本發明涉及一種氣化爐內的激冷結構，具體的說是一種氣化爐的水急冷結構。

背景技術：

煤化工是煤炭利用的重要方式，煤氣化則是煤化工的龍頭。隨著氣化技術的發展，以石油焦、生物質等物質為原料的干粉氣化工藝也逐漸得到了應用。固體原料以干粉狀態在氣化爐中與氣化劑在高溫下進行劇烈的化學反應，產生高溫的粗合成氣，高溫粗合成氣在降溫除塵后進入下游工序。

常見的冷卻辦法之一是使用大量的水噴淋冷卻，對高溫合成氣進行降溫處理，該工藝冷卻水用量大，產生的洗滌黑水量多，需配置處理能力較大的黑水處理系統才能保證裝置的運行，同時也增加了整個氣化裝置的投資。

現有氣化爐中激冷室通常采用激冷環隙結構對高溫合成氣進行冷卻，這種結構水流沿下降管形成液膜，與合成氣接觸時混合不均勻，需要較多激冷水才能冷卻下來，同時增加了黑水處理系統的生產負荷。。。。。。。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、激冷效率高、激冷水消耗量小、節能降耗、對環境友好、易于改造的氣化爐的水急冷結構。

技術方案包括氣化爐的激冷室，所述激冷室上方設有氣化室的下渣口，所述激冷室內設有激冷管，所述激冷管的上端與所述下渣口連接，下端位于液面以下，所述激冷管內壁的上部及中部均勻設有多個與激冷介質進口連通的激冷環，所述激冷環上沿周向均勻開有噴淋出口。

所述激冷環上均勻開有上層噴淋出口和下層噴淋出口，所述下層噴淋出口垂直向下貼在激冷管壁面上，所述上層噴淋出口傾斜向下，與激冷管的壁面呈30°～75°的夾角。

所述激冷管的內徑是下渣口內徑的1.6～3.2倍。

所述激冷環上噴淋出口的孔徑根據激冷環在激冷管上的布置位置由上至下逐級減小。

所述最上層的激冷環上噴淋出口的孔徑為4.0～5.5mm，最下層的激冷環上噴淋出口的孔徑為1.5～3.0mm。

針對背景技術中存在的問題，發明人在激冷室設計了與下渣口連通的激冷管，將氣化室內的渣氣向下引入激冷管中，同時在激冷管的上部和中部設置多個激冷環，通過激冷環的噴淋出口噴出水霧激冷合成氣，兩者劇烈換熱，有效降溫合成氣和灰渣。由于合成氣和灰渣被限制在激冷管中進行局部強制換熱，因此氣霧混合均勻、換熱效率高，有效減少了激冷水的消耗。進一步的，激冷環上的噴淋出口包括上層噴淋出口和下層噴淋出口，所述下層噴淋出口垂直向下貼在激冷管壁面上，這股噴出的激冷水可沿激冷管下流，形成一層均勻的液膜，能夠防止合成氣與激冷管直接接觸而產生局部過熱導致激冷管損壞，還可以防止合成氣中的灰渣粘附在激冷管內壁，而上層噴淋出口傾斜向下，為霧化噴頭，噴出的水霧與高溫的粗合成氣接觸混合，直接激冷，優選所述上層噴淋出口與激冷管的壁面呈30°～75°的夾角，以向下傾斜的角度噴出有利于減少合成氣的阻力降，同時該角度可使激冷水噴出的霧化液滴在下降管內具有較大的覆蓋面積，從而增強合成氣與激冷水的混合效果。

進一步的，優選激冷管的內徑為下渣口內徑1.6～3.2倍，合成氣進入激冷管后由于空間增大，增加了合成氣在激冷管中的停留時間，激冷管內存在充足的混合空間，可以強化合成氣與激冷水之間的傳質作用，充分利用水的氣化潛熱，從而進一步降低激冷介質的用量。

在保證激冷效果的前提下，為了進一步降低冷卻水的消耗，對激冷管上不同位置的激冷環上的噴淋出口的孔徑也進行了限定，考慮到合成氣由上至下溫度逐步下降，因此設計激冷環上噴淋出口的孔徑根據激冷環在激冷管上的布置位置由上至下逐級減小。優選最上層的激冷環上噴淋出口的孔徑為4.0～5.5mm，孔徑大，可噴出較多的激冷水，加速冷卻過程，使合成氣快速降溫；最下層的激冷環上噴淋出口的孔徑為1.5～3.0mm，孔徑小，可以強化激冷水的霧化效果，使霧化液滴的粒徑更小，有利于合成氣與激冷水的換熱，充分利用激冷水的潛熱，從而減少激冷水的用量。

有益效果：

本發明急冷結構可將合成氣由1300℃～1600℃快速急冷至110～200℃，較未設計該結構的氣化室相比，同樣激冷溫度下，激冷水量可減少約25％以上，從而減少了黑水處理的設備能耗，對環境友好，本發明結構簡單、激冷效率高、易于改造，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

附圖2為噴淋環仰視圖。

附圖3為噴淋環截面圖。

1-氣化室、2-噴淋環、3-激冷管、4-合成氣出口、5-黑水出口、6-激冷室、7-下渣口、8-氣化爐、9-上層噴淋出口、10-下層噴淋出口、11-激冷介質進口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步解釋說明：

參見圖1，氣化爐8的氣化室1下方為激冷室6，激冷室6上部和下部壁面分別設有合成氣出口4和黑水出口5。激冷室6的上方設有氣化室1的下渣口7，下渣口7連接激冷管3，所述激冷管3的內徑是下渣口7內徑的1.6～3.2倍。激冷管3下端位于液面以下，所述激冷管3內壁的上部及中部均勻設有多個與激冷介質進口11連通的激冷環2，所述激冷環2上沿周向均勻開有上層噴淋出口9和下層噴淋出口10，所述下層噴淋出口10垂直向下貼在激冷管3壁面上，所述上層噴淋出口9傾斜向下，與激冷管3的壁面呈30°～75°的夾角a。所述激冷環2的噴淋出口的孔徑根據激冷環2在激冷管3上的布置位置由上至下逐級減小。

所述最上層的激冷環2的噴淋出口孔徑為4.0～5.5mm，最下層的激冷環2的噴淋出口孔徑為1.5～3.0mm。

工作過程：

氣化爐8的氣化室1產生的高溫合成氣和灰渣經過下渣口7進入激冷管3，激冷水由激冷介質入口11進入噴淋環2，隨后激冷水分兩股從噴淋環2噴出，一股從上層噴淋出口9噴出，形成霧化的液滴，與高溫的粗合成氣接觸混合，進行劇烈換熱，激冷水被氣化吸收來自粗合成氣的大量的熱，有效地降低了合成氣的溫度，同時，合成氣中的灰渣被降溫冷卻，落入激冷室6底部。另一股激冷水從下層噴淋出口10噴出，沿激冷管下流，形成一層均勻的液膜，能夠防止合成氣與激冷管3直接接觸而產生局部過熱導致激冷管損壞，另一方面，激冷水沿激冷管3下流可以防止合成氣中的灰渣粘附在激冷管內壁，從而對激冷管3起到保護作用。激冷管3上部0.5～2.5m處為高溫合成氣與激冷水進行劇烈換熱的區域，由于本激冷裝置激冷管的直徑為下渣口的1.6～3.2倍，增加了合成氣在激冷管中的停留時間，激冷管內存在充足的混合空間，可以強化合成氣與激冷水之間的傳質作用，充分利用水的氣化潛熱，從而降低激冷介質的用量。降溫后的粗合成氣進入激冷室6下方的黑水液面以下，并從激冷管3底部周圍向上進入激冷室氣相空間，由于合成氣與黑水直接接觸，可以再次起到降溫的作用，同時對合成氣中的灰渣進行初步的洗滌效果，除去了合成氣中的大顆粒灰渣，降低了合成氣出口的含塵量。經過降溫冷卻和初步洗滌之后的合成氣從合成氣出口4進入下一個工序。洗滌產生的黑水則從黑水出口5進入黑水處理系統。

本發明采用噴淋環2對合成氣激冷降溫，噴出的水霧與合成氣的接觸非常充分，工藝水的潛熱得到了最大化的利用，可使激冷水量減少25％以上。同時由于噴淋環2噴出一股水沿激冷管下流，形成液膜，可以對激冷管起到良好的保護作用，延長了激冷管的使用壽命。使用本發明可以減少激冷水使用量，降低后續黑水處理系統的規模，從而降低投資和運行成本、減少工藝循環灰水的循環量，節約能耗。