一种复合结构的洗涤冷却管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种复合结构的洗涤冷却管，包括自上而下依次排布连接的洗涤冷却环、水冷壁洗涤冷却管、光管洗涤冷却管和气体分布器，且中心线同轴。本实用新型专利技术的洗涤冷却管与目前工业上使用的洗涤冷却管相比，具有对苛刻操作条件的适应性强、耐气化煤种的变化及气化条件的波动、不易烧损等特点，对于保障气化装置的长周期、安全、稳定运行的作用显著，特别适宜于大型化煤气化装置。本实用新型专利技术的洗涤冷却管可广泛应用于以含碳氢物质为原料的气流床气化激冷工艺流程。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种洗涤冷却管，特别涉及一种适用于以煤、石油焦、生物质、可燃工业废弃物等含碳氢物质为原料的气流床气化生产煤气或合成气装置中高温气体及熔渣激冷的洗涤冷却管。
技术介绍
激冷流程的气流床煤气化技术近年来已获得广泛应用，其中有代表性的为华东理工大学开发的多喷嘴对置式煤气化技术(专利号US7862632B2，ZL98110616.1，ZL01210097.8，ZL2005101114824.8，ZL200810039551.3)和美国的 Texaco 水煤浆气化技术。洗涤冷却管(即下降管)是激冷流程的气流床煤气化炉的关键部件。在洗涤冷却管中，出气化室的高温、高压、含液态熔渣的粗合成气与洗涤水接触，进行粗合成气及其所含熔渣的降温、合成气增湿、熔渣相变凝固、灰渣为水浸润等过程，使1200 1650°C的粗合成气激冷至200 300°C。洗涤冷却管内进行的热质传递过程非常剧烈。为了适应耐高温、耐熔渣侵蚀和承受剧烈的热质传递，现有激冷流程煤气化装置的洗涤冷却管采用结构简单的光管式圆筒，通过选用Incoloy 825、Incoloy 800等高等级合金材料,并依靠洗漆冷却环形成的水膜，以实现保护。但随着气化室操作负荷的提高，以及气化所使用的煤质发生波动，将导致洗涤冷却管内的操作工况进一步恶化，容易造成洗涤冷却管的水膜分布不均，进而导致烧损。洗涤冷却管的烧损直接导 致出气化炉的合成气超温，如果联锁启动及时，直接造成气化炉停车；如果联锁启动不及时，将烧损激冷室壳体，可能会发生重大安全事故。这也是困扰现有的激冷流程气流床气化长周期、安全、稳定运行的重要因素之一。特别是，当气化室工况存在波动，气化室渣口出现堵渣等问题时，将使进入洗涤冷却管的高温粗合成气存在偏流，极易烧损洗涤冷却管，导致气化炉的稳定运行存在重大安全隐患。因此，为了保证洗涤冷却管的正常使用，避免其损坏并延长其使用寿命，实现激冷流程气流床气化炉的稳定运行，有必要专利技术一种复合结构的洗涤冷却管来取代现有的洗涤冷却管。
技术实现思路
鉴于以上问题，本技术提供一种复合结构的洗涤冷却管，以克服现有技术的洗涤冷却管容易烧损、使用寿命不够理想的缺陷。本技术的构思是这样的:对于激冷流程的气流床气化装置，出气化室的高温、高压、含液态熔渣的粗合成气通过渣口进入洗涤冷却管，与通过洗涤冷却环以形成水膜形式进入的激冷水进行剧烈的热质传递，在很短的距离内(约0.5 4m)使1200 1650°C的粗合成气迅速降温。现洗涤冷却管采用光管式圆筒，如存在洗涤冷却环形成的水膜分布不均等问题，在该位置由于热负荷高等原因容易造成烧损。所设计的复合结构的洗涤冷却管，在粗合成气迅速降温和热负荷高的位置，采用水冷壁洗涤冷却管，不仅依靠洗涤冷却管内侧的水膜保护，而且水冷壁管内的水也可以保护洗涤冷却管免受损坏；在粗合成气温度相对较低的位置，采用光管式圆筒作为洗涤冷却管。本申请的专利技术人在大量研究的基础上，提出了本技术技术方案，具体如下:一种复合结构的洗涤冷却管，所述复合结构的洗涤冷却管包括自上而下依次排布连接的洗涤冷却环1、水冷壁洗涤冷却管2、光管洗涤冷却管3和气体分布器4 ;所述水冷壁洗涤冷却管2设置有入口集箱21和出口集箱22。所述水冷壁洗涤冷却管2为盘管型或列管型。所述水冷壁洗涤冷却管2的长度为0.5 5.5m,内径由进入的粗合成气及熔渣流量(即操作负荷)确定。所述水冷壁洗涤管2选用15CrMoG或相应等级的合金材料，水冷壁洗涤冷却管的水冷壁管之间设置鳍片。所述光管洗涤冷却管3是内径与所述水冷壁洗涤冷却管2的内径相等的圆筒。所述光管洗涤冷却管3的长度为1.5 7.5m，选用普通管材。光管洗涤冷却管3的下部设置气体平衡口，下缘设置齿形的气体分布器，以实现出洗涤冷却管的粗合成气的均布。出洗涤冷却管的粗合成气经激冷室液相主体空间的鼓泡、气液分离后出激冷室。所述洗涤冷却环I和所述水冷壁洗涤冷却管2以及所述水冷壁洗涤冷却管2和所述光管洗涤冷却管3之间的连接方式为焊接连接或法兰连接。所述洗涤冷却环1、水冷壁洗涤冷却管2和光管洗涤冷却管3的中心线同轴。所述的洗涤冷却 环I与气化室渣口相邻，置于水冷壁洗涤冷却管2的顶端，通过洗涤冷却环I形成激冷水水膜。离开水冷壁洗涤冷却管2的出口集箱22的液态水通过连接管道进入洗涤冷却环I。水冷壁管23内的水可使用渣水处理系统返回的灰水、后续系统(如变换系统、净化系统、合成系统等)返回的冷凝液或脱氧水、新鲜水等。水冷壁管23内的水速为I 8m/s，以实现水冷壁洗涤冷却管2自身的冷却、保护功能。本技术具有的优点:置于高温和热负荷高区域的水冷壁洗涤冷却管，可有效避免洗涤冷却管的损坏，使洗涤冷却管适用于更苛刻的环境气氛，延长其使用寿命，有力保障激冷流程气化装置运行的稳定性；采用本技术设计的洗涤冷却管，降低材质等级，节约洗涤冷却管的制造成本。附图说明图1是本技术的洗涤冷却管的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体方案进行说明。由图1可见，本技术的洗涤冷却管包括洗涤冷却环1、水冷壁洗涤冷却管2、光管洗涤冷却管3和气体分布器4，依次自上至下连接排布，且中心线同轴。出气化室的高温、高压、含液态熔渣的粗合成气和熔渣以5 30m/s的速度通过渣口，途经洗涤冷却环1，与洗涤冷却环I形成的激冷水水膜一起并流下行，首先进入水冷壁洗涤冷却管2进行激冷。水冷壁洗涤冷却管2与洗涤冷却环I相接，采用盘管型水冷壁，设置入口集箱21、出口集箱22。由入口集箱21进入的水通过水冷壁洗涤冷却管2的水冷壁管23，汇集到出口集箱22，离开出口集箱22的液态水进入洗涤冷却环1，参与激冷高温粗合成气和熔渣。水冷壁洗涤冷却管2的长度为0.5 5.5m，优选的长度为1.5 4.0m ;其内径由操作负荷优化确定。水冷壁管23内的水速为I 8m/s,优选的速度为2 6m/s。水冷壁管23材质选用15CrMoG合金材料，水冷壁管23之间设置鳍片24。离开水冷壁洗涤冷却管2区域的粗合成气，温度降至低于750°C，所含的熔渣基本凝固，进入光管洗涤冷却管3区域进一步激冷。光管洗涤冷却管3为圆筒型，其内径与水冷壁洗涤冷却管2的内径相等；长度为1.5 7.5m，优选的长度为2.5 6.0m ;选用不锈钢管材。激冷后的粗合成气通过光管洗涤冷却管3下部的气体平衡口 31和下缘的齿形气体分布器4的均布，进入激冷室的液相主体空间鼓泡，然后经气液分离后出激冷室。洗涤冷却环1、水冷壁洗涤冷却管2和光管洗涤冷却管3相互采用法兰5连接。实施例1一台日处理2500吨煤的激冷流程多喷嘴对置式水煤浆气化炉，出气化室的高温粗合成气的压力为6.5MPa，温度为1270°C，流量18235m3/h，含渣10150kg/h。采用复合结构的洗涤冷却管，洗涤冷却环的内径1150_，激冷水的流量535m3/h ;水冷壁洗涤冷却管及光管洗涤冷却管的内径1300mm。水冷壁洗涤冷却管长度4.0m，采用盘管型式；水冷壁管选用管径Φ38Χ6，材质 15CrMoG，鳍片宽度9mm ;通过水冷壁管的水为加压的脱氧水，流量35m3/h，流过水冷壁管的脱氧水进入洗涤冷却环。光管洗涤冷却管长度4.5m，材质选用316L。水冷壁洗涤冷却管与光管洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合结构的洗涤冷却管，其特征在于，所述复合结构的洗涤冷却管包括自上而下依次排布连接的洗涤冷却环（1）、水冷壁洗涤冷却管（2）、光管洗涤冷却管（3）和气体分布器（4）；所述水冷壁洗涤冷却管（2）设置有入口集箱（21）和出口集箱（22）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于广锁，王亦飞，周志杰，代正华，龚欣，王辅臣，刘海峰，梁钦锋，郭庆华，陈雪莉，许建良，李伟锋，郭晓镭，王兴军，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：实用新型
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