申请/专利权人：甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司;上海蓝滨石化设备有限责任公司

申请日：2019-04-11

公开（公告）日：2023-12-19

公开（公告）号：CN109943365B

主分类号：C10J3/48

分类号：C10J3/48;C10J3/84

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.19#授权;2019.07.23#实质审查的生效;2019.06.28#公开

摘要：一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，包括筒体和置于其中心的下降管，所述筒体和下降管之间从上到下依次安装旋流分离组件、破泡板、导向挡板及折流环板；所述下降管的底部为外扩的锥形壳体，该锥形壳体的大端下边缘接一圆环板。本发明利用下降管底部的锥形壳体和圆弧板对气体具有强制水洗除尘，利用流体沿最短路径流动的特性，强制流体在圆弧中心向四周扩散，并合理设置气体收集板、气体导流管、圆环管和旋流筒入口管的结构，使其组成的通道可保证各路气体沿等路径均匀地分配至旋流筒内，从而达到使流体均匀分布的目的，进而有效破除流体中的泡沫；而后，使夹带液滴的气体在旋流筒内进行旋流分离，最终达到气液分离的目的。

主权项：1.一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，包括筒体和置于其中心的下降管，其特征在于，所述筒体1和下降管2之间从上到下依次安装旋流分离组件6、破泡板5、导向挡板4及折流环板3；所述下降管2的底部为外扩的锥形壳体，该锥形壳体的大端下边缘接一圆环板；所述导向挡板4为两块同心圆环板，分别与下降管2外壁和筒体1内壁相连接并与上述壁面边线在轴向截面内形成角度为θ的倾斜。

全文数据：一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室技术领域本发明涉及煤气化技术领域中气流床气化炉内的激冷装置，具体指一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室。背景技术煤炭清洁、高效利用是我国能源经济可持续发展的保障，煤气化技术是煤炭清洁、高效利用的重要组成部分，而气流床气化技术是煤炭气化的关键技术之一。煤炭的气化过程是在缺氧条件下，以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气等为气化剂，在一定温度和压力条件下通过化学反应将固体煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的复杂的多相物理化学过程。其中，气化炉是为以上反应发生提供合适场所的核心设备。激冷室是保证气化炉安全、高效运行的重要组件，由激冷环、下降管和底部水浴组成，激冷环位于下降管上方，水浴位于下降管下方且下降管应伸入水浴最低液面以下部位。下降管的主要作用为引导冷却后的粗煤气和玻璃状熔渣粒进入水浴；水浴的主要作用为使冷却后的玻璃状熔渣粒沉降至容器底部并由容器底部渣口定期排出，粗煤气经水浴水洗后逸出至容器顶部的气出口。现有激冷组件中的下降管一般为直圆筒结构直接内伸至水浴之中且破泡板为垂直于下降管轴向布置，这种结构会导致气体逸出水浴后沿下降管外壁形成短路现象，这将导致粗煤气的水洗不充分、破泡效果差、气体夹带灰尘及水分严重等问题的出现。发明内容本发明提供一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，在气化炉激冷室内部设置合理的除尘、破泡和脱水组件结构，以有效破除气化炉的燃烧产物进入水浴后所产生的气泡并脱出产生合成气中的部分尘、水含量。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，包括筒体和置于其中心的下降管，所述筒体和下降管之间从上到下依次安装旋流分离组件、破泡板、导向挡板及折流环板；所述下降管的底部为外扩的锥形壳体，该锥形壳体的大端下边缘接一圆环板。所述下降管底部外扩的锥形壳体与水平方向的夹角α为：0°≤α≤180°，与竖直方向的夹角β为0°≤β≤90°。所述折流环板包括一圆环板，该圆环板的内径处带有凸缘。所述导向挡板为圆环板，其与下降管外壁和筒体内壁相连接并与上述壁面边线在轴向截面内形成角度为θ的倾斜。本发明利用结构特点对气化炉产出气体进行强制水洗以脱除气体中的灰尘；利用流体含泡沫气体沿最短路径流动的特性，强制流体在圆弧中心向四周扩散，从而达到使流体均匀分布的目的，进而有效破除流体中的泡沫；而后，使气体进入旋流筒旋流，在离心力和重量的作用下使气体中夹带的液滴分离，进而降低出口合成气中的含液量。本发明结构简单、无转动部件、性能可靠、设备紧凑、处理量大、安全可靠，特别适合气化炉激冷室内破泡、脱水、除尘使用。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为图1的立体图；图3为本发明折流环板立体结构示意图；图4为本发明破泡板立体结构示意图；图5为本发明旋流分离组件结构示意图；图6为图5的立体图。具体实施方式下面结合附图对本发明进一步说明。参见图1（图中标号16为气化炉激冷室与气化室隔板）、图2，一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，由筒体1、下降管2、折流环板3、导向挡板4、破泡板5、旋流分离组件6、气出口挡板7和气出口8组成。各组件的尺寸需根据合成气处理量确定。所述筒体1和下降管2之间从上到下依次安装旋流分离组件6、破泡板5、导向挡板4及折流环板3；所述下降管2的底部为外扩的锥形壳体，该锥形壳体的大端下边缘接一圆环板。气化炉燃烧产物通过下降管2向下流动进入激冷室筒体1底部的水浴内，合成气在下降管2底部圆环板的限制下在水浴内进行强制性水洗以去除气体中夹带的灰、尘；经过水洗后，合成气夹带泡沫向上流动的过程中依次通过折流环板3、导向挡板4、破泡板5及旋流分离组件6达到破泡脱水的目的。其中，筒体1为气化炉底部激冷室的承压壳体。下降管2顶部为圆柱形壳体，底部为外扩形锥壳体和圆环板，锥壳体大端位于最低液位（图1中标号15）以下部位；该圆环板外直径大于折流环板3的内直径。该组件用于引导气化炉的燃烧产物进入水浴并对产出气体在水浴中的流态进行约束，从而达到对气体进行强制水洗的目的，其中，通过调整如图所示α、β角角度对气体流通路径进行控制，0°≤α≤180°、0°≤β≤90°。参照图3，折流环板3包括一圆环板，该圆环板的内径处带有凸缘，或直接由圆形环板组成，其外边缘与筒体1内壁连接，该组件作用为使经水浴中逸出的气体流动方向发生改变且在凸缘A处向上流动。导向挡板4为两块同心圆环板，分别与下降管2外壁和筒体1内壁相连接并与上述壁面边线在轴向截面内形成角度为θ的倾斜，该组件用于引导吸附在下降管2外壁和筒体1内壁面处的气体向下降管2外壁和筒体1内壁组成的环空间中心流动，避免出现气体短路现象。参照图4，破泡板5为圆弧形环状壳体，圆弧形环状壳体表面设置有若干带锯齿的孔气体通道，圆弧形环状壳体内外缘处分别与筒体1内壁和下降管2外壁连接，该组件的结构特点为其在装置轴向的截面为圆弧形，圆弧中心点在下降管2外壁和筒体1内壁组成的环空间中心线上且与折流环板3的凸缘A重合，主要用于对燃烧产物进入水浴后所产生的气泡进行破除。参照图5、6，所述旋流分离组件6包括气体导流管11，该气体导流管11的上端和圆环管12贯通，下端和气体收集板10贯通，旋流筒入口管13下端和圆环管12贯通，上端和旋流筒14切向贯通，降液管9为圆形或半圆形钢管，其一端连接至气体收集板10底部边缘处，另一端伸至最低液位以下且低于下降管2最低端位置，降液管9的数量与规格由合成气处理量及含液量确定；该组件主要用于引导旋流分离出的液体至水浴内。气体收集板10为与破泡板5具有相同规格尺寸的圆弧形环状壳体，圆弧形环状壳体表面设置有与气体导流管11连接的椭圆孔，其作用为收集破泡后的气体至旋流筒14。气体导流管11为圆形钢管焊接组成的类似”从”字形结构，底端与气体收集板10连接，顶端与圆环管12连接，其结构特点可保证下降管2外壁和筒体1内壁组成的环空间内各路气体按完全相等的路径汇聚至圆环管12。圆环管12为钢管围成的圆环形状，其作用为在保证下降管2外壁和筒体1内壁组成的环状空间内各路气体按完全相等的路径汇聚后再均匀的分配至旋流筒14。旋流筒入口管13为钢管弯制或钢管与管件焊接组成，其一端连接至圆环管12顶部，另一端连接至旋流筒14，其结构特点为：与旋流筒14连接段为切向进入旋流筒14圆筒，用以使气体在进入旋流筒14圆筒后发生旋流。旋流筒14是由上部圆筒和下部锥段焊接组成，其作用为使气体在该空间内受到重力和离心力共同作用下发生气液分离，其内部是否设置导流装置和顶部是否加设盖板需根据介质的特性进一步考虑；所述筒体1上部开有气出口8，气出口8处设置气出口挡板7，该气出口挡板7为底部密封的半圆柱形薄壳结构，用于强制使合成气通过该挡板顶部进入气出口8后排出气化炉。本发明的工作原理：参见图1，气化炉燃烧产物为合成气粗煤气和煤渣，此燃烧产物通过下降管2向下流动进入激冷室筒体1底部的水浴内，以上介质进入水浴后将产生大量泡沫。在介质进入水浴后，煤渣继续向下沉淀，而合成气则是在下降管2底部环板的限制下在水浴内进行强制性水洗以去除气体中夹带的灰、尘；经过水洗后，气体裹挟大量泡沫、水分和部分灰尘向激冷室筒体1上部运动。在气体上升过程中，受到折流环板3的阻挡，只能由发生水平运动，从而增加了气体水洗过程的路径，直至气体运动至折流环板3的凸缘A所在环面后，气体继续向激冷室筒体1上部运动。合成气夹带泡沫向上流动的过程中，遵循按最短路径流动的公理。为充分破除气体中的泡沫，设置圆弧形环状破泡板5，使气体在圆弧形环状破泡板5圆心处沿图示虚线方向充分扩散至破泡板5，气体通过破泡板5时，泡沫被破泡板5孔通道上的锯齿刺破，从而达到破除合成气夹带泡沫的目的，为充分破除泡沫，可视实际情况设置多组破泡板5。气体通过破泡板5后夹带大量水分向激冷室筒体1上部运动，在经过导向挡板4时，可将吸附在下降管2外壁和筒体1内壁面处的气体引导向下降管2外壁和筒体1内壁组成的环空间中心处流动，避免出现气体短路现象；气体向激冷室筒体1上部运动直至被气体收集板10收集并通过气体导流管11按等路径均匀的汇聚至圆环管12内，而后再由旋流筒入口管13均匀的分配至各个旋流筒14内进行旋流气液分离；分离后的气体继续向激冷室筒体1上部运动经由气出口挡板7、气出口8后排出气化炉；分离后的液体由旋流筒14底部排出并经降液管9返回筒体1底部水浴内。因上述液体的流动将吸附、夹带部分气体内的尘返回至筒体1底部水浴内，从而有利于降低出口处合成气的含尘量。

权利要求：1.一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，包括筒体和置于其中心的下降管，其特征在于，所述筒体1和下降管2之间从上到下依次安装旋流分离组件6、破泡板5、导向挡板4及折流环板3；所述下降管2的底部为外扩的锥形壳体，该锥形壳体的大端下边缘接一圆环板。2.根据权利要求1所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述下降管2底部外扩的锥形壳体与水平方向的夹角α为：0°≤α≤180°，与竖直方向的夹角β为0°≤β≤90°。3.根据权利要求1所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述折流环板3包括一圆环板，该圆环板的内径处带有凸缘。4.根据权利要求1所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述导向挡板4为圆环板，其与下降管2外壁和筒体1内壁相连接并与上述壁面边线在轴向截面内形成角度为θ的倾斜。5.根据权利要求1所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述破泡板5为圆弧形环状壳体，其圆弧形环状壳体表面设置有若干带锯齿的孔。6.根据权利要求5所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述圆弧形环状壳体的截面为圆弧形，该圆弧中心点在下降管2外壁和筒体1内壁组成的环空间中心线上且与折流环板3的凸缘上端面重合。7.根据权利要求1所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述旋流分离组件6包括气体导流管11，该气体导流管11的上端和圆环管12贯通，下端和气体收集板10贯通，旋流筒入口管13下端和圆环管12贯通，上端和旋流筒14切向贯通；降液管9一端连接至气体收集板10底部边缘处，另一端延伸至激冷室筒体1底部的水浴最低液位以下且低于下降管2最低端位置。8.根据权利要求1所述的一种具有除尘、破泡、脱水装置的气化炉激冷室，其特征在于，所述筒体1上部开有气出口8，气出口8处设置气出口挡板7，该气出口挡板7为底部密封的半圆柱形薄壳结构。

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