本發明涉及煤氣化技術領域，尤其涉及一種半焦冷卻器及氣化系統。

背景技術：

煤氣化技術是一種能夠提高煤炭利用率的重要技術手段，其實質是將煤炭以煤粉的形式與氣化劑在一定的溫度和壓力下發生化學反應，使煤粉中的有機質轉化為煤氣，從而提高煤炭的利用率。

氣化系統中通常設置有半焦冷卻器，用以對煤氣化單元生成的高溫高壓半焦進行降溫。現有技術中的半焦冷卻器通常采用循環冷卻介質對半焦進行冷卻，例如圖1所示的列管式結構，高溫高壓的半焦從入口01進入殼體02，而后進入多個管道03，在管道03內流動的過程中通過管壁與管道03外的循環冷卻介質進行換熱。

由于半焦降溫后其內部的水分會冷凝出來，致使半焦變濕，變濕后的半焦容易粘附于管道03上，隨著時間的延長，半焦的流動通道最終會堵塞，導致故障多，影響系統的正常運行。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種半焦冷卻器及氣化系統，可緩解現有半焦冷卻器故障多，影響系統正常運行的問題。

為達到上述目的，本發明的實施例提供了一種半焦冷卻器，包括殼體，所述殼體上設有半焦入口，所述殼體內設有冷卻管道，從所述半焦入口進入所述殼體內的半焦可與所述冷卻管道內的冷卻介質通過所述冷卻管道的管壁進行換熱，所述殼體上還設有干燥氣輸送通道，從所述干燥氣輸送通道進入所述殼體內的干燥氣可對所述半焦進行干燥。

進一步的，所述干燥氣輸送通道為輸送管，所述輸送管包括位于所述殼體內的中心區域的第一管段，所述第一管段的底端連接有第二管段，所述第二管段固定于所述殼體上，所述第一管段的頂端開口為逐漸擴口型開口。

進一步的，所述殼體包括豎直設置的圓筒，所述逐漸擴口型開口的頂端直徑小于所述圓筒直徑的三分之一。

進一步的，所述逐漸擴口型開口的頂端設有氣體分布器。

進一步的，所述氣體分布器為上凸的弧形分布板，所述弧形分布板上設有多個均勻分布的透氣孔。

進一步的，所述氣體分布器上設有第一過濾件。

進一步的，所述第一管段和所述第二管段均為直管，且所述第一管段與所述第二管段之間的夾角大于90°。

進一步的，所述殼體上設有氣體出口，所述殼體內位于所述氣體出口處設有第二過濾件。

進一步的，所述冷卻管道為變徑螺旋型冷卻管道，所述變徑螺旋型冷卻管道豎直設置。

進一步的，所述變徑螺旋型冷卻管道中相鄰兩層之間的垂直距離大于所述變徑螺旋型冷卻管道的內徑，相鄰兩層在水平面內投影的直徑差大于所述變徑螺旋型冷卻管道內徑的2倍。

進一步的，所述半焦入口包括主入口和輔入口。

進一步的，所述主入口的內端低于或平齊于所述主入口的外端，所述輔入口的內端低于或平齊于所述輔入口的外端，且所述主入口的中心線和所述輔入口的中心線與豎直方向的夾角為30～90°。

進一步的，所述主入口為多個，多個所述主入口沿所述殼體的周向均勻分布于所述殼體上。

本發明實施例提供的半焦冷卻器，由于所述殼體上設有干燥氣輸送通道，從所述干燥氣輸送通道進入所述殼體內的干燥氣可對所述半焦進行干燥，因此可使半焦不容易粘附于冷卻管道的管壁上，從而使半焦的流動通道不容易堵塞，進而減少了半焦冷卻器的故障，也就緩解了對系統運行造成影響的問題。

本發明實施例還提供了一種氣化系統，包括煤氣化單元，所述煤氣化單元連接有上述任一技術方案中的半焦冷卻器。

進一步的，所述煤氣化單元包括煤氣化爐和與所述煤氣化爐的合成氣出口連接的分離器，所述分離器用于對氣體中攜帶的半焦進行分離；所述半焦入口為多個，多個所述半焦入口沿所述殼體的周向均勻分布于所述殼體上；所述氣化系統還包括緩沖罐，所述煤氣化爐的半焦出口、所述分離器的半焦出口以及多個所述半焦入口均與所述緩沖罐連接。

本發明實施例提供的氣化系統，由于半焦冷卻器的殼體上設有干燥氣輸送通道，從所述干燥氣輸送通道進入所述殼體內的干燥氣可對所述半焦進行干燥，因此可使半焦不容易粘附于冷卻管道的管壁上，從而使半焦的流動通道不容易堵塞，進而減少了半焦冷卻器的故障，也就緩解了對系統運行造成影響的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中半焦冷卻器的結構示意圖；

圖2為本發明實施例半焦冷卻器的結構示意圖；

圖3為本發明實施例半焦冷卻器中氣體分布器的結構示意圖；

圖4為本發明實施例半焦冷卻器中冷卻管道的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或組件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

圖2為本發明實施例半焦冷卻器的一個具體實施例，本實施例中的半焦冷卻器，包括殼體1，殼體1上設有半焦入口11，殼體1內設有冷卻管道2，從半焦入口11進入殼體1內的半焦可與冷卻管道2內的冷卻介質通過冷卻管道2的管壁進行換熱，殼體1上還設有干燥氣輸送通道3，這里的干燥氣輸送通道3可以為開設于殼體1上的輸送口，也可以為設置于殼體1上的輸送管，從干燥氣輸送通道3進入殼體1內的干燥氣可對所述半焦進行干燥。

本發明實施例提供的半焦冷卻器，由于殼體1上設有干燥氣輸送通道3，從干燥氣輸送通道3進入殼體1內的干燥氣可對所述半焦進行干燥，因此可使半焦不容易粘附于冷卻管道2的管壁上，從而使半焦的流動通道不容易堵塞，進而減少了半焦冷卻器的故障，也就緩解了對系統運行造成影響的問題。

需要說明的是，所述干燥氣為水分處于不飽和狀態的氣體，當所述干燥氣與半焦接觸時，所述干燥氣即可吸收半焦中的水分使半焦干燥。

另外，由于半焦降溫后其內部的水分會冷凝出來，致使半焦中含有大量水分，無法在高壓狀態下直接輸送利用，因此需要經閥門控制降壓，利用壓差排焦后進行集中利用，如燃燒或氣化，導致工藝過程復雜，且高壓半焦在降壓的過程中也存在大量能源的浪費，導致氣化系統的綜合能效較低，影響整體工藝過程的經濟效益。本發明實施例提供的半焦冷卻器，由于從干燥氣輸送通道3進入殼體1內的干燥氣可對所述半焦進行干燥，因此無需對半焦降壓即可直接輸送利用，從而簡化了工藝、降低了能源的浪費，進而提高了煤氣化系統的整體經濟效益。

優選的，所述干燥氣的溫度低于所述半焦，由此可使干燥氣在對半焦進行干燥的同時能夠對半焦進行降溫，從而提升了半焦冷卻器的降溫效果。

具體的，參照圖2，干燥氣輸送通道3優選為輸送管，所述輸送管包括位于殼體1內的中心區域的第一管段31，第一管段31的底端連接有第二管段32，第二管段32固定于殼體1上，第一管段31的頂端開口為逐漸擴口型開口311，干燥氣從第二管段32流入第一管段31，并從逐漸擴口型開口311流出至殼體1內，逐漸擴口型開口311的設置使得干燥氣在殼體1內更分散，從而使干燥氣能夠到達殼體1的內壁處，進而使干燥氣與半焦接觸更充分，也就提高了對半焦的干燥效果。

逐漸擴口型開口311的頂端直徑越大，對半焦下落造成的影響相應越大，另外，直徑過大時，干燥氣一旦中斷，大量半焦將會落入逐漸擴口型開口311內，容易將開口堵塞，導致再次供干燥氣時需要的動能較大，因此，本實施例中殼體1包括豎直設置的圓筒12，逐漸擴口型開口311的頂端直徑優選小于圓筒12直徑的三分之一，由此，一方面可減小對半焦下落造成的影響，另一方面可降低供干燥氣時需要的動能。

為了進一步提升對半焦的干燥效果，逐漸擴口型開口311的頂端設有氣體分布器4，氣體分布器4可使進入殼體1內的干燥氣均勻分布，從而使干燥氣與半焦的接觸更加充分，進而進一步提升了對半焦的干燥效果。

在上述實施例的基礎上，參照圖3，氣體分布器4為上凸的弧形分布板，所述弧形分布板上設有多個均勻分布的透氣孔41，干燥氣通過多個透氣孔41流出至殼體1內，上凸的弧形分布板使得半焦能夠順利下滑，從而避免了半焦的堆積。

當干燥氣中斷時，大量半焦會通過氣體分布器4上的透氣孔41進入輸送管，容易堵塞和污染輸送管，為了避免上述問題，本實施例中氣體分布器4上設有用于對所述半焦進行過濾的第一過濾件(圖中未示出)，由此可防止半焦進入輸送管，從而避免了輸送管被堵塞和污染的問題。

參照圖2，第一管段31和第二管段32均為直管，且第一管段31與第二管段32之間的夾角a大于90°，由此可降低干燥氣對輸送管內壁的沖刷應力和沖刷腐蝕性，從而延長了輸送管的使用壽命。

殼體1上設有氣體出口13，殼體1內位于氣體出口13處設有用于對所述半焦進行過濾的第二過濾件5，由此可防止氣體將殼體1內的半焦攜帶至氣體出口13處或后續的管路中，從而避免了半焦將氣體出口13或后續管路堵塞的問題。

具體的，冷卻管道2可以為迂回曲折型冷卻管道，也可以為螺旋型冷卻管道。為了增強對半焦的降溫效果，參照圖2和圖4，本實施例中冷卻管道2為變徑螺旋型冷卻管道，所述變徑螺旋型冷卻管道豎直設置，使得變徑螺旋型冷卻管道的中心軸線與半焦冷卻器的中心軸線重合，冷卻介質由管道入口21流入變徑螺旋型冷卻管道，而后由管道出口22流出，由此，相比等徑螺旋型冷卻管道，本實施例中的上下層管道錯開設置，因此可減小上層管道對下層管道的遮擋，從而增大了與半焦的有效換熱面積，進而增強了對半焦的降溫效果。

上述實施例中，半焦在變徑螺旋型冷卻管道相鄰的兩層之間流動，若相鄰兩層之間的距離過小，則會導致半焦在管間堆積，為了避免上述問題，本實施例中所述變徑螺旋型冷卻管道中相鄰兩層之間的垂直距離大于所述變徑螺旋型冷卻管道的內徑，相鄰兩層在水平面內投影的直徑差大于所述變徑螺旋型冷卻管道內徑的2倍，由此可避免相鄰兩層之間的距離過小，從而降低了半焦堆積的可能性。

殼體1包括錐形底部14，錐形底部14的中心設有半焦出口15，錐形底部14內位于半焦出口15處設有通氣錐6，通過通氣錐6向錐形底部14內輸送氣體，有利于半焦的疏松，從而避免了半焦長時間堆積造成半焦之間的空隙變小、壓實而影響半焦輸送的問題，進而保證了半焦能夠順利流入下部設備。

氣化系統中的煤氣化單元通常包括煤氣化爐和與煤氣化爐的合成氣出口連接的分離器，所述分離器用于對合成氣中攜帶的半焦進行分離。為了提高半焦的利用率，本實施例中半焦入口11包括主入口111和輔入口112，主入口111可與煤氣化爐的半焦出口連接，輔入口112可與分離器的半焦出口連接，從而將由煤氣化爐的半焦出口排出的半焦以及合成氣中夾帶的半焦充分利用，進而提高了半焦的利用率。

參照圖2，主入口111的內端低于或平齊于主入口111的外端，輔入口112的內端低于或平齊于輔入口112的外端，且主入口111的中心線和輔入口112的中心線與豎直方向的夾角b為30～90°，優選60°，由此，一方面避免了夾角過大，從而使半焦下落更順暢，另一方面避免了夾角過小，從而使進入殼體1內的半焦能夠盡早的撞擊以分散，進而提升了對半焦的降溫效果。需要說明的是，主入口111的內端為靠近殼體內部的一端，主入口111的外端為遠離殼體內部的一端；輔入口112的內端為靠近殼體內部的一端，輔入口112的外端為遠離殼體內部的一端。

進一步的，主入口111為多個，多個主入口111沿殼體1的周向均勻分布于殼體1上，由此使得進入殼體1內的半焦分布更均勻，從而使半焦撞擊后的分散效果更好。

本發明實施例還提供了一種氣化系統，包括煤氣化單元，所述煤氣化單元連接有上述任一實施例所述的半焦冷卻器。

本發明實施例提供的氣化系統，由于半焦冷卻器的殼體1上設有干燥氣輸送通道3，從干燥氣輸送通道3進入殼體1內的干燥氣可對所述半焦進行干燥，因此可使半焦不容易粘附于冷卻管道2的管壁上，從而使半焦的流動通道不容易堵塞，進而減少了半焦冷卻器的故障，也就緩解了對系統運行造成影響的問題。

進一步的，所述煤氣化單元包括煤氣化爐和與所述煤氣化爐的合成氣出口連接的分離器，所述分離器用于對氣體中攜帶的半焦進行分離；半焦入口11為多個，多個半焦入口11沿殼體1的周向均勻分布于殼體上；所述氣化系統還包括緩沖罐，所述煤氣化爐的半焦出口、所述分離器的半焦出口以及多個半焦入口11均與所述緩沖罐連接，由此可使從煤氣化爐的半焦出口排出的半焦以及從分離器的半焦出口排出的半焦先進入緩沖罐進行混合，而后再通過多個均勻分布的半焦入口11注入半焦冷卻器，從而使進入半焦冷卻器的半焦分布更均勻，進而使半焦撞擊后的分散效果更好。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。