一种气化炉内合成气的洗涤除灰系统及方法

摘要

本公开提供了一种气化炉内合成气的洗涤除灰系统及方法，属于煤气化技术领域，该系统包括设置在气化炉内的下降管和上升管，上升管套装在下降管的外表面，在下降管的顶部设有直径大于上升管的折弯板，下降管与气化室相连接的位置设有激冷环，上升管与气汽化炉内壁之间设有分水器，分水器设置在折弯板的出口处；在气化炉内高度方向上设有至少两个环形管，环形管之间相互贯通这些环形管相互独立，顶部的环形管固定在下降管上，且顶部的环形管上设有分水器，环形管的底部均匀设有若干个高压喷嘴；环形管上连接冲洗水管路。实现了粉煤气化炉合成气在炉内在线洗涤、除尘、清理减轻激冷室、环腔内部及后续系统积灰、改善系统水质减缓系统结垢目的。

说明书

技术领域

本公开属于煤气化技术领域，具体是涉及一种气化炉内合成气的洗涤除灰系统及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前粉煤气化炉反应后的合成气经过激冷水激冷、降温洗涤后，仍然夹带着较多灰尘，容易积聚并附着在激冷室内部、环腔内，随着运行天数的延长，积灰越来越多。激冷室、环腔内以及后续系统内部积灰量的多少，影响着气化炉的运行周期及装置的稳定经济效益的发挥，为解决这一问题，除在气化烧嘴燃烧、反应控制调整外，反应后生成的合成气附带灰尘在炉内的洗涤、清理、排放也起着至关重要的作用。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了一种气化炉内合成气的洗涤除灰系统及方法，实现粉煤气化炉合成气在炉内在线洗涤、除尘、清理减轻激冷室、环腔内部及后续系统积灰、改善系统水质减缓系统结垢目的。

本公开至少一实施例提出了一种气化炉内合成气的洗涤除灰系统，包括设置在气化炉内的下降管和上升管，上升管套装在下降管的外表面，下降管的顶部与气化室相连通，所述下降管与气化室相连接的位置设有激冷环，在气化炉内沿着高度方向上设有至少两个环形管，这些环形管相互独立，顶部的环形管固定在下降管上，且顶部的环形管上设有分水器用于将从下降管与上升管之间飘出的合成气进行除水；环形管的底部圆周方向上均匀设有若干个高压喷嘴；所述环形管上连接冲洗水管路；冲洗水管路通过气化炉上的出气孔设置在外部。

进一步地，气化炉的底部连接高压惰性气体管路。

进一步地，该系统还包括设置在气化炉外部的冲洗水供水装置，所述冲洗水供水装置包括储水罐、加压泵以及加热器；储水罐的顶部连接冷凝水管路，储水罐的底部通过加压泵与加热器连接，加热器的出口通过冲洗水管路与若干个气化炉内的环形管相连通，加热器产生的加热蒸汽输送至低压蒸汽管网。

进一步地，加热器还与闪蒸罐相连通，闪蒸罐的顶部与低压蒸汽管网相连通，闪蒸罐的底部与汽化炉的气化灰水系统相连接。

进一步地，储水罐的顶部还连接脱盐水补水管。

进一步地，加热器的出口温度大于气化炉内合成气运行温度。

进一步地，加压泵的出口压力大于气化炉内合成气的运行压力。

进一步地，所述冲洗水管路设有多条，每条冲洗管路上都设有切断阀；还包括DCS控制系统，所述DCS控制系统通过控制每条切断阀上的通断实现多个气化炉间隔洗涤除灰。

本公开至少一实施例还提出了基于上述任一项所述一种气化炉内合成气的洗涤除灰系统的除灰方法，该方法包括如下过程：

气化炉内中的气体在气化室反应之后进入下降管中，通过下降管顶部的激冷环进行喷水洗尘、降温，然后沿着下降管和上升管之间的环形间隙流出进入激冷室；

进入激冷室的合成气，通过分水器分离水后，再通过上升管上下两侧环形管喷出水对合成气进行进一步除尘，同时对上升管外壁与汽化炉内壁上的积灰进行洗涤。

进一步地，定时开通设置在气化炉底部的高压惰性气体管线对激冷室内部残留积灰进行反冲。

本公开的有益效果如下：

(1)、本公开的气化炉内合成气的洗涤除灰系统在气化炉内设置至少两层环形管，在环形管的底部圆周方向上设有若干个喷头，这样可以在使得合成气在激冷室内进行进一步的洗涤除灰，同时也对激冷室的内壁和环形腔的积灰进行清洗。

(2)、本公开的洗涤除灰系统在破渣机下部配置反冲高压惰性气体管线，定时对激冷室内部残留积灰进行反冲，实现对合成气、环隙、激冷室内上下双向对夹带灰进行冲洗，达到了洗涤、除灰效果。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例提供的气化炉内合成气的洗涤除灰系统结构图；

图2为本公开实施例提供的气化炉外部的冲洗水供水装置结构图；

图3为本公开实施例提供的冲洗水供水装置中加热器与多个气化炉连接的结构示意图。

图中：1、下降管，2、上升管，3、分水器，4、激冷环，5、支撑架，6、上层洗涤喷淋分布器，7、下层洗涤喷淋器，8、破渣机，9、高压惰性气体管线，10、储水罐，101、冷凝液管道，102、脱盐水补水管，11、加压泵，12、加热器，13、闪蒸罐。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

本公开实施例提供的一气化炉内合成气的洗涤除灰系统主要包括气化炉，所述气化炉的顶部为气化室，所述气化室的底部与下降管1相连通，所述下将管的外部套装上升管2，所述上升管通过支撑架5固定在气化炉的内壁上，所述上升管与下降管之间设有环形间隙。

进一步的，在所述下降管的顶部与气化室相连接的外表面上设有一圈激冷环4，这样合成气在进入下降管的时候，通过激冷环初步对合成气进行喷水洗尘降温，降温后的合成气沿着下降管下降到底部再沿着下降管与上升管之间的间隙上升并从顶部下降管与上升管之间的间隙流出。

如图1所示，本实施例中气化炉的右侧上部设有一个出气口，同时在气化炉内高度方向上至少设有上下两层洗涤喷淋分布器，其中这两个洗涤喷淋分布器为一个环形管，在气化炉外侧有冲洗管线分别与该两层环形管连接，其中上下两侧环形管相互独立，并且上侧的环形管上固定分水器3，同时在这两个环形管的下部沿着圆周方向上均匀设有若干个高压喷头，可以通过控制上下环管各自工作，实现自上而下进行间歇式喷射洗涤，这样经过分水器中的合成气，再次通过上下两层环形管中的冲洗水冲淋下，进一步进行除尘，之后会沿着气化炉右侧上部出气孔出去继续下一步工序。

本实施例中上下两层洗涤喷淋分布器不仅可以对合成气进行除尘，同时也可以对激冷室内部的粘附的积灰进行即时冲洗，避免积灰累积，影响运行。

需要说明的就是，气化炉内部的环形管都是通过冲洗水管路经过出气孔与气化炉外部的冲洗水供水装置相连通，这样可以将冲洗水输送至环形管内。

在气化炉内的喷淋的水会积累到炉底，在所述气化炉左侧的底部设有外排管，通过该外排管将底部的积聚的水排至气化炉的气化灰水系统中，用于系统的补水，这样对气化水系统的水质进行一定的改善，系统中的水的碱度、硬度降低，有效减轻结垢现象，系统运行条件得到优化实现良性循环运行。

进一步，本实施例中的合成气炉的下部设有破渣机8，在所述合成气炉的下方增设高压惰性气体管线9，所述高压惰性气体管线9与合成气炉的内部相连通，这样定时对激冷室内部残留积灰进行反冲，从而达到减轻炉激冷室积灰、减少合成气中细灰夹带及稳定气化炉激冷室液位的目的。

如图2所示为本实施例气化炉外部连接的冲洗水供水装置，所述冲洗水供水装置主要包括储水罐10、加压泵11、加热器12、闪蒸罐13。

所述储水罐10用于储存待加热的水，所述储水罐的顶端侧壁上连接两个管道，其中一个为冷凝液管道101，考虑到气化炉一般设置在化工生产园区，园区内部不同装置或相关联装置之间的富余能耗之间的相互利用，对园区的盈利能力和综合发展，起到了较大作用。所以园区内的不同装置富余的冷凝水都可以存到储水罐；其中冷凝液管道进水管上设有调节阀，这样根据生产需要调整开度，进一步地，储水罐上另一个用来连接脱盐水补水管102，配制脱盐水补水管的目的是为了当气冷水不足的时候，通过脱盐水进行补水。

进一步，所述储水罐的出口分别连接2台加压泵，这2台加压泵的流量72m

所述加压泵的出口压力为6.0Mpa，高于合成气运行的压力3.6MPa，这样便于将气炉内的合成气中杂质冲洗掉，同时所述加压泵的出口连接回路调节阀，这样可以根据用水的情况，调整至水罐的回水量。

需要说明的就是，加热器的出口温度控制在220-230℃，稍高于炉内合成气运行温度指标220℃，这样就会避免因洗涤后造成合成气温度降低，影响后工序水汽比的调整。

进一步，如图2所示，本实施例中的加热器加热加压泵输送过来的水产生的水蒸汽可输送至低压蒸汽管网，实现热能的梯级利用。同时加热器还与闪蒸器相连通，当加热器加热水产生的冷凝液进入闪蒸器13中用于气液分离，在闪蒸器中的液体回收至气炉灰水系统中，而在闪蒸器中的低压蒸汽也被输送至低压蒸汽管网，实现热能的梯级利用。

进一步，如图3所示为本实施供水系统中的冲洗水管线控制阀组的结构图，在图中是展示了对三台气化炉进行顺序控制，当然这并不是对本申请中的限制，也可以多于或者少于三台，从加热器引出的冲洗水管路分为三条，每条冲洗水管路上设有切断阀，每条冲洗水管路连接一台气化炉，具体地，每条冲洗水管路又分成两条分支与气化炉中的上下两个环管连接，见图3，其中连接1号气化炉的切断阀2和切断阀3分别连接气化炉中的两个洗涤喷淋分布器，并且这两个切断阀统一由切断阀1控制，同样连接2号气化炉中的切断阀5和切断阀6也是连接2号气化炉中的两个洗涤喷淋分布器，这两个切断阀统一由切断阀4控制，对于3号气化炉的设置也是如此，这里就不再做过多的赘述。

上述切断阀统一由洗涤除灰系统中的DCS控制系统进行控制，具体的控制过程如下：

在DCS上设置启动按钮，每一步设置暂停按钮，当按暂停按钮后跳出顺控程序可进行手动操作。

步骤一：按启动按钮后，切断阀1得电打开，当DCS系统检测到切断阀1的开反馈信号后切断阀2得电打开，当DCS系统接受到切断阀2开反馈信号5分钟后，切断阀3得电打开，当DCS检测到切断阀3的开反馈信号后切断阀2失电关闭。

步骤二：当DCS检测到切断阀3的开反馈信号后5分钟后，切断阀4得电打开，当DCS系统检测到切断阀4的开反馈信号后切断阀5得电打开，当DCS系统检测到切断阀5的开反馈信号后切断阀3、切断阀1失电关闭。当DCS系统检测到切断阀5的开反馈5分钟后，切断阀6打开，当DCS系统检测到切断阀6的开反馈后切断阀5失电关闭。

步骤三：当DCS检测到切断阀6的开反馈信号后5分钟后，切断阀7得电打开，当DCS系统检测到切断阀7的开反馈信号后切断阀8得电打开，当DCS系统检测到切断阀8的开反馈信号后切断阀4、切断阀6失电关闭。当DCS系统检测到切断阀8的开反馈5分钟后，切断阀9打开，当DCS系统检测到切断阀9的开反馈后切断阀8失电关闭。

步骤四：当DCS检测到切断阀9的开反馈信号后5分钟后，切断阀1得电打开，当DCS系统检测到切断阀1的开反馈信号后切断阀2得电打开，当DCS系统检测到切断阀2的开反馈信号后切断阀7、切断阀9失电关闭。当DCS系统接受到切断阀2开反馈信号5分钟后，切断阀3得电打开，当DCS检测到切断阀3的开反馈信号后切断阀2失电关闭，重复以上程序，进行顺控。

通过上述控制系统可以实现在线自动控制，实现DCS自动操作，多台气化炉间歇式自动冲洗，提高操作自动化。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本公开的权利要求范围当中。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。