一种有效解决现有激冷环装置中存在的因高温气流冲刷破坏下降管表面水膜而造成的下降管干烧变型等问题的新型气化炉激冷环,包括激冷水进口、外膜激冷水腔、内膜激冷水腔、内旋液环、外膜覆液环、下降管、过水孔,连接在外膜激冷水腔上的激冷水进口与外膜激冷水腔在水平方向和垂直方向均成45°倾角,激冷水进口与外膜激冷水腔连接部位的下面有外膜覆液环,下降管的内壁上有内膜激冷水腔,内膜激冷水腔在开口处连接有内旋液环,位于外膜激冷水腔和内膜激冷水腔内部的下降管上面有过水孔。本发明结构加快了腔体内的激冷水与气化炉炉膛内的热量交换,可以进一步降低气化炉锥底的运行温度,强化了对下降管的保护作用。
1.一种新型气化炉激冷环,其特征在于:包括激冷水进口(1)、外膜激冷水腔(2)、内膜激冷水腔(3)、内旋液环(4)、外膜覆液环(5)、下降管(6)、过水孔(7),连接在外膜激冷水腔(2)上的激冷水进口(1)与外膜激冷水腔(2)在水平方向和垂直方向均成45°倾角,激冷水进口(1)与外膜激冷水腔(2)连接部位的下面有外膜覆液环(5),外膜覆液环(5)与下降管(6)之间形成环隙,下降管(6)的内壁上有内膜激冷水腔(3),内膜激冷水腔(3)在开口处连接有内旋液环(4),内旋液环(4)与下降管(6)形成环隙,位于外膜激冷水腔(2)和内膜激冷水腔(3)内部的下降管(6)上面有过水孔(7)。
2.根据权利要求1所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的外膜覆液环(5)与下降管(6)之间形成的环隙尺寸为5~8mm,外膜覆液环(5)高度50~100mm。
3.根据权利要求2所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的环隙尺寸为6mm,外膜覆液环(5)高度60mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的过水孔(7)的尺寸为Φ33mm,共计24个。
5.根据权利要求1所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的内旋液环(4)与下降管(6)形成的环隙尺寸为2~5mm,内旋液环(4)厚度介于15~25mm之间。
6.根据权利要求5所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的内旋液环(4)与下降管(6)形成环隙尺寸为2mm,内旋液环(4)厚度是15mm。
7.根据权利要求1所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的内旋液环(4)与下降管(6)相对的一面设有导流槽,导流槽横截面尺寸为8×8mm,导流槽的间距为15~30mm且均匀布置,导流槽螺旋角介于0°~90°,内旋液环(4)高度为100~300mm。
8.根据权利要求7所述的一种新型气化炉激冷环,其特征在于:所述的导流槽的间距为15mm,导流槽螺旋角为35度,内旋液环(4)高度是200mm。技术领域
本发明涉及一种水煤浆气化炉或粉煤气化炉的激冷装置。
背景技术
水煤浆或粉煤加压气化技术是洁净煤气化技术的重要组成部分。通过气化将煤炭变成富含CO和H₂的有效气体,广泛应用于化工、电力、炼油、冶金等领域。水煤浆气化炉和干煤粉气化炉是煤气化过程的关键设备,炉膛内形成的高温合成气从炉膛通过渣口、激冷环、下降管进入激冷室水域进行激冷。激冷环是连接气化炉炉膛直接承受高温合成气冲刷的重要部件,激冷环本身还承担着对下降管形成保护水膜的任务,保护水膜对于下降管的寿命至关重要,激冷环的运行状况对于气化炉的长周期运行具有重要意义。现有的激冷环通常包含激冷液进口、激冷环腔、激冷液出口、下降管等部分组成,由于激冷环只在下降管内侧形成水膜,且水膜分布不均匀,运行中由于高温气流冲刷经常出现下降管干烧变型的情况。
发明内容
本发明的目是有效解决现有激冷环装置中存在的因高温气流冲刷破坏下降管表面水膜而造成的下降管干烧变型等问题,增加换热量,提供一种安全有效的气化炉激冷环装置。为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种新型气化炉激冷环,其特征是:包括激冷水进口、外膜激冷水腔、内膜激冷水腔、内旋液环、外膜覆液环、下降管、过水孔,连接在外膜激冷水腔上的激冷水进口与外膜激冷水腔在水平方向和垂直方向均成45°倾角,激冷水进口与外膜激冷水腔连接部位的下面有外膜覆液环,外膜覆液环与下降管之间形成环隙,下降管的内壁上有内膜激冷水腔,内膜激冷水腔在开口处连接有内旋液环,内旋液环与下降管形成环隙,位于外膜激冷水腔和内膜激冷水腔内部的下降管上面有过水孔。根据所述的一种新型气化炉激冷环,其特征是:所述的外膜覆液环与下降管之间形成的环隙尺寸为5~8mm,外膜覆液环高度50~100mm。根据所述的一种新型气化炉激冷环,其特征是:所述的环隙尺寸为6mm,外膜覆液环高度60mm。根据所述的一种新型气化炉激冷环,其特征是:所述的过水孔的尺寸为Φ33mm,共计24个。根据所述的一种新型气化炉激冷环,其特征是:所述的内旋液环与下降管形成的环隙尺寸为2~5mm,内旋液环厚度介于15~25mm之间。根据所述的一种新型气化炉激冷环,其特征是:所述的内旋液环与下降管形成环隙尺寸为2mm,内旋液环厚度是15mm。根据所述的一种新型气化炉激冷环,特征是:所述的内旋液环与下降管相对的一面设有导流槽,导流槽横截面尺寸为8×8mm,导流槽的间距为15~30mm且均匀布置,导流槽螺旋角介于0°~90°,内旋液环高度为100~300mm。根据所述的一种新型气化炉激冷环,特征是:所述的导流槽的间距为15mm,导流槽螺旋角为35度,内旋液环高度是200mm。本发明结构加快了腔体内的激冷水与气化炉炉膛内的热量交换,可以进一步降低气化炉锥底的运行温度。激冷水分两路:一路通过内旋液环与下降管之间的环隙在下降管内壁形成保护水膜,另一路激冷水通过外膜覆液环与下降管之间的环隙在下降管外面形成下降的保护水膜,增加了换热效果,强化了对下降管的保护作用。
附图说明
图1本激冷环装置的结构示意图。图2激冷环俯视图。图3内旋液环展开图。图4环隙结构详图。附图中:1、激冷水进口;2、外膜激冷水腔;3、内膜激冷水腔;4、内旋液环;5、外膜覆液环;6、下降管;7、过水孔;8、导流槽。
具体实施方式
如图1所示,本发明激冷环装置,主要由激冷水进口1、外膜激冷水腔2、内膜激冷水腔3、内旋液环4、外膜覆液环5、下降管6、过水孔7等部分组成。其特征是:激冷水由激冷水进口1沿45°倾角进入外膜激冷水腔2在腔内迅速旋转。激冷水分两路:一路激冷水通过外膜覆液环5与下降管6之间的环隙在下降管外面形成下降的保护水膜;另一路通过过水孔7进入内膜激冷水腔3,再通过内旋液环4与下降管6之间的环隙在下降管6内壁形成保护水膜,由于内旋液环4的旋流作用,下降管6内壁的保护水膜与水平方向成65°旋转向下流动。下降管6内外均形成水膜,增加了换热效果,强化了对下降管的保护作用。如图2所示,激冷水进口1与外膜激冷水腔2在水平方向和垂直方向均成45°倾角。激冷水进口1在竖直平面投影与外膜激冷水腔2的夹角为45度,激冷水进口1在水平面上投影与外膜激冷水腔2之间夹角(激冷水进口1与外膜激冷水腔2连接部位的切线)为45度。如图4所示,其特征在于外膜覆液环5与下降管6形成环隙,环隙尺寸5~8mm,优选为6mm。外膜覆液环5高度50~100mm,优选高度为60mm。过水孔7尺寸Φ33mm,总计24个,按圆周均布。如图4所示,所述内旋液环4与下降管6形成环隙,环隙尺寸2~5mm,优选为2mm。所述内旋液环4厚度不小于15mm,在15~25mm之间,本发明优选为15mm。如图3所示,其特征在于所述内旋液环4与下降管6靠近的端面设有导流槽8,导流槽8尺寸8×8mm,间距15~30mm均布,本发明优选为15mm。如图3所示,其特征在于所述导流槽8倾斜角度在0°~90°之间,本发明优选为按水平方向65°设置。下面结合附图1~4对本发明的具体工作过程介绍如下:激冷水通过激冷水进口1进入外膜激冷水腔2,激冷水进口1在垂直与水平方向均采用45°倾角。如图2所示,45°的倾角设计可以使进入外膜激冷水腔2内的激冷水在腔内迅速旋转,防止了激冷水在外膜激冷水腔2内形成灰垢沉积,同时激冷水的快速旋转也加快了腔体内的激冷水与气化炉炉膛的热量交换,可以进一步降低气化炉锥底的运行温度,防止了局部死角的产生。激冷水在外膜激冷水腔内分两路。一路通过外膜覆液环5与下降管6之间6mm的间隙向下流在下降管外壁形成保护水膜。老式的激冷环由于没有外层水膜的设计,容易造成下降管6外壁直接与高温的合成气接触,从而导致下降管6的高温变型。外壁保护水膜的设计起到保护下降管6和增加换热效果的作用。原有激冷环结构中,激冷水通过激冷水腔底侧钢板和下降管6之间的间隙而形成水膜,由于激冷水的压力释放作用,很容易造成激冷水穿过缝隙后形成喷溅。为了更好的形成外壁保护水膜,防止激冷水的喷溅,如图4所示,在下降管6外面设置了高度为60mm的外膜覆液环5,通过外膜覆液环5的压覆作用,有利于在下降管6的外壁形成均匀的水膜。另一路激冷水通过24个直径Φ33的过水孔7进入内膜激冷水腔3,通过内旋液环4与下降管6之间的导流槽8和2mm的间隙,激冷水顺着下降管6内壁旋转向下,在下降管内壁形成旋转的水膜。如图3所示,内旋液环4设有与水平方向成65°的8×8mm的导流槽8,间隔15mm均布,由于内旋液环4的旋流作用,下降管6内壁的保护水膜与水平方向成65°旋转向下流动。为了强化内旋液环4的导流作用,内旋液环4的高度优选为200mm,激冷水从内旋液环4流出后由于惯性作用继续沿下降管内壁旋转向下流动。高温合成气的冲刷作用是破坏下降管水膜的重要原因,气化炉实际运行中经常碰到由于下降管6水膜破坏造成下降管6温度升高导致下降管6高温变型的事故,严重影响了气化炉的长周期稳定运行。激冷水的旋转作用自动修复了由于高温合成气的冲刷作用而破坏的下降管水膜,保证了下降管6的正常运行。