專利名稱：用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣化爐裝置領(lǐng)域，尤其涉及用于氣化爐激冷室的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的激冷室主要由激冷環(huán)、下降管、液池等組成。氣化室產(chǎn)生的高溫合成氣主要通過與激冷環(huán)和下降管中的激冷水之間強(qiáng)烈的傳熱與傳質(zhì)來實(shí)現(xiàn)激冷降溫過程。被激冷降溫后的氣體在液池內(nèi)通過下降管從液面下排出。在此過程中，氣體與水直接接觸發(fā)生熱量、質(zhì)量以及動(dòng)量的交換。通過該過程氣體得到了進(jìn)一步的冷卻增濕和凈化，從而滿足后續(xù)工段的需要，并將熔融渣冷卻后沉積，實(shí)現(xiàn)氣渣分離，達(dá)到降溫、除塵的目的。因此，激冷室是氣化爐冷卻系統(tǒng)中的重要裝置，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行于高溫復(fù)雜條件下。目前，國(guó)內(nèi)投入運(yùn)行的氣化爐中都存在激冷室的下降管(或稱為冷卻管)被高溫?zé)龘p而被迫停運(yùn)、多次對(duì)冷卻管及其附件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)都不能從根本上解決其高溫?zé)龘p的問題。此外，還存在激冷后的合成氣溫度高、帶灰?guī)畤?yán)重等問題，給后系統(tǒng)的除塵洗滌帶來難度。而且在帶灰非常嚴(yán)重時(shí)，灰塵很快就會(huì)在激冷室上部耐火磚支撐板熱電偶測(cè)溫處結(jié)成灰塊，以致測(cè)溫滯后或者假指示等問題，從而嚴(yán)重影響氣化爐的正常運(yùn)行。產(chǎn)生上述向題的一個(gè)主要原因是溫度高達(dá)900 1400°C的高溫合成氣沒有與水充分接觸，從而減小了合成氣與水的接觸面積而導(dǎo)致傳熱傳質(zhì)效果不佳所造成的。為解決上述向題
北京航天石化技術(shù)裝備工程公司公布了 《一種氣化爐激冷環(huán)》的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?200610137885. 5，
公開日為 2007 年 4 月 11 日。其結(jié)構(gòu)為一種氣化爐激冷環(huán)，包括外環(huán)管、內(nèi)環(huán)管、激冷液分配室、下降管和冷卻液輸送管，外環(huán)管和內(nèi)環(huán)管之間為激冷液分配室，冷卻液輸送管和激冷液分配室連接，內(nèi)環(huán)管固定在下降管上，外環(huán)管內(nèi)表面為內(nèi)螺紋形式。在外環(huán)管下半部的半環(huán)面上打有均勻分布的小孔可以使得一部分激冷液直接噴入合成氣主流對(duì)合成氣進(jìn)行激冷降溫，此措施加快了合成氣的激冷速度，能夠進(jìn)一步快速降低激冷室入口段的合成氣溫度。其缺點(diǎn)是并不能很好的破除激冷液中的氣泡和減小氣泡尺寸，因此，對(duì)合成氣的降溫效果不好，仍然易對(duì)下降管造成髙溫?fù)p壞，且合成氣帶灰、帶水仍然很嚴(yán)重。北京航天石化技術(shù)裝備工程公司公布了 《一種降低氣化爐合成氣帶水量的裝置》 的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?00610137887.4，
公開日為2007年7月11日。
其結(jié)構(gòu)為包括下降管和爐殼，還包括支撐板和固定在支撐板上的水分離擋板，支撐板水平放置在下降管與爐殼之間的環(huán)形空間內(nèi)，且支撐板的兩側(cè)分別與下降管與爐殼固定。 同時(shí)在下降管與爐殼之間的環(huán)形空間內(nèi)安裝3 6層水分離擋板，合成氣在通過水分離擋板時(shí)再次降低了合成氣的流速，從而進(jìn)一步降低了合成氣中的液體夾帶量。
其缺點(diǎn)是除水分離擋板安裝工藝復(fù)雜外，更主要是分離擋板間仍然有較大的固定間隙。因此，并不能很好的破除激冷液中的氣泡和減小氣泡尺寸，對(duì)合成氣的降溫效果不好，仍然易對(duì)下降管造成髙溫?fù)p壞，且合成氣帶灰、帶水仍然很嚴(yán)重。東南大學(xué)公布了 《煤氣化爐激冷環(huán)旋轉(zhuǎn)噴水強(qiáng)化冷卻裝置》的實(shí)用新型專利，申請(qǐng)?zhí)?0062007^50. 3，于2007年7月18日公開。該裝置包括激冷環(huán)、入水管、傾斜噴水管、 環(huán)形槽縫和下降管構(gòu)成。其目的是增加合成氣與水的接觸面積，同時(shí)增加了合成氣在下降管內(nèi)流程，增長(zhǎng)合成氣在下降管中的停留時(shí)間，并對(duì)抑止下降管內(nèi)壁水膜的斷裂產(chǎn)生作用，使傳熱得到強(qiáng)化。其缺點(diǎn)是對(duì)強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)效果的改善和提髙都不大。不能較好的解決激冷室下降管被高溫?zé)龘p的問題，以及仍然會(huì)存在激冷后的合成氣溫度高、帶灰?guī)畤?yán)重等問題。通過用傳熱、傳質(zhì)的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算與分析結(jié)果也表明氣泡與水接觸的降溫主要是在初始 1秒內(nèi)氣泡降溫劇烈。因此，增長(zhǎng)氣泡(合成氣)在液池中的停留時(shí)間對(duì)氣體的冷卻效果并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置。該裝置安裝在激冷室的下降管上，并可在激冷池水中浮動(dòng)旋轉(zhuǎn)而使破泡構(gòu)件能覆蓋在整個(gè)鼓泡區(qū)域，增大破泡面積，并利用該裝置上的破泡構(gòu)中通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式而加大破泡效果，減小氣泡尺寸而增大合成氣與水的接觸面積，使傳熱得到強(qiáng)化并增強(qiáng)激冷水的對(duì)流傳熱能力，提高降溫效果，減輕合成氣高溫對(duì)下降管的高溫?zé)龘p，并減少合成氣的帶水、帶灰。此外，利用該裝置在激冷水池中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流，使熔渣顆粒不斷碰撞，發(fā)生聚并，而快速的集中沉積到激冷室下部的黑水區(qū)排走，進(jìn)一步減少合成氣帶灰，以及強(qiáng)化降溫效果。為后置工序的運(yùn)行提供保障，減少事故的發(fā)生，提高氣化爐運(yùn)行效率。本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
包括浸于池水中的破泡構(gòu)件，其特征是破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體上構(gòu)成破泡組件， 該破泡組件活動(dòng)的套裝在下降管上并可旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪固定連接在破泡組件上，噴水管安裝在驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪圓周運(yùn)動(dòng)軌跡外的周邊上。作為優(yōu)選方式，所述環(huán)形體是環(huán)形的空心殼體構(gòu)成、或所述環(huán)形體由環(huán)形圈構(gòu)成。作為優(yōu)選方式，所述環(huán)形體由至少兩個(gè)空心殼體固定連接在環(huán)形圈上構(gòu)成。作為優(yōu)選方式，所述空心殼體上設(shè)置有排氣管。作為優(yōu)選方式，所述破泡組件是將若干破泡構(gòu)件分別固定連接在環(huán)形體內(nèi)孔的環(huán)形壁上和外壁上構(gòu)成。作為優(yōu)選方式，所述破泡組件是將若干破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體內(nèi)孔的環(huán)形壁上構(gòu)成。作為優(yōu)選方式，所述破泡組件是將若干破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體的外壁上構(gòu)成。作為優(yōu)選方式，所述破泡構(gòu)件是由帶有破泡齒或齒釘?shù)臈l形破泡板，或者是帶孔的環(huán)形破泡板，或者是帶有破泡齒或齒釘?shù)钠婆輻U，或者是桿狀的破泡桿?；蛘呤前鍓K狀的
4破泡塊中的一個(gè)或多個(gè)組成。作為優(yōu)選方式，所述若干破泡構(gòu)件間通過圓環(huán)連接固定，或者各破泡構(gòu)件互相間固定連接成框架。作為優(yōu)選方式，所述驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪是由數(shù)塊葉輪片排列組合成一個(gè)環(huán)形圈構(gòu)成，噴水管以環(huán)形體的軸心線為轉(zhuǎn)軸，呈順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向傾斜的安裝在驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪圓周軌跡外的液池上。作為優(yōu)選方式，所述環(huán)形體的下部連接有配重物，用于加強(qiáng)環(huán)形體在池水中保持垂直向下的重力，并起到重心穩(wěn)定作用。同時(shí)，通過調(diào)節(jié)配重物的重量改變環(huán)形體在激冷室池水中的浮力，使環(huán)形體頂部的徑向平面剛好與激冷室中池水的液面接近于同一水平高度。本發(fā)明的有益效果由于合成氣在激冷室中的運(yùn)行是極其復(fù)雜的多相流過程，其中包括冷卻水膜、熔融態(tài)灰渣、冷卻水滴之間的熱質(zhì)傳遞。但其本質(zhì)是合成氣和熔融態(tài)灰渣與冷卻水直接接觸的傳熱、傳質(zhì)過程中，氣體從下降管流出時(shí)在液池內(nèi)被分裂成許多氣泡， 形成鼓泡區(qū)，并在破泡板破泡的過程中使氣泡與水直接接觸換熱。氣泡越小、數(shù)量越多則與水接觸的表面積就越大，攜帶的灰量和水分也越少，還可以促使其表面更新，能更好的完成合成氣洗滌降溫過程。此外，減小氣泡體積還有利于降低床層的壓力波動(dòng)及氣體的帶液量， 從而保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，激冷室中破泡裝置性能的優(yōu)劣是決定激冷效果的關(guān)鍵。而現(xiàn)有技術(shù)中釆用的破泡裝置主要是將若干破泡構(gòu)件安裝固定在液池的鼓泡區(qū)域中，因此在破泡構(gòu)件相互之間存在較大面積的固定間隙，而嚴(yán)重的影響了破泡構(gòu)件的破泡效果，使高溫合成氣沒有與水充分接觸，減小了合成氣與水的接觸面積而導(dǎo)致傳熱傳質(zhì)效果不佳，使激冷后的合成氣溫度仍然很高，合成氣帶水、帶灰嚴(yán)重。并造成激冷室的下降管被高溫?zé)龘p等問題的發(fā)生。本發(fā)明是將若干破泡構(gòu)件和驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪固定連接在環(huán)形體上構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)破泡裝置活動(dòng)的套裝在下降管上，利用從噴水管噴射出的高壓水驅(qū)動(dòng)該破泡裝置旋轉(zhuǎn)，從而使破泡構(gòu)件在液池中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)覆蓋整個(gè)鼓泡區(qū)域，消除破泡構(gòu)件相互之間存在的較大面積的固定間隙，因此能有效擊破在冷卻水中上升的合成氣泡，從而減小氣泡尺寸，使溫度高達(dá)900 1400°C的高溫合成氣與水接觸的表面積增大而強(qiáng)化傳熱效果，減少合成氣帶灰、 帶水。此外，旋轉(zhuǎn)破泡裝置在池水中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)使激冷水形成一個(gè)流動(dòng)切圓，而加強(qiáng)對(duì)聚積在下降管壁上氣泡的沖刷力，擊破沿下降管的氣泡，減小氣泡尺寸，促進(jìn)對(duì)流換熱， 對(duì)下降管起到良好的降溫作用，減輕高溫合成氣對(duì)下降管的高溫?fù)p壞，從而解決了下降管被高溫?zé)龘p問題。同時(shí)，激冷水的流動(dòng)切圓在下降管出口的下方形成旋轉(zhuǎn)渦流，使激冷水中的合成氣泡被擠壓破裂，并使熔渣顆粒不斷碰撞，發(fā)生聚并，最終快速的集中沉積到激冷室下部的黑水區(qū)排走，進(jìn)一步的減少合成氣帶灰。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的俯視圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖5的俯視其中1下降管、2葉輪片、3環(huán)形體、4帶有破泡齒或齒釘?shù)臈l形破泡板、5傾斜噴水管、 6環(huán)形體配重板、7液池、8圓環(huán)、9排氣管、10環(huán)形破泡板、11空心殼體、12連接螺栓、13桿狀的破泡桿、14板塊狀的破泡塊。
具體實(shí)施例方式下列非限制性實(shí)施例用于說明本發(fā)明。實(shí)施例一
見圖1、圖2 安裝在氣化爐激冷室下降管1上的旋轉(zhuǎn)破泡裝置包括，環(huán)形體3由圓環(huán)形的空心殼體11構(gòu)成，在該空心殼體11的上部設(shè)置有向下彎曲的排氣管9，以防止空心殼體 11內(nèi)空氣受熱膨脹時(shí)引起殼體開裂或爆炸。底部上固定連接有配重物，該配重物是由一圈環(huán)形配重板6構(gòu)成，用于增加環(huán)形體3浮動(dòng)在池水中垂直向下時(shí)的重力，并起到重心穩(wěn)定作用。同時(shí)通過調(diào)節(jié)配重板6的重量而改變環(huán)形體3在激冷室中池水的浮力，使環(huán)形體3頂部剛好與激冷室中池水的液面接近于同一水平高度。在圓環(huán)形的空心殼體11上焊接有三層破泡構(gòu)件，該破泡構(gòu)件為有破泡齒或齒釘?shù)臈l形破泡板4。每層破泡構(gòu)件都是由四塊帶有破泡齒或齒釘?shù)臈l形破泡板4均布在空心殼體11內(nèi)孔的環(huán)形壁上和外壁上構(gòu)成破泡組件。 其中，中間一層破泡構(gòu)件上的條形破泡板4與上下兩層破泡構(gòu)件上的條形破泡板4呈45° 交錯(cuò)。所述破泡組件上的三層破泡構(gòu)件形成的內(nèi)圓周與外圓周上都分別焊接有圓環(huán)8。驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪是由8塊葉輪片2排列組合成一個(gè)環(huán)形圈構(gòu)成，并焊接在環(huán)形體3上端與破泡構(gòu)件所構(gòu)成的圓環(huán)形端面上，兩根傾斜噴水管5的傾斜方向以環(huán)形體的軸心線為轉(zhuǎn)軸， 呈順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向排列在驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪圓周軌跡外液池7的周邊上，而構(gòu)成了用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置。此外，旋轉(zhuǎn)破泡裝置還必須達(dá)到動(dòng)平衡的要求。上述旋轉(zhuǎn)破泡裝置通過間隙配合方式活動(dòng)的套裝在下降管1的外圓柱面上，并可旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)破泡裝置浸于液池7的激冷水中，驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪2應(yīng)高出液池水面。由于旋轉(zhuǎn)破泡裝置上的環(huán)形體為圓環(huán)形空心殼體11，因而在激冷水池具有浮力，當(dāng)傾斜噴水管5 的高壓激冷水噴射到破泡組件上的驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪片2時(shí)，便推動(dòng)旋轉(zhuǎn)破泡裝置在激冷水池中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制在每分鐘5 10轉(zhuǎn)，從而使旋轉(zhuǎn)破泡裝置上的破泡構(gòu)件隨旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而覆蓋整個(gè)鼓泡區(qū)域，并利用破泡構(gòu)件上的破泡齒或齒釘擊破冷卻水中上升的合成氣泡，而減小氣泡尺寸，增大合成氣與水接觸的表面積而強(qiáng)化傳熱效果，減少合成氣帶灰、帶水。此外，旋轉(zhuǎn)破泡裝置在池水中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)使激冷水形成一個(gè)流動(dòng)切圓而加強(qiáng)對(duì)下降管1的沖刷力，擊破包覆在下降管1壁上的大氣泡而減小氣泡尺寸、強(qiáng)化傳熱效果，并促進(jìn)對(duì)流換熱，對(duì)下降管1起到良好的降溫作用，從而減輕高溫合成氣對(duì)下降管1高溫?fù)p壞。同時(shí)，激冷水的流動(dòng)切圓在下降管1出口的下方形成旋轉(zhuǎn)渦流，而使激冷水中的合成氣泡被擠壓破裂和變小，并使熔渣顆粒不斷碰撞，發(fā)生聚并，而快速的集中沉積到激冷室下部的黑水區(qū)排走，進(jìn)一步減少合成氣帶灰、帶水。實(shí)施例二見圖3、見圖4:環(huán)形體由環(huán)形圈構(gòu)成。所述環(huán)形圈為四個(gè)圓環(huán)8。在圓環(huán)8內(nèi)孔的環(huán)形壁的上端焊接有帶破泡孔的環(huán)形破泡板10，下端焊接有由四塊均布的條形破泡板4。用 4根桿狀的破泡桿13將上端、下端的圓環(huán)8固定連接成框架。其余與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三
見圖5、圖6:所述環(huán)形體由四個(gè)空心殼體11固定連接在由四個(gè)圓環(huán)8構(gòu)成環(huán)形圈的內(nèi)圈8上。環(huán)形體的上端和下端都分別焊接有四塊均布的板塊狀的破泡塊14，且在上端的板塊狀的破泡塊14與下端板塊狀的破泡塊14之間連接有桿狀的破泡桿13。上、下端各自四塊板塊狀破泡板14之間也焊接有將其互相連接的桿狀的破泡桿13。其余與實(shí)施例一相同。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，包括浸于池水中的破泡構(gòu)件，其特征是破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體上構(gòu)成破泡組件，該破泡組件活動(dòng)的套裝在下降管上并可旋轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪固定連接在破泡組件上，噴水管安裝在驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪圓周運(yùn)動(dòng)軌跡外的周邊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述環(huán)形體是環(huán)形的空心殼體構(gòu)成、或所述環(huán)形體由環(huán)形圈構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述環(huán)形體由至少兩個(gè)空心殼體固定連接在環(huán)形圈上構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述空心殼體上設(shè)置有排氣管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述破泡組件是將若干破泡構(gòu)件分別固定連接在環(huán)形體內(nèi)孔的環(huán)形壁上和外壁上構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述破泡組件是將若干破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體內(nèi)孔的環(huán)形壁上構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述破泡組件是將若干破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體的外壁上構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6或7所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述破泡構(gòu)件是由帶有破泡齒或齒釘?shù)臈l形破泡板，或者是帶孔的環(huán)形破泡板，或者是帶有破泡齒或齒釘?shù)钠婆輻U，或者是桿狀的破泡桿，或者是板塊狀的破泡塊中的一個(gè)或多個(gè)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6或7所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述若干破泡構(gòu)件間通過圓環(huán)連接固定，或者各破泡構(gòu)件互相間固定連接成框架。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，其特征是所述驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪是由數(shù)塊葉輪片排列組合成一個(gè)環(huán)形圈構(gòu)成，噴水管以環(huán)形體的軸心線為轉(zhuǎn)軸，呈順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向傾斜的安裝在驅(qū)動(dòng)裝置的葉輪圓周軌跡外的液池上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于氣化爐激冷室中的旋轉(zhuǎn)破泡裝置，屬于氣化爐裝置領(lǐng)域，包括浸于池水中，套裝在下降管上并旋轉(zhuǎn)破碎氣泡的破泡裝置，所述破泡裝置由若干破泡構(gòu)件固定連接在環(huán)形體上，并設(shè)置有葉輪驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。其旋轉(zhuǎn)區(qū)域覆蓋下降管鼓泡區(qū)域。本發(fā)明裝置具有良好的破泡效果，可以有效減小氣泡尺寸，從而增大合成氣與水的接觸面積，使傳熱得到強(qiáng)化并增強(qiáng)激冷水的對(duì)流傳熱能力，提高降溫效果，減輕合成氣高溫對(duì)下降管的高溫?zé)龘p，并減小合成氣帶水，帶灰。
文檔編號(hào)C10J3/84GK102399598SQ201110309940
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者周松銳, 曹蕾 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司