一種激冷-廢鍋混合式熱量回收冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于冷卻裝置領(lǐng)域，特別涉及一種激冷-廢鍋混合式熱量回收冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]相對于石油和天然氣，煤是一種難于清潔利用的化石能源和重要原料。煤炭氣化的過程實(shí)質(zhì)是將難以加工處理、難以脫除無用組分的固體，轉(zhuǎn)化為易于凈化、易于應(yīng)用的氣體的過程。已工業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定床、流化床和氣流床，而目前大規(guī)模的煤氣化裝置均采用氣流床技術(shù)，可以說氣流床技術(shù)是大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。
[0003]氣流床氣化過程中燃燒室的出口溫度一般在1300°C以上，合理回收合成氣高溫顯熱是一個(gè)十分重要的工程問題。目前常用的熱量回收工藝流程有激冷流程、廢鍋流程。
[0004]廢鍋流程中，Texaco氣化技術(shù)有采用全廢鍋流程(輻射廢鍋和對流廢鍋組合)技術(shù)，通過輻射廢鍋和對流廢鍋將氣化過程產(chǎn)生的高溫煤氣、熔渣等的熱量回收，可回收相當(dāng)于原料煤低位發(fā)熱量15?18%的能量，副產(chǎn)飽和蒸汽，實(shí)現(xiàn)熱量回收利用，使得熱煤氣效率達(dá)到93?98%。從能量利用效率角度而言，全廢鍋流程是所有氣化裝置熱量回收中能效最高的工藝，但是在廢鍋回收氣化產(chǎn)物顯熱的過程中，由于氣化后從喉管出來的液態(tài)熔渣速度較高，部分液態(tài)渣會(huì)與廢鍋的水冷管直接接觸，在熔渣與水冷管直接接觸換熱的過程中，液態(tài)渣逐漸降溫凝固，但如果凝固在水冷管上的熔渣沒有及時(shí)從水冷管上脫附，后續(xù)的熔渣就會(huì)繼續(xù)粘結(jié)的水冷管上，從而使水冷管上粘結(jié)的熔渣越來越多，最終會(huì)堵塞整個(gè)廢鍋通道，影響裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]激冷流程分為水激冷和氣激冷兩種方式，目前較為常見的是采用水激冷的方式，比如德國西門子的GSP干煤粉氣化就是水激冷方式，燃燒室產(chǎn)生的高溫煤氣和熔渣進(jìn)入激冷室，在激冷室中與水直接接觸，煤氣降溫進(jìn)入變換系統(tǒng)、熔渣固化后進(jìn)入水浴和后續(xù)的排渣系統(tǒng)。該工藝過程中熱量主要進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)，熱損失較大。激冷流程的工藝、設(shè)備及操作均較簡單。但從能量利用角度出發(fā)，激冷式氣化爐主要存在熱效率低、水資源浪費(fèi)大、能源利用不合理等缺點(diǎn)。與廢鍋流程相比，熱煤氣效率下降5?8%。因此，氣化產(chǎn)物的顯熱能否充分回收利用，對整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率具有較大影響。
[0006]還有一些氣化技術(shù)，比如Shell、Prenflo氣化技術(shù)只采用對流廢鍋，對流廢鍋一般要求進(jìn)口高溫物料的溫度不能太高，因此它們在對流廢鍋的前段采取了合成氣循環(huán)激冷的形式，但是這種配置的工藝也存在一些缺點(diǎn):1、設(shè)備造價(jià)高，投資高主要原因是采用高溫高壓陶瓷過濾器和激冷循環(huán)氣壓縮機(jī)；2、回爐激冷用合成氣加壓所需功耗較大，不利于成本節(jié)約；3、氣化關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長使得項(xiàng)目建設(shè)周期長。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種激冷-廢鍋混合式熱量回收冷卻裝置，該裝置不易堵塞、熱回收效率高，可安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0008]本實(shí)用新型是按以下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本實(shí)用新型的激冷-廢鍋混合式熱量回收冷卻裝置，所述裝置包括喉管、冷卻室、激冷噴頭和水冷裝置；所述喉管和冷卻室自上而下同軸設(shè)置并相連通，所述冷卻室底部設(shè)有物料出口 ；所述激冷噴頭至少有2個(gè)，各個(gè)激冷噴頭在冷卻室頂部、沿圓周方向均勻設(shè)置；所述水冷裝置至少有2個(gè)，各個(gè)水冷裝置在冷卻室內(nèi)部、沿圓周方向均勻設(shè)置。
[0010]其中，所述喉管的另一端與高溫物質(zhì)產(chǎn)生室如燃燒室相連通。
[0011]優(yōu)選地，所述水冷裝置包括水冷壁、上水聯(lián)箱、下水聯(lián)箱；所述水冷壁至少有2片，且相對平行設(shè)置于所述上水聯(lián)箱和下水聯(lián)箱之間；所述上水聯(lián)箱設(shè)置于所述水冷壁的上端，所述下水聯(lián)箱設(shè)置于所述水冷壁的下端；所述水冷壁由至少3根水冷管并排組成；優(yōu)選地，為4-6根；進(jìn)一步優(yōu)選地，為4根；所述上水聯(lián)箱與蒸發(fā)器相連接；所述下水聯(lián)箱對水冷壁的水冷管進(jìn)行上水；上水聯(lián)箱與蒸發(fā)器相連接，副產(chǎn)飽和蒸汽。
[0012]優(yōu)選地，所述水冷裝置有8個(gè)。
[0013]各組水冷裝置在所述冷卻室內(nèi)共同形成高溫產(chǎn)物的下行通道。
[0014]優(yōu)選地，激冷噴頭包括相互連接并連通的介質(zhì)入口段管和介質(zhì)出口段管；介質(zhì)出口段管固定于冷卻室7的頂部，且其出口端位于冷卻室內(nèi)部靠近冷卻室中心軸的一側(cè)；介質(zhì)入口段管位于冷卻室的外部。
[0015]S卩，介質(zhì)出口段管的出口端從外部穿透所述冷卻室頂部伸入所述冷卻室內(nèi)，并指向所述冷卻室的中心軸；在穿透部位與冷卻室的頂部固定。
[0016]優(yōu)選地，所述激冷噴頭的介質(zhì)出口段管與所述冷卻室的頂部法蘭連接或焊接固定。
[0017]優(yōu)選地，所述激冷噴頭的介質(zhì)出口段管與豎直方向成角度θ，20° <θ〈60°。
[0018]優(yōu)選地，所述激冷噴頭為單流道激噴頭；激冷介質(zhì)為水或者水蒸氣。
[0019]優(yōu)選地，所述激冷噴頭為雙流道氣液兩相噴頭；所述激冷噴頭包括固定連接的內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管為氣體介質(zhì)通道，所述外管為液體介質(zhì)通道；液體激冷介質(zhì)為水，氣體激冷介質(zhì)為水蒸氣、工藝氣、氮?dú)?、二氧化碳中的任一種或多種的組合；優(yōu)選地，所述氣體激冷介質(zhì)為水蒸氣。
[0020]優(yōu)選地，所述激冷噴頭有3-8個(gè)，進(jìn)一步優(yōu)選地，激冷噴頭有4個(gè)。
[0021]優(yōu)選地，所述喉管的底端在與所述冷卻室頂部的連接處，設(shè)置有凸起狀的導(dǎo)向頭；所述導(dǎo)向頭向冷卻室內(nèi)部凸起。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的最大特點(diǎn)是結(jié)合了激冷流程和廢鍋流程的優(yōu)勢，合理有效的避免了二者的缺陷。本實(shí)用新型通過先提供一種以利用激冷介質(zhì)將高溫物質(zhì)產(chǎn)生室(如燃燒室)出來的高溫產(chǎn)物激冷至特定溫度范圍的激冷噴頭，然后再通過建立好冷卻循環(huán)的廢鍋(由水冷裝置組成)進(jìn)一步回收產(chǎn)物的高溫?zé)崃?，同時(shí)廢鍋可副產(chǎn)飽和蒸汽，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多問題。本實(shí)用新型采用優(yōu)化排布后的激冷噴頭將激冷介質(zhì)均勻霧化噴入冷卻室，與從喉管出來的高溫產(chǎn)物直接接觸換熱，氣液固三相接觸瞬間將高溫產(chǎn)物激冷至特定溫度范圍，尤其是，將液態(tài)熔渣激冷至其流動(dòng)溫度以下使其凝固，防止其在下行過程中粘結(jié)在水冷管管壁及上、下水聯(lián)箱上；接下來的降溫則由廢鍋段的水冷管完成，水冷管內(nèi)為吸收熱量的循環(huán)水，且水冷管的上下兩端分別與上水聯(lián)箱和下水聯(lián)箱相連通，通過上、下水聯(lián)箱與外系統(tǒng)形成冷卻循環(huán)系統(tǒng)，可進(jìn)一步降低產(chǎn)物的溫度使產(chǎn)物在離開冷卻室的溫度滿足下一工序的要求，另外采用水冷管做為高溫產(chǎn)物的冷卻通道，技術(shù)成熟，有工業(yè)化應(yīng)用的先例。因此，本實(shí)用新型提供的激冷-廢鍋混合式熱量回收冷卻裝置能保證氣化設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行，并且是能量回收利用率高的節(jié)能環(huán)保裝置。
[0023]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:
[0024](1)本實(shí)用新型的激冷-廢鍋混合式熱量回收冷卻裝置，鑒于激冷流程能源利用效率低和廢鍋流程易堵塞的問題，結(jié)合了激冷流程和廢鍋流程的優(yōu)勢，合理有效的避免了二者的缺陷；既具有高的能量回收率，同時(shí)也可防止液態(tài)熔渣激冷凝固后在下行過程中粘結(jié)在水冷管管壁及水聯(lián)箱上而堵塞通道，可保證裝置的長期穩(wěn)定進(jìn)行；
[0025]這種激冷流程和廢鍋流程相結(jié)合的方式對高溫產(chǎn)物進(jìn)行冷卻時(shí)，當(dāng)高溫產(chǎn)物從喉管出來時(shí)首先會(huì)受到激冷介質(zhì)的快速激冷，高溫產(chǎn)物中的工藝氣和液態(tài)渣都會(huì)迅速降溫，特別是將呈液態(tài)的流動(dòng)熔渣降低至流動(dòng)溫度以下使液態(tài)渣迅速凝固成固態(tài)，目的就是防止其在下行過程中粘結(jié)在水冷管上。經(jīng)過激冷之后的高溫產(chǎn)物就變成了工藝氣和固態(tài)渣，它們繼續(xù)下行通過廢鍋(由水冷裝置組成)的輻射傳熱進(jìn)一步降溫，同時(shí)工藝氣的高溫?zé)崃勘凰涔苤械难h(huán)水吸收，通過設(shè)置在水冷壁(水冷壁由水冷管組成)上端的上水聯(lián)箱和設(shè)置在水冷壁下端的下水聯(lián)箱進(jìn)行循環(huán)，副產(chǎn)飽和蒸汽；
[0026]各組水冷裝置在冷卻室內(nèi)形成高溫產(chǎn)物的流動(dòng)通道，即廢鍋通道。高溫產(chǎn)物在高溫物質(zhì)產(chǎn)生室(如燃燒室)中產(chǎn)生，經(jīng)過喉管的縮徑后以較高的速度進(jìn)入冷卻室，進(jìn)入冷卻室后先經(jīng)過激冷噴頭的直接激冷降溫至特定的溫度范圍，然后再下行經(jīng)過廢鍋的輻射傳熱降低高溫產(chǎn)物的溫度，降溫后從冷卻室的底部出口進(jìn)入下一工序，此時(shí)產(chǎn)物的溫度可以滿足后續(xù)工序的要求；
[0027]從喉管出來的高溫產(chǎn)物溫度一般在1200°C以上，而經(jīng)過激冷噴頭的激冷后，高溫產(chǎn)物的溫度會(huì)降低至約1000°C，進(jìn)而使高溫產(chǎn)物中的液態(tài)渣降低至流動(dòng)溫度以下而凝固；
[0028](2)可根據(jù)不同的煤種和工藝狀況，設(shè)置不同需求的激冷噴頭、控制激冷介質(zhì)的流量，以達(dá)到本實(shí)用新型的目的；
[0029](3)激冷噴頭沿圓周方向均勻設(shè)置的方式，可以盡量減少喉管出口的冷卻死角，對從喉管出來的高溫產(chǎn)物有盡可能大的輻射面積；
[0030](4)激冷噴頭的介質(zhì)出口段管在冷卻室內(nèi)傾斜并指向冷卻室中心軸，可以對進(jìn)入冷卻室的高溫產(chǎn)物進(jìn)行大面積噴淋，有效降低其溫度；
[0031](5)合適的角度可以使激冷噴頭對從喉管出來的高溫產(chǎn)物有盡可能大的輻射面積，減少輻射死角；
[0032](6)從噴頭的霧化角度考慮，激冷噴頭為雙流道氣液兩相噴頭更合適；且激冷噴頭為雙流道氣液兩相噴頭時(shí)，優(yōu)選水蒸汽做為氣源，可節(jié)省工藝氣的壓縮能耗；
[0033](7)導(dǎo)向頭，用于引導(dǎo)出喉管的高溫產(chǎn)物，防止高溫產(chǎn)物在出喉管后形成卷流而粘結(jié)在水平墻或水聯(lián)箱上。
【附圖說明】
[0034]圖1為本實(shí)用新型