氣并補(bǔ)充導(dǎo)向錐5.3局部壁面液膜的液量，并使液膜 在導(dǎo)向錐5.3下方形成均勻連續(xù)的液簾，合成氣繼續(xù)向下通過導(dǎo)向錐 5.3縮口時，借助氣流產(chǎn)生的徑向擴(kuò)散效應(yīng)(即文丘里效應(yīng))與形成 液簾的水充分接觸，增強(qiáng)氣液接觸的程度，對合成氣降溫、濕潤灰塵 并除塵。合成氣繼續(xù)向下通過冷激筒5下端時被齒形鼓泡器5.5對氣 流進(jìn)行初分布/分配，在液層下與水接觸，使合成氣內(nèi)濕潤的灰塵被 帶入水中，由黑水出口管14及灰水出口管17排出，合成氣通過升氣 管10穿出液層，再與兩層塔盤9的液體接觸進(jìn)一步增濕和除塵，塔 盤9上沉積的灰在沿水平方向氣流的作用下吹到塔盤9自帶的降液 盤，經(jīng)由灰水出口管17和黑水出口管14排出。合成氣進(jìn)一步上升， 經(jīng)殼體上段的折板分離器7最后 一步除掉合成氣中的液滴和微塵后， 由出氣管8排出進(jìn)入下一步工序。折板分離器7分離出的液滴和微塵 由降水管7.1排入液層下，微塵下沉由黑水出口管14和灰水出口管 17排出。當(dāng)折板分離器7含灰量大，堵塞通道，引起壓力降偏大時， 開啟噴嘴7.2進(jìn)行在線清理。
由進(jìn)氣管1送入的合成氣(含塵高溫，溫度約700°C~900°C) 經(jīng)過本實(shí)用新型降溫除塵后溫度可降至180 260。C左右，通過完整液 膜蒸發(fā)、多次多方式的氣液充分接觸，能4艮好滿足高溫高壓工況下對 含塵高溫合成氣的降溫增濕除塵要求，降溫效果明顯，也大大減少了 后續(xù)工序中除塵設(shè)備的負(fù)荷。
權(quán)利要求1、一種高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，包括進(jìn)水管、黑水出口管、上端與進(jìn)氣管連通的冷激筒、人孔、出氣管和殼體，所述進(jìn)水管的出口端與冷激筒上方的噴水環(huán)管連通，其特征是所述冷激筒中段設(shè)有導(dǎo)向錐及位于導(dǎo)向錐上方的噴嘴，所述噴嘴與殼體上第二進(jìn)水管的出口端連通。
2、 如權(quán)利要求1所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，其特 征是所述導(dǎo)向錐俯角為45° ~ 70°。
3、 如權(quán)利要求1或2的所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器， 其特征是所述導(dǎo)向錐下方設(shè)有錐帽。
4、 如權(quán)利要求3所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，其特 征是所述錐帽的錐角為45° ~ 75°。
5、 如權(quán)利要求1所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，其特 征是所述出氣管入口端設(shè)有除塵分離器，所述除塵分離器上方設(shè)有 在線沖洗器。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器， 其特征是冷激筒上段外環(huán)設(shè)有水槽，所述進(jìn)水管的出口端經(jīng)噴水環(huán) 管與水槽連通。
7、 如權(quán)利要求6所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，其特 征是所述冷激筒上端設(shè)有齒形槽。
8、 如權(quán)利要求1或7所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，其特征是所述冷激筒中段外環(huán)還設(shè)有至少兩層環(huán)形塔盤，最上層塔 盤與殼體上的第三進(jìn)水管的出口端連通。
9、 如權(quán)利要求1或2或7所述的高溫含塵合成氣的水浴式激冷 器，其特征是所述冷激筒下段外環(huán)設(shè)有升氣管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高溫含塵合成氣的水浴式激冷器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中水浴式激冷器氣液接觸面積不足、降溫除塵效果差等技術(shù)問題。技術(shù)方案包括進(jìn)水管、黑水出口管、上端與進(jìn)氣管連通的冷激筒、人孔、出氣管和殼體，所述殼體上進(jìn)水管的出口端與冷激筒上方的噴水環(huán)管連通，其特征是所述冷激筒中段設(shè)有導(dǎo)向錐及位于導(dǎo)向錐上方的噴嘴，所述噴嘴與殼體上第二進(jìn)水管的出口端連通。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、降溫除塵效果好、大大減小了后序設(shè)備除塵負(fù)荷，可長期穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號C10K1/02GK201254564SQ20082006750
公開日2009年6月10日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者劉佑義, 向彬彬, 耀 張, 張宗飛, 徐才福, 楊曉新, 汪明笑, 謝國雄 申請人:五環(huán)科技股份有限公司