一种合成气冷却的设备和方法技术

一种合成气冷却的设备和方法，经气化炉产生的高于煤灰熔点的携带飞灰的合成气经过辐射废锅4初步降温至灰熔点附近，经高温对流废锅降温至700℃-900℃，进入低温对流废锅，降温至300℃-400℃，经过低温换热器降温至200～300度；在辐射废锅底部布置有喷入除焦剂的喷嘴，除焦剂通过喷嘴3进入辐射废锅，抑制高温对流废锅入口结焦，低温对流废锅入口布置有吹灰器和敲击器，保证废锅的连续稳定运行；本发明专利技术合成气降温过程均是通过换热器降温，无需通过激冷煤气或激冷水降温，从而大大降低废锅、干法除尘和洗涤单元的处理煤气流量，降低设备尺寸和造价，降低气化装置能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤制高温合成气冷却
，具体涉及一种高温含灰合成气冷却的装置和方法。
技术介绍
当煤或者其他含碳燃料，在氧气或含氧气体的存在下，能够发生气化反应，生产含有大量一氧化碳和氢气，及少量二氧化碳、氮气和其他气体的合成气，该合成气能够作为化工行业的原料、也可作为清洁燃料，或者制取清洁燃料，具有广泛的用途。目前成熟的煤气化技术按照化学工程特征可分为固定床、流化床和气流床三种，其中气流床气化炉是一种快速气化反应，煤粉颗粒在气化反应器中，处在高温和充足气化剂条件下，能够快速反应生成合成气。在气流床气化反应过程中，煤所含有的所有各种类型的无机物质都会以灰分形式剩存下来，由于采用液态排渣工艺，气化炉反应区温度高于灰熔点温度，因此，气化炉产生的合成气温度在1500度左右，携带的进入下游设备的灰颗粒以液态形式存在。在化工、钢铁、发电等行业，对于气化炉制取的合成气，下游用户需要的合成气温度为常温，因此，高温合成气需要通过一定的方法和设备冷却，才能够满足下游用户的要求。目前高温合成气冷却的主流方法有两种，即激冷工艺和废锅工艺，激冷工艺即是在气化炉出口喷入冷水，和高温合成气直接接触混合冷却，此工艺高温合成气的热量仅用于加热冷水，使其变为水蒸气，增加了合成气水含量，高温合成气的显热未能充分利用，存在能量的浪费，气化炉热效率低。废锅工艺即通过换热器将高温合成气温度降低，合成气显热转移至冷却水，产生中压蒸汽，此工艺充分利用了合成气的显热，副产高品质蒸汽。目前成熟的废锅工艺有壳牌的废锅热回收工艺，该工艺是将气化炉产生的1500度左右的高温煤气先与下游返回的激冷煤气混合降温至700～800度，然后通过对流废锅将煤气降温至340度，经过洗涤塔进一步降温至170度左右，大部分送出界区，小部分作为激冷煤气，返回与高温煤气混合。壳牌工艺激冷煤气流量是气化炉产生煤气流量的1.2～1.4倍，因此，下游废锅、干法除尘和湿法洗涤单元的处理煤气流量大，设备投资高，激冷气压缩机功耗和投资高。总之，目前的废锅工艺，高温煤气在1500度至800度区间的热量难以用设备回收，需通过激冷煤气返气冷却，造成了设备投资和能耗高的问题，这是由于高温煤气携带有粘性的灰，粘性的灰易粘结于废锅受热面管壁上，堵塞废锅合成气通道造成的。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种合成气冷却的设备和方法，合成气降温过程均是通过换热器降温，无需通过激冷煤气或激冷水降温，从而大大降低废锅、干法除尘和洗涤单元的处理煤气流量，降低设备尺寸和造价，降低气化装置能耗。一种合成气冷却的设备，包括与气化炉1连通的辐射废锅4，辐射废锅4出口连通高温对流废锅7入口，高温对流废锅7出口通过传导段8依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温换热器13；所述辐射废锅4底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴3；所述高温对流废锅7入口处布置有第一吹灰器6；所述低温对流废锅入口处布置有第二吹灰器10，同时布置有敲击器9。所述气化炉1、辐射废锅4、第一吹灰器6、高温对流废锅7、传导段8、低温对流废锅和低温换热器13均置于壳体2内。所述合成气冷却的设备由耐高温耐腐蚀水管制作而成，水管通过工质水冷却。所述辐射废锅4由水冷壁围成，水冷壁表面无耐火材料，水冷壁管内有冷却水。所述高温对流废锅7为多层水冷壁盘管，水冷壁盘管内有冷却水。所述多个低温对流废锅为两个，分别为第一低温对流废锅11和第二低温对流废锅12。所述气化炉1为圆筒形，多个煤粉烧嘴布置在气化反应区下部。上述所述合成气冷却的设备进行合成气冷却的方法，包括如下步骤：步骤1:气化炉1产生的高温合成气经过辐射废锅4初步降温至灰熔点附近；合成气和水冷壁在辐射废锅中进行热交换，主要的换热方式是辐射换热，水冷壁管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽；步骤2：合成气在高温对流废锅7降温至700℃-900℃；高温合成气在水冷壁盘管间隙流过，与水冷壁进行热交换，主要的换热方式是对流换热，水冷壁盘管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽；除焦剂通过喷嘴3进入气化炉1内，改变合成气携带灰的粘结特性，抑制焦在废锅入口粘结；当高温对流废锅7入口积灰时，第一吹灰器6利用吹灰工质将灰吹除；步骤3:降低至800度的合成气经传导段8进入低温对流废锅，合成气在低温对流废锅降温至300℃-400℃；步骤4:合成气进一步在低温换热器13中降温至200～300度，低温换热器13产生中低压蒸汽。所述辐射废锅4、高温对流废锅7和低温对流废锅共用相同的汽水系统，产生同规格的中压蒸汽。和现有技术相比较，本专利技术具备如下优点：气化炉产生的合成气通过换热器降低温度,无需激冷煤气或者激冷水系统，热量回收充分，气化炉热煤气效率高；系统简单，设备尺寸相对小，装置造价降低；辐射废锅和对流废锅不易积灰，设备运行稳定性好；采用多级换热器，副产蒸汽品质高。附图说明图1为合成气冷却的设备简图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：如图1所示，本专利技术一种合成气冷却的设备，包括与气化炉1连通的辐射废锅4，5为辐射废锅水冷壁，辐射废锅4出口连通高温对流废锅7入口，高温对流废锅7出口通过传导段8依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温换热器13；所述辐射废锅4底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴3；所述高温对流废锅7入口处布置有第一吹灰器6；所述低温对流废锅入口处布置有第二吹灰器10，同时布置有敲击器9。本专利技术合成气冷却的设备进行合成气冷却的方法具体如下：辐射废锅4将高温合成气温度降低至灰熔点附近。辐射废锅4是由水冷壁围成，合成气和水冷壁在辐射废锅中进行热交换，主要的换热方式是辐射换热，水冷壁表面无耐火材料，水冷壁管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽。高温对流废锅7将合成气温度降低至700℃-900℃。高温对流废锅在辐射废锅上部布置有多层水冷壁盘管，高温合成气在水冷壁盘管间隙流过，与水冷壁进行热交换，主要的换热方式是对流换热，水冷壁管内有冷却水，吸收合成气向水冷壁辐射的热量，产生中压蒸汽。为防止高温对流废锅7入口结焦，在辐射废锅4下部布置有多个喷嘴3，除焦剂通过喷嘴进入气化炉内，改变合成气携带灰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成气冷却的设备，其特征在于：包括与气化炉(1)连通的辐射废锅(4)，辐射废锅(4)出口连通高温对流废锅(7)入口，高温对流废锅(7)出口通过传导段(8)依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温换热器(13)；所述辐射废锅(4)底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴(3)；所述高温对流废锅(7)入口处布置有第一吹灰器(6)；所述低温对流废锅入口处布置有第二吹灰器(10)，同时布置有敲击器(9)。

【技术特征摘要】
1.一种合成气冷却的设备，其特征在于：包括与气化炉(1)连通的辐射
废锅(4)，辐射废锅(4)出口连通高温对流废锅(7)入口，高温对流废锅(7)
出口通过传导段(8)依次连通多个低温对流废锅，低温对流废锅出口连通低温
换热器(13)；所述辐射废锅(4)底部对称均布多个加入除焦剂的喷嘴(3)；
所述高温对流废锅(7)入口处布置有第一吹灰器(6)；所述低温对流废锅入口
处布置有第二吹灰器(10)，同时布置有敲击器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于：所述气化
炉(1)、辐射废锅(4)、第一吹灰器(6)、高温对流废锅(7)、传导段(8)、
低温对流废锅和低温换热器(13)均置于壳体(2)内。
3.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于：所述合成
气冷却的设备由耐高温耐腐蚀水管制作而成，水管通过工质水冷却。
4.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于：所述辐射
废锅(4)由水冷壁围成，水冷壁表面无耐火材料，水冷壁管内有冷却水。
5.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于：所述高温
对流废锅(7)为多层水冷壁盘管，水冷壁盘管内有冷却水。
6.根据权利要求1所述的一种合成气冷却的设备，其特征在于：所述多个
低温对流废锅为两个，分别为第一低温对流废锅(11)和第二低温对流废锅(12)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡志阳，
申请(专利权)人：胡志阳，
类型：发明
国别省市：山东;37