專利名稱：生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及生物質(zhì)燃料氣化后產(chǎn)生的高溫合成氣的冷卻系統(tǒng)，具體地指一種生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔。
背景技術(shù)：
隨著社會對能源需求的日益增長，作為主要能源來源的石化燃料在迅速減少。因此，尋找可替代能源已成為社會普遍關(guān)注的焦點，其中對環(huán)境污染較少、可再生利用的生物質(zhì)燃料得到了廣泛的應(yīng)用?？衫玫纳镔|(zhì)燃料主要有各種農(nóng)業(yè)廢棄物，如稻殼、各類農(nóng)作物秸桿等，也有林業(yè)廢棄物，如枝丫柴、樹根、廢舊木材及邊角料等。生物質(zhì)燃料氣化是各種生物質(zhì)燃料應(yīng)用方式中具有非常前景的利用方式。所謂生物質(zhì)燃料氣化是指將固體或液體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過程，在這個過程中，氣化裝置(如氣化爐)內(nèi)的游離氧或結(jié)合氧與固體或氣體燃料中的碳進行熱化學(xué)反應(yīng)，生成可燃氣體。生物質(zhì)燃料氣化產(chǎn)生的合成氣經(jīng)凈化、降溫、壓縮等處理后可作集中或商業(yè)運輸和使用，具體來說可供燃氣輪機發(fā)電、供氣直燃、合成生物柴油等。生物質(zhì)燃料在氣化爐內(nèi)氣化后直接出來的合成氣溫度較高，特別是采用高溫氣化方式時，合成氣的溫度可高達ioo(n2oo°c。為了對合成氣進行后續(xù)的凈化等處理，同時先期除去高溫合成氣中混合的已熔化的生物質(zhì)燃料灰,要求合成氣自氣化爐出來后必須快速下降到60(T80(TC以下。目前，常規(guī)的氣化系統(tǒng)中采用激冷塔完成上述快速降溫工作，該激冷塔為鋼板卷成的筒式結(jié)構(gòu)，即將鋼板卷成筒狀，在鋼板筒內(nèi)壁澆注20(T300mm厚的耐火澆注料。設(shè)備工作時，在筒內(nèi)噴灑水與合成氣混合，使合成氣的溫度迅速下降。從常規(guī)激冷塔本身的結(jié)構(gòu)上說，首先，由于其內(nèi)壁澆注有20(T300mm厚的耐火澆注料，使得現(xiàn)場施工量大，設(shè)備異常笨重，同時支撐該激冷塔的附屬鋼架的金屬耗量也會明顯增加；第二，由于耐火層較厚，常規(guī)激冷塔內(nèi)部有很大的蓄熱量，造成設(shè)備啟動和停止時間都非常長；第三，激冷塔運行時塔內(nèi)噴灑冷水，一旦因為設(shè)計不合理或者噴水管路發(fā)生異常，冷水噴到耐火澆注料上，極有可能造成耐火澆注料的松散和塌落，影響設(shè)備長期穩(wěn)定地運行。從常規(guī)激冷塔對整個系統(tǒng)的影響上說，由于其內(nèi)合成氣溫度的快速下降僅僅是依靠噴水降溫的作用，而所噴出的水遇熱后部分會變成水蒸氣，所以在噴水的同時合成氣的氣體體積必然會變大，這就要求激冷塔后續(xù)的合成氣凈化設(shè)備的處理能力要增大，進而增加了項目的建設(shè)投入和運行成本。從常規(guī)激冷塔的使用情況上說，生物質(zhì)燃料氣化后產(chǎn)生的合成氣(未經(jīng)凈化處理的)對金屬有一定的腐蝕作用，當合成氣溫度降低至一定范圍內(nèi)時腐蝕作用尤其明顯。因此激冷塔運行時，為了防止低溫腐蝕，塔外壁鋼板溫度一般在100°C以上，現(xiàn)場運行人員難以 接近設(shè)備進行巡視和檢查。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、安裝和維護方便，還可部分回收合成氣的余熱。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一種生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，包括密封的水冷筒體，水冷筒體由環(huán)形排列的受熱管圍合而成，相鄰受熱管之間密封連接，全部受熱管的下端與進口集箱連通，用于通入冷卻用水，全部受熱管的上端與出口集箱連通，用于導(dǎo)出冷卻用水；水冷筒體的上部筒壁設(shè)有進口接頭，用于通入待處理的合成氣，水冷筒體的下部筒壁設(shè)有出口接頭，用于導(dǎo)出處理后的合成氣；水冷筒體的下部呈倒錐形，錐形底部設(shè)有排渣口。 上述技術(shù)方案中，所述相鄰受熱管之間通過鋼板條密封焊接。上述技術(shù)方案中，所述水冷筒體的頂部布置有若干噴水管。上述技術(shù)方案中，所述水冷筒體內(nèi)設(shè)有附加受熱結(jié)構(gòu)。上述技術(shù)方案中，所述水冷筒體倒錐形部分的內(nèi)壁設(shè)有5(T60mm厚的耐火層。上述技術(shù)方案中，所述水冷筒體的外表面敷設(shè)有隔熱層。進一步地，所述隔熱層為保溫棉材質(zhì)的隔熱層。與常規(guī)激冷塔相比，本實用新型的有益效果在于I)采用了受熱管排列制成的密封水冷筒體結(jié)構(gòu)，與內(nèi)壁澆注有20(T300mm厚耐火澆注料的鋼板筒相比，其重量輕，僅為原設(shè)備的1/Γ1/3，同時也減輕了支撐本水冷式激冷塔的附屬鋼架的重量，可降低施工成本；2)本水冷式激冷塔內(nèi)部無需或者僅需少量耐火澆注料形成的耐火層，且整體可在制造工廠內(nèi)組裝，現(xiàn)場施工簡單、快速，同時也能夠避免常規(guī)激冷塔出現(xiàn)的耐火澆注料破裂、塌落的問題，保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運行；另一方面，整個水冷式激冷塔的蓄熱量較小，現(xiàn)場啟動和停止速度快；3)可通過調(diào)節(jié)水冷筒體內(nèi)冷卻水的溫度，調(diào)整水冷筒體的金屬溫度，可極大減輕合成氣對金屬的腐蝕，進而提高設(shè)備的使用壽命；4)水冷筒體的內(nèi)壁作為受熱面，并可增設(shè)附加受熱結(jié)構(gòu)和/或噴水管，從而在快速降低合成氣溫度的同時減小噴水量或者不噴水，從而少量或不增大處理后合成氣的氣體體積，進而無需增大后續(xù)設(shè)備的處理能力，減小了項目的建設(shè)投入和運行成本，同時可回收合成氣中的部分余熱；5)合成氣快速降溫的同時，高溫合成氣中混合的已熔化的生物質(zhì)燃料灰也會凝結(jié)出來，由于合成氣在本水冷式激冷塔內(nèi)流通方向的改變以及慣性作用，凝結(jié)出來的灰渣可輕易地通過排渣口排出。

圖I為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的A-A剖面圖。圖3為圖2中I部結(jié)構(gòu)放大圖。圖中I一水冷筒體，2—噴水管，3—出口集箱，4一進口接頭，5—附加受熱結(jié)構(gòu)，
6—出口接頭，7—進口集箱，8—排洛口，9—受熱管，10—鋼板條，11—隔熱層，12—耐火層。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進一步的詳細描述。如圖I至圖3所示，本實用新型的一種生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，包括密封的水冷筒體1，水冷筒體I為膜式結(jié)構(gòu)，即由環(huán)形排列的受熱管9圍合而成，水冷筒體I的上端由受熱管9統(tǒng)一彎曲形成錐形，相鄰受熱管9之間用鋼板條10密封焊接。全部受熱管9的下端與進口集箱7連通、上端與出口集箱3連通，冷卻水依次經(jīng)進口集箱7、受熱管9和出口集箱3，以吸收合成氣余熱，使合成氣降溫。水冷筒體I的上部筒壁設(shè)有進口接頭4，用于通入待處理的合成氣，水冷筒體I的下部筒壁設(shè)有出口接頭6，用于導(dǎo)出處理后的合成氣，進口接頭4和出口接頭6可由鋼板法蘭制成。水冷筒體I的下部呈倒錐形，錐形底部設(shè)有排渣口 8。此外，水冷筒體I內(nèi)可按工藝和設(shè)計要求布置適當?shù)母郊邮軣峤Y(jié)構(gòu)5，以加強合成氣余熱的吸收，本實施例中的附加受熱結(jié)構(gòu)5為設(shè)置于水冷筒體I頂壁的若干U型受熱管，如圖2所示。水冷筒體I的頂部還可設(shè)置噴水管2，噴水管2的數(shù)量可根據(jù)需要確定。水冷 筒體I的倒錐形部分的內(nèi)壁可設(shè)有5(T60mm厚的耐火層12，以使該倒錐形部分的筒面保持一定溫度，以利于合成氣降溫過程中形成的凝渣和焦油經(jīng)排渣口 8順利排出。在水冷筒體I的外表面還可敷設(shè)保溫棉材質(zhì)的隔熱層11，其保溫性能好、密度小，從而使本水冷式激冷塔的外表面溫度不超過40°C，而又不會增大整個設(shè)備的重量。本實用新型的核心在于水冷筒體I的設(shè)計，改變了傳統(tǒng)的噴水冷卻方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、安裝和維護方便，還可部分回收合成氣的余熱等優(yōu)勢。所以，其保護范圍并不限于上述實施例。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的范圍和精神，例如相鄰受熱管9可直接密封連接，構(gòu)成水冷筒體I ;噴水管2和附加受熱結(jié)構(gòu)5可不設(shè)置；附加受熱結(jié)構(gòu)5根據(jù)需要也不限于實施例中的U型受熱管，位置也不限于固定在水冷筒體I的頂壁；不設(shè)置耐火層12和/或保溫棉隔熱層11也都能實現(xiàn)本技術(shù)方案等。倘若這些改動和變形屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于它包括密封的水冷筒體(I)，水冷筒體(I)由環(huán)形排列的受熱管(9)圍合而成，相鄰受熱管(9)之間密封連接，全部受熱管(9)的下端與進ロ集箱(7)連通，用于通入冷卻用水，全部受熱管(9)的上端與出口集箱(3)連通，用于導(dǎo)出冷卻用水；水冷筒體(I)的上部筒壁設(shè)有進ロ接頭(4)，用于通入待處理的合成氣，水冷筒體(I)的下部筒壁設(shè)有出口接頭(6)，用于導(dǎo)出處理后的合成氣；水冷筒體(I)的下部呈倒錐形，錐形底部設(shè)有排渣ロ(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述相鄰受熱管(9)之間通過鋼板條(10)密封焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)的頂部布置有若干噴水管(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)內(nèi)設(shè)有附加受熱結(jié)構(gòu)(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)內(nèi)設(shè)有附加受熱結(jié)構(gòu)(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)倒錐形部分的內(nèi)壁設(shè)有5(T60mm厚的耐火層。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)倒錐形部分的內(nèi)壁設(shè)有5(T60mm厚的耐火層。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)倒錐形部分的內(nèi)壁設(shè)有5(T60mm厚的耐火層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述水冷筒體(I)的外表面敷設(shè)有隔熱層(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，其特征在于所述隔熱層(11)為保溫棉材質(zhì)的隔熱層(11)。
專利摘要一種生物質(zhì)合成氣冷卻用水冷式激冷塔，涉及生物質(zhì)燃料氣化后產(chǎn)生的高溫合成氣的冷卻系統(tǒng)，它包括密封的水冷筒體，水冷筒體由環(huán)形排列的受熱管圍合而成，相鄰受熱管之間密封連接，全部受熱管的下端與進口集箱連通，用于通入冷卻用水，全部受熱管的上端與出口集箱連通，用于導(dǎo)出冷卻用水；水冷筒體的上部筒壁設(shè)有進口接頭，用于通入待處理的合成氣，水冷筒體的下部筒壁設(shè)有出口接頭，用于導(dǎo)出處理后的合成氣；水冷筒體的下部呈倒錐形，錐形底部設(shè)有排渣口。與現(xiàn)有激冷塔相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、安裝和維護方便，還可部分回收合成氣的余熱。
文檔編號C10J3/84GK202379964SQ201120560220
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者周錦峰, 林文, 項新 申請人:武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司