本发明水煤浆气化技术领域，具体涉及一种下降管冷却套管及气化炉。
背景技术：
气化炉下降管是引导出气化炉气化室的高温气体进入激冷室进一步冷却的部件，是关键的气化炉部件，如果损坏则直接威胁装置设备安全运行。国内水煤浆四喷嘴气化装置在某石化制氢装置大型化，气化炉日投煤量约3000吨/d，下降管安全长周期运行更加显得重要。
基于四喷嘴水煤浆气化炉和德士古、多元料浆等其他水煤浆气化炉运行中均存在气化炉下降管损坏问题，损坏的主要原因是由于出气化室高温气体(冷却后)温度仍较高，尤其是激冷水故障情况下直接损害下降管而导致气化装置停车等事故。况且气化炉大型化后，出气化室高温气体冷却要求提高，否则损坏程度加深，故需要对下降管进行保护，以避免出气化室高温气体冷却不好状况下对下降管的损坏，延长其运行寿命。
技术实现要素：
为解决现有技术的问题，本发明提供一种下降管冷却套管及气化炉，是一种保护气化炉下降管的方法，在下降管的外表面设有冷却夹套，以避免出气化室高温气体冷却不好状况下对下降管的损坏，延长其运行寿命。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种下降管冷却套管，在下降管的外表面套接有冷却夹套，所述冷却夹套即为装水夹套，进行连续冷却水强制冷却。
进一步的，所述冷却夹套位于下降管的中部以上。
进一步的，所述冷却夹套的底部设有冷却水进口，所述下降管冷却套管的顶部设有冷却水出口。
进一步的，所述冷却水进口、冷却水出口位于冷却夹套的同侧。
进一步的，所述下降管与冷却夹套之间通过连接棒固定连接。
进一步的，所述连接棒在下降管冷却套管内(冷却夹套与下降管之间)螺旋上升，所述下降管、冷却夹套与连接棒形成螺旋上升的冷却水通道。通过连接棒支撑冷却夹套和形成螺旋均匀冷却水。
进一步的，所述下降管的顶部设有激冷环，用于将激冷水均匀分布在下降管的内表面上，并形成一层水薄膜与水煤气并流而下，隔绝高温水煤气与下降管直接接触，保护下降管免受高温而变形。
进一步的，所述激冷环设有激冷水进水孔和激冷水出水孔，激冷水出水孔的激冷水喷到下降管的内表面。
进一步的，所述下降管的下部设有平衡孔，用于气体分流，控制激冷室水浴的液位，防止大量气体出来进入到水浴中导致液位波动过大。
进一步的，所述下降管底部的管口为锯齿形。
进一步的，所述下降管由镍铬铁合金制成，如incoloy825。
进一步的，所述冷却夹套由不锈钢制成，如s31603。
进一步的，所述激冷环由镍铬铁合金制成，如incoloy825。
进一步的，所述连接棒为实心圆钢。
本发明还涉及保护一种气化炉，包括：气化炉壳体，所述气化炉壳体内设置有相连通的气化室和激冷室，所述气化室位于激冷室的上方；
所述气化室的上部设置有烧嘴室，所述烧嘴室内设有烧嘴，所述烧嘴室与气化室相连通；
所述激冷室的底部设置有灰渣出口，所述激冷室的上部设有合成气出口，所述激冷室的下部设有循环水进口和黑水出口，所述黑水出口位于循环水进口的上方；所述激冷室的内部设有上述的下降管冷却套管和静态破渣器，所述静态破渣器位于下降管冷却套管的下方。
进一步的，所述气化室内设有托砖板，用于支撑气化室内的耐火砖。所述托砖板沿气化室的内壁呈环形排列。
进一步的，所述激冷室内设有破泡条，所述破泡条位于激冷室的内壁与下降管冷却套管之间呈环形排列。冷却后的气体进入到水浴中形成水泡，所述破泡条用于对水泡进行破坏。
进一步的，所述气化炉壳体的顶部设置有气化炉顶孔，用于检修以及更换设备。
进一步的，所述气化室设有热偶孔，在热偶孔放置热温仪器，用于测量气化室内的温度。
进一步的，所述激冷室设有激冷室人孔，用于检修以及更换设备。
本发明所述气化炉的气化流程为：水煤浆通过烧嘴室的烧嘴送入气化炉的气化室，在气化炉气化室内与氧气发生剧烈的气化反应，生成以co、co2、h2为主要成分的水煤气。出气化室的水煤气和熔渣，经过激冷环，由下降管套管的下降管引入气化炉激冷室的水浴中。大部分的灰渣冷却固化后，落入激冷室底部，经静态破渣器破渣后经灰渣出口出激冷室。水煤气在激冷室内完成激冷、洗涤、除尘后经合成气出口出激冷室。
下降管用于将高温气体引入至激冷室水浴中，使得气体中的熔渣降温固化。如果下降管内出现的激冷水膜故障时，下降管是很容易损坏的。本发明通过在下降管外表设有的冷却夹套，用于将冷却水均匀分布在下降管的外表面上，避免了出气化室高温气体冷却不好状况下对下降管的直接损坏，保护下降管免受高温而变形。
本发明的有益效果：
(1)本发明在下降管的外表面设有冷却夹套，避免了出气化室高温气体冷却不好状况下对下降管的直接损坏，大大延长了其运行寿命，经济效益和装置安全完好。
(2)下降管的材质为镍铬铁合金(如incoloy825)，进口板材，造价较高，因此使用本发明的方法减少了运行费用。
(3)本发明避免了下降管损坏后直接造成气化装置停车，以及严重时威胁装置内气化炉等其他设备的安全运行等事故发生。
(4)冷却水也只是作为装置的正常工艺介质(后系统高温变换冷凝液)，基本不增加消耗。
(5)本发明结构上较为合理可靠，使用方便，有待多种煤种运行试验。
附图说明
图1为气化炉的结构示意图。
图2为下降管套管的整体结构示意图。
图3为下降管套管的部分结构示意图。
图4为未使用冷却夹套35天后的下降管的照片。
图5为使用冷却夹套47天后的下降管的照片。
图中：1、气化炉顶孔，2、气化炉壳体，3、烧嘴室，4、托砖板，5、激冷环，6、下降管套管，7、激冷室人孔，8、破泡条，9、循环水进口，10、静态破渣器，11、热偶孔，12、合成气出口，13、黑水出口，14、灰渣出口，15、气化室，16、激冷室，17、激冷水进口；
61、下降管，62、冷却夹套，63、冷却水进口，64、冷却水出口，65、实心圆钢，66、平衡孔。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
如图2、3所示，一种下降管套管6，在下降管61的外表面套接有水冷夹套62，进行连续冷却水强制冷却。所述水冷夹套62的底部设有冷却水进口63，所述水冷夹套62的顶部设有冷却水出口64，所述冷却水进口63、冷却水出口64位于水冷夹套62的同侧。所述下降管61与水冷夹套62之间通过连接棒固定连接，所述连接棒为实心圆钢65。所述冷却水进口63与冷却水出口64之间的连接棒在水冷夹套62内螺旋上升，所述下降管61、水冷夹套62与连接棒形成螺旋上升的冷却水通道。所述下降管的顶部设有激冷环5。所述下降管61的材质为incoloy825，长度l＝6000mm，直径￠1348mm。所述水冷夹套62的材质为s31603，长度l＝2000mm，直径￠1408mm。所述冷却夹套62位于下降管61的中上部。所述激冷环5的材质为incoloy825。所述下降管61底部的管口为锯齿形，齿夹角为90°，齿高度为25mm。所述下降管61的下部设有平衡孔66，所述平衡孔与下降管的夹角为30°。所述冷却水进口63的水为变换冷凝液。
本发明通过在下降管61外表设有的冷却夹套62，用于将冷却水均匀分布在下降管61的外表面上，避免了出气化室15高温气体冷却不好状况下对下降管61的直接损坏，保护下降管61免受高温而变形。本发明冷却水与高温气体逆向，温差均匀。使用本发明进行连续冷却水强制冷却，冷却水为甲醇系统的高温变换冷凝液，可通过变换冷凝液阀门控制变换冷凝液的进入与停止，高温变换冷凝液冷却后直接进入气化炉激冷室，作为正常工艺水参与系统平衡。通过控制冷却水流量而达到强制冷却保护的目的。在大型四喷嘴水煤浆气化炉(日投煤量3000吨)上实施。
使用方法：在气化炉投料后，压力升高到和后系统压力相同时(6.5mpa)，将变换冷凝液阀门打开，变换冷凝液通过夹套冷却水进口3进入冷却夹套，变换冷凝液沿着实心圆钢5设置的螺旋通道，螺旋上升到冷却套管出口4，之后沿着冷却夹套62外壁和下降管1外壁流下进入激冷室。夹套冷却62水采用变换冷凝液不会增加水平衡负担，冷却水与以co、co2、h2为主要成分的高温水煤气逆向，温差均匀，采用连续强制冷却，冷却效果好。
实施例2
如图1、2、3所示，一种气化炉，为四喷嘴水煤浆气化炉，包括：气化炉壳体2，所述气化炉壳体2内设置有相连通的气化室15和激冷室16，所述气化室15位于激冷室16的上方。所述气化室15的上部设置有烧嘴室3，所述烧嘴室3内设有烧嘴，所述烧嘴室3与气化室15相连通。所述气化室15内设有托砖板4，用于支撑气化室15内的耐火砖，所述托砖板4沿气化室15的内壁呈环形排列。所述气化室2设有热偶孔11，在热偶孔11放置热温仪器，用于测量气化室15内的温度。所述激冷室16的底部设置有灰渣出口14，所述激冷室16的上部设有合成气出口12，所述激冷室16的下部设有循环水进口9和黑水出口13，所述黑水出口13位于循环水进口9的上方；所述激冷室16的内部设有下降管冷却套管6和静态破渣器10，所述静态破渣器10位于下降管冷却套管6的下方。所述激冷室16内设有破泡条8，所述破泡条8位于激冷室16的内壁与下降管冷却套管6之间呈环形排列。所述气化炉壳体2的顶部设置有气化炉顶孔1，所述激冷室16设有激冷室人孔7，用于检修以及更换设备。所述循环水进口9的水来自锁斗循环水。
所述下降管套管6为在下降管61的外表面套接有水冷夹套62，进行连续冷却水强制冷却。所述水冷夹套62的底部设有冷却水进口63，所述水冷夹套62的顶部设有冷却水出口64，所述冷却水进口63、冷却水出口64位于水冷夹套62的同侧。所述下降管61与水冷夹套62之间通过连接棒固定连接，所述连接棒为实心圆钢65。所述冷却水进口63与冷却水出口64之间的连接棒在水冷夹套62内螺旋上升，所述下降管61、水冷夹套62与连接棒形成螺旋上升的冷却水通道。所述下降管的顶部设有激冷环5。所述激冷环5设有激冷水进水孔17和激冷水出水孔，激冷水出水孔的激冷水喷到下降管61的内表面。所述下降管61的材质为incoloy825，长度l＝6000mm，直径￠1348mm。所述水冷夹套62的材质为s31603，长度l＝2000mm，直径￠1408mm。所述冷却夹套62位于下降管61的中上部。所述激冷环5的材质为incoloy825。所述下降管61底部的管口为锯齿形，齿夹角为90°，齿高度为25mm。所述下降管61的下部设有平衡孔66，所述平衡孔66与下降管61的夹角为30°。所述冷却水进口63的水为变换冷凝液。
本发明通过在下降管61外表设有的冷却夹套62，用于将冷却水均匀分布在下降管61的外表面上，避免了出气化室15高温气体冷却不好状况下对下降管61的直接损坏，保护下降管61免受高温而变形。本发明冷却水与高温气体逆向，温差均匀。使用本发明进行连续冷却水强制冷却，冷却水为甲醇系统的高温变换冷凝液，可通过变换冷凝液阀门控制变换冷凝液的进入与停止，高温变换冷凝液冷却后直接进入气化炉激冷室16，作为正常工艺水参与系统平衡。通过控制冷却水流量而达到强制冷却保护的目的。
水煤浆经煤浆给料泵加压通过烧嘴室3的烧嘴送入气化炉的气化室15，在压力约6.5mpa、温度约1300℃的气化炉气化室15内与氧气(纯度≥99.6％)发生剧烈的气化反应，生成以co、co2、h2为主要成分的水煤气。出气化室15的水煤气和熔渣，经过激冷环5，由下降管套管6的下降管61引入气化炉激冷室16的水浴中。大部分的灰渣冷却固化后，落入激冷室16底部，经静态破渣器10破渣后经灰渣出口出激冷室16。水煤气在激冷室16内完成激冷、洗涤、除尘后经合成气出口12出激冷室16。
使用方法：在气化炉投料后，压力升高到和后系统压力相同时(6.5mpa)，将变换冷凝液阀门打开，变换冷凝液通过夹套冷却水进口3进入冷却夹套62，变换冷凝液沿着实心圆钢5设置的螺旋通道，螺旋上升到冷却套管出口4，之后沿着冷却夹套62外壁和下降管1外壁流下进入激冷室。夹套冷却62水采用变换冷凝液不会增加水平衡负担，冷却水与以co、co2、h2为主要成分的高温水煤气逆向，温差均匀，采用连续强制冷却，冷却效果好。
图4为未使用冷却夹套35天后的下降管的照片，下降管受损程度较大。
图5为使用冷却夹套47天后的下降管的照片，冷却夹套和下降管完好。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
1.一种下降管冷却套管，其特征在于，在下降管的外表面套接有冷却夹套。
2.根据权利要求1所述的下降管冷却套管，其特征在于，所述冷却夹套位于下降管的中部以上。
3.根据权利要求1所述的下降管冷却套管，其特征在于，所述冷却夹套的底部设有冷却水进口，所述下降管冷却套管的顶部设有冷却水出口。
4.根据权利要求1所述的下降管冷却套管，其特征在于，所述下降管与冷却夹套之间通过连接棒固定连接。
5.根据权利要求4所述的下降管冷却套管，其特征在于，所述连接棒在下降管冷却套管内螺旋上升，所述下降管、冷却夹套与连接棒形成螺旋上升的冷却水通道。
6.根据权利要求1所述的下降管冷却套管，其特征在于，所述下降管的顶部设有激冷环。
7.根据权利要求1所述的下降管冷却套管，其特征在于，所述下降管由镍铬铁合金制成，所述冷却夹套由不锈钢制成，所述连接棒为圆钢。
8.一种气化炉，其特征在于，包括：气化炉壳体，所述气化炉壳体内设置有相连通的气化室和激冷室，所述气化室位于激冷室的上方；
所述气化室的上部设置有烧嘴室，所述烧嘴室内设有烧嘴，所述烧嘴室与气化室相连通；
所述激冷室的底部设置有灰渣出口，所述激冷室的上部设有合成气出口，所述激冷室的下部设有循环水进口和黑水出口，所述黑水出口位于循环水进口的上方；所述激冷室的内部设有权利要求1-7中任意一项所述的下降管冷却套管和静态破渣器，所述静态破渣器位于下降管冷却套管的下方。
9.根据权利要求8所述的气化炉，其特征在于，所述气化室内设有托砖板，所述激冷室内设有破泡条。
10.根据权利要求8所述的气化炉，其特征在于，所述气化炉壳体的顶部设置有气化炉顶孔，所述气化室设有热偶孔，所述激冷室设有激冷室人孔。
技术总结