CN104498105B - 一种激冷式单废锅反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激冷式单废锅反应器，该反应器由上部气化反应室、中部辐射换热室和下部激冷渣室组成，所述的气化反应室通过锥形渣口和锥形导气口与辐射换热室连通，辐射换热室通过漏斗形集渣器和导气管与激冷渣室连通。目前，现有的工业化反应器中激冷式反应器能量利用效率低，亟需提高，全废锅反应器结构复杂，投资费用大，操作稳定性差，粗煤气汽气比低，灰含量大，不合适用作化工合成气。而本发明激冷式单废锅反应器同时具备废锅反应器与激冷反应器的优点，反应器的能量利用效率较激冷式反应器提高了4～5％，灰含量较全废锅反应器降低2mg/L，汽气比提高至在0.8～1.0。本发明反应器适合用于IGCC发电联产化工合成。

Description

一种激冷式单废锅反应器
【技术领域】
本发明属于能源化工技术领域。更具体地，本发明涉及一种激冷式单废锅反应器。
【背景技术】
气流床煤气化技术是目前主要的合成气生产技术，工业装置规模气流床反应器一般在温度1200～1500℃的条件下运行，其气化产物具有高温的特点，携带大量显热，目前工业化气流床煤气化反应器根据粗煤气冷却方式的不同可以分为激冷式反应器及全废锅反应器两种。
激冷式反应器其设备结构简单，易于操作，采用激冷式反应器制取粗煤气，由激冷式反应器排出的粗煤气含尘量低，汽气比较高，可以达到1.3～1.42，能够直接送入后续系统处理。然而，采用激冷方式的缺陷是，激冷式反应室需要大量激冷水冷却高温粗煤气，因此将大量粗煤气显热带入水系统中，而从这种水系统回收热量只能得到低压蒸汽，且在回收过程中热损失大。从能量利用的角度出发，激冷式反应器回收热量等级低，热利用效率不高，与废锅反应器相比，热利用效率低4.0～8.0％，能量浪费较大，不符合节能减排的发展趋势。
全废锅反应器通过辐射废锅和对流废锅两级换热将气化产生的高温粗煤气及熔渣降至一定温度，通过废锅回收粗煤气显热可以回收原料煤低位热量的15～18％，并产生高压蒸汽。利用高压蒸汽进行发电，能够将热煤气效率提高至90～95％。因此，从节能减排，提高能量利用效率的角度出发，废锅反应器是进行煤碳转化的优先选择。然而，采用全废锅反应器在提高能量利用效率的同时也存在一些亟需解决的问题，如双废锅投资大，设备结构复杂，辐射废锅存在流动死区，换热管积灰挂渣，操作稳定性差等诸多问题。尤其是粗煤气带灰严重，影响后续设备及工艺的运行稳定性。由全废锅反应器排出的粗煤气的汽气比低，用于生产合成气时在后续变换工段仍需加入蒸汽。
综上所述，激冷式反应器具有设备简单，操作方便，装置运行效率高等优点，但是能量利用效率有待提高。与激冷式反应器相比全废锅反应器能量利用效率高，但是存在设备结构复杂，投资费用高，反应器容易出现结渣积灰，装置运行效率不高，反应器检修劳动强度大等问题，这两种反应器各具特点，其适用区域不同。
因此，针对现有技术存在的这些技术缺陷，发明一种同时具备上述两种反应器有点的新型反应器，将可以提高能量利用效率的同时，获得灰含量低，汽气比高的粗煤气，并降低设备检查难度及操作难度。激冷式单废锅反应器是一种适合于化工合成联产IGCC发电的新型反应器。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明目的是提供一种激冷式单废锅反应器。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种激冷式单废锅反应器，它由气化反应室4、辐射换热室13及激冷渣室18组成。所述的气化反应室4通过锥形渣口5和锥形导气口12与辐射换热室13连通，辐射换热室13通过漏斗形集渣器23和导气管21与激冷渣室18连通；
所述气化反应室4的壁由反应器壳体1与固定在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成；
所述的锥形渣口5呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室4的纵轴重合；
所述的锥形导气口12，其上锥口与锥形渣口5的下锥口相连接，下锥口延伸至辐射换热室13的直筒段；
所述的辐射换热室13由反应器壳体1、保温材料层14，熔渣固化器7、辐射换热器15、中心渣道16及吹灰控温装置17组成；
所述熔渣固化器7由激冷水进口8、撑砖板6、支撑板11、第一层水幕发生器9及第二层水幕发生器10构成。
所述中心渣道16是一个以反应器纵轴为中心的圆形通道，通道半径大于锥形渣口5下渣口半径，固化灰渣由中心渣道16掉入激冷渣室18水浴降温。
所述吹灰控温装置17是由多个气体喷嘴组成，气体喷嘴分层布置在辐射换热室13的直筒段上，气体喷嘴数量是6～40个。
所述激冷渣室18由反应器壳体1、布水环19、激冷灰水进口20、漏斗形集渣器23、导气管21、集气室22、激冷黑水出口24、排渣口25、粗煤气出口26组成；
所述布水环19位于漏斗形集渣器23上，激冷灰水以溢流的方式从布水环19中流出在漏斗形集渣器上形成一层水膜，保护漏斗形集渣器23同时冲洗落在它上面的灰渣；
所述漏斗形集渣器23将辐射换热室13与激冷渣室18相连，漏斗形集渣器23上部为圆锥筒段，下部是直筒段，其中圆锥筒段倾斜角度适当，以便激冷灰水能够携带细灰自流进激冷渣室18内；直筒段的半径大于中心渣道16半径。
所述导气管21布置在漏斗形集渣器23圆锥筒段上，导气管21下端为锯齿形结构，以便破除粗煤气水浴降温时产生的起泡，达到将粗煤气润湿除灰的效果，导气管21支数是2～6根。
所述集气室22位于漏斗形集渣器23与激冷水液面之间的空间，经激冷水水浴降温除尘后的粗煤气在集气室22中收集，并由粗煤气出口26出激冷式单废锅反应器。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的锥形导气口12，其上锥口与锥形渣口5的下锥口相连接，下锥口延伸至辐射换热室13的直筒段，其锥口角度α2为90～120°。
根据本发明的另一种优选实施方式，在熔渣固化器7中，所述的第一层水幕发生器9及激冷水喷射角度与水平方向的夹角是+0～20°。
根据本发明的另一种优选实施方式，在熔渣固化器7中，第二层水幕发生器10中激冷水以溢流的方式排出，形成圆形瀑布水幕，圆形瀑布水幕的半径不大于中心渣道16的半径。
根据本发明的另一种优选实施方式，在熔渣固化器7中，第二层水幕发生器10的圆形瀑布水幕半径是中心渣道16半径的90～100％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的中心渣道16半径为锥形渣口5下渣口半径的100～130％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的漏斗形集渣器23的圆锥筒段倾斜角度是40～50°。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的漏斗形集渣器23的直筒段半径是中心渣道16半径的110～130％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的熔渣固化高度h是锥形渣口5下锥口直径的150～200％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的导气管21下端出口与漏斗形集渣器23下端出口均位于激冷液面以下，且保持1.0～1.5m位差。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种激冷式单废锅反应器，它由气化反应室4、辐射换热室13及激冷渣室18组成。所述的气化反应室4通过锥形渣口5和锥形导气口12与辐射换热室13连通，辐射换热室13通过漏斗形集渣器23和导气管21与激冷渣室18连通；
所述气化反应室4的壁由反应器壳体1与固定在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成；
反应器壳体1通常由根据反应压力所选择的材料制成，例如在压力≥3.0MPa时用SA387Gr11CL2材料制成，而在压力≤3.0MPa时用Q345材料制成。当然，还可以使用其它耐压材料生产反应器壳体1，只是它们必须满足压力要求，本发明使用的这些材料都是目前市场上销售的产品。
在本发明中，所述的耐火材料层2是依次由向火面耐火砖、绝热层耐火砖、耐高温保温层耐火砖与耐热毡组成，它们都是目前市场上销售的产品，例如由河南省伯马股份有限公司以商品名高铬砖LIRR-HK90销售的向火面耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名氧化铝砖XKC-12销售的绝热层耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名隔热砖XALQ100销售的耐高温保温层耐火砖、由廊坊腾智耐火材料有限公司以商品名硅酸铝纤维毡销售的耐热毡。在本发明中，所述耐火材料层2的厚度通常是500～550mm。
在本发明的激冷式单废锅反应器中，固体物料喷嘴口3设置在气化反应室4的顶部。
固体物料喷嘴口3是本技术领域里通常使用的常规多通道喷嘴。在本发明中，采用常规夹套冷却方式或者盘管冷却方式对固体物料喷嘴口3进行冷却。
所述的锥形渣口5呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室4的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角α1为40～50°；
所述的锥形导气口12，其上锥口与锥形渣口5的下锥口相连接，下锥口延伸至辐射换热室13的直筒段，其锥口角度α2为90～120°。应该指出，如果锥口角度α2小于90°，则会引起辐射换热器15外围换热管利用率低，内部换热管磨蚀严重；如果锥口角度α2大于120°，则会影响保温材料层14的使用寿命并在辐射换热器15上部易于堵塞进而影响换热效果；因此，锥口角度α2为90～120°是合理的，优选地是96～110°，更优选地是100～106°。
所述的辐射换热室13由反应器壳体1、保温材料层14，熔渣固化器7、辐射换热器15、中心渣道16及吹灰控温装置17组成。
在本发明中，所述的保温材料层14由绝热层耐火砖、耐高温保温层耐火砖与耐热毡组成，它们都是目前市场上销售的产品，例如由河南省伯马股份有限公司以商品名氧化铝砖XKC-12销售的绝热层耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名隔热砖XALQ100销售的耐高温保温层耐火砖、由廊坊腾智耐火材料有限公司以商品名硅酸铝纤维毡销售的耐热毡。在本发明中，所述耐火材料层14的厚度通常是200～300mm，优选地是230～270mm，更优选地240～260mm。
所述熔渣固化器7由激冷水进口8、撑砖板6、支撑板11、第一层水幕发生器9及第二层水幕发生器10构成。撑砖板6呈环型水平安置，外环焊接固定在反应器壳体1上，支撑板11呈倒锥环型，下环焊接固定在反应器壳体1上，第一层水幕发生器9结构为开有水平略朝下水平夹角0～20°出水孔的环型水腔，第二层水幕发生器10结构为连接在支撑板11上的圆形管道，它们之间相互结构关系第一层水幕发生器9与支撑板11上沿连接固定，第二层水幕发生器10位于第一层水幕发生器9下部，上部整圈与支撑板11固定。用于渣固化的冷却水从激冷水进口8进入熔渣固化器7中，并从第一层水幕发生器9出水孔以喷射的方式排出，从第二层水幕发生器10以溢流的方式排出。
第一层水幕发生器9位于支撑板11上，其布置在离锥形渣口5较近的位置，确保可以第一时间对出锥形渣口5的液态熔渣进行固化，为了充分高效地将熔渣固化，第一层水幕呈面状分布，第一层水幕发生器9及其激冷水喷射角度与水平方向的夹角是+0～20°。
所述第二层水幕发生器10同样布置在支撑板11上，第二层水幕发生器10的激冷水以溢流方式流出，形成一个圆形瀑布水幕，对经过水幕的熔渣进行冷却固化，圆形水幕半径应小于中心渣道16的半径。
根据本发明的一种优选实施方式，第二层水幕发生器10形成的圆形瀑布水幕半径为中心渣道16半径的90～100％。
更优选地，第二层水幕发生器10形成的圆形瀑布水幕半径为中心渣道16半径的94～98％。
所述中心渣道16是一个以反应器纵轴为中心的圆形通道，通道半径大于锥形渣口5下锥口半径，固化灰渣大部分由中心渣道16随气流进入激冷渣室18水浴降温。很少部分粘结在辐射换热器15上的灰渣，通过吹灰控温装置17进入的气体以夹带方式将其带入激冷渣室18水浴降温。
根据本发明的一种优选实施方式，辐射冷却器中心渣道16半径为锥形渣口5下锥口半径的120～130％，优选地是122～128％，更优选地是124～126％。
所述吹灰控温装置17是由多个气体喷嘴组成，气体喷嘴分层布置在辐射换热室13的直筒段上，气体喷嘴数量是6～40个。这些气体喷嘴通常分2-8层配置，每层的气体喷嘴按照等间距分布，层与层间的气体喷嘴交错排列，每层气体喷嘴数为3-5个。
所述激冷渣室18由反应器壳体1、布水环19、激冷灰水进口20、漏斗形集渣器23、导气管21、集气室22、激冷黑水出口24、排渣口25与粗煤气出口26组成。
所述布水环19位于漏斗形集渣器23上，激冷灰水从激冷灰水进口20进入布水环19中并以溢流的方式从其中流出，在漏斗形集渣器23壁上形成一层水膜，在保护漏斗形集渣器23的同时也冲洗落在它上面的灰渣。
所述漏斗形集渣器23将辐射换热室13与激冷渣室18连接起来，漏斗形集渣器23上部为圆锥筒段，下部是直筒段，其中圆锥筒段倾斜角度适当，以便激冷灰水能够携带细灰自流进激冷渣室18内，直筒段的半径应大于中心渣道16的半径，防止从中心渣道16落下的大块灰渣堵塞出口。为了将辐射换热室13的粗煤气与集气室22中的经过除灰的干净粗煤气阻隔断，反应器正常运行时直筒段下端位于激冷水液面以下1.5～2.5m。优选地，直筒段下端位于激冷水液面以下1.8～2.0m。
根据本发明的一种优选实施方式，圆锥筒段的倾斜角度是40～50°。倾斜角过小，那么水膜不能将漏斗形集渣器23上的灰渣冲刷下来，倾斜角度过大会减小集气室22的有效容积，影响气液分离效果，优选地是42～48°，更优选地是44～46°。
根据本发明的一种实施方式，直筒段半径是中心渣道16半径的110～130％，优选地是114～126％，更优选地是118～122％。
所述导气管21布置在漏斗形集渣器23圆锥筒段上，在导气管21上端设置三角形阻灰帽，以防止大块灰渣落入导气管21中堵塞气体通道，导气管21下端出口位于激冷水液面以下0.5～1.2m，其下端出口为锯齿形结构，以破除粗煤气水浴降温时产生的气泡，达到将粗煤气润湿除灰的效果，导气管21支数为2～6根。
优选地，导气管21下端出口位于激冷水液面以下0.8～1.0m，导气管21支数为4根。
所述集气室22位于漏斗形集渣器23与激冷水液面之间的空间，经激冷水水浴降温除尘后的粗煤气在集气室中收集，并由粗煤气出口26排出激冷式单废锅反应器。
根据本发明的一种实施方式，为了保证粗煤气与固化灰渣有充足的分离空间，所述的熔渣固化高度h是锥形渣口5下锥口直径的150～200％，通常是1～2m。
根据本发明的一种实施方式，为保证粗煤气能顺利通过导气管21排出，导气管21的下端出口与漏斗形集渣器23下端出口均位于激冷液面以下且具有一定位差，一般位差取1.0～1.5m。
[有益效果]
本发明提供的激冷式单废锅反应器可充分回收高温粗煤气的高位显热，产生高压蒸汽用于IGCC发电系统，提高能源的利用效率，同时从激冷式单废锅反应器排出的粗煤气含灰量低，汽气比适中，适合用于化工合成气，本发明的激冷式单废锅反应器非常适合于化工合成联产IGCC发电。
与现有的激冷式反应器及全废锅反应器相比，本发明的激冷式反应器具有如下特点：
与激冷式反应器相比，本发明激冷式单废锅反应器的能量利用效率显著提高，以Φ3.2m的反应器为例，每吨干煤可以副产1.2～1.4t高压蒸汽，粗煤气热效率比激冷式反应器提高14～15％。
本发明激冷式单废锅反应器采用单级辐射废锅回收粗煤气显热，与全废锅反应器设置了辐射废锅及对流废锅两级废锅相比减少了一个对流废锅的装置投资费用。
本发明提供的激冷式单废锅反应器，在辐射废锅下面设有激冷渣室，粗煤气及灰渣经过辐射废锅降温后进入激冷渣室水浴除尘降温，水浴除尘的粗煤气，其出界区粗煤气含灰量小于1mg/L，远低于全废锅反应器的3mg/L的含尘量，减小了灰含量大引起后续系统积灰系统超压导致停车的几率，提高了装置运行效率。
本发明提供的激冷式单废锅反应器，粗煤气经过激冷渣室水浴后出界区的粗煤气汽气比与全废锅流程汽气比更高，更合适进行化工合成。全废锅流程粗煤气汽气比0.6～0.8，而激冷式单废锅流程汽气比0.8～1.0。
本发明提供的激冷式单废锅反应器，其熔渣固化器设置两级水幕发生器进行横向、纵向固渣，并设置有足够的固渣空间，使得熔渣接触到换热管时已充分固化，有效防止结渣现象的发生。
本发明提供的激冷式单废锅反应器，在辐射废锅上方设置有锥形导气口，将高温粗煤气以渐进的方式导入整个辐射废锅中，与全废锅反应器相比在辐射废锅中不存在下渣口至辐射废锅处，流道突然扩大，在水冷壁面引起漩涡，造成水冷壁面结渣。
本发明提供的激冷式单废锅反应器，在辐射换热室壳体上设置保温材料层并采用单层废锅设置，粗煤气经过锥形导气口后直接向下通过整个辐射换热室完成换热，与全废锅反应器相比不存在气体流动死区，也不存在由于死区温度升高引发反应器壳体超温的问题。
本发明提供的激冷式单废锅反应器，在辐射废锅设置有控温吹灰装置，将辐射废锅换热管上的积灰吹扫掉，提高换热管的换热效率，同时在操作温度出现波动时，通过控制吹扫气量控制辐射换热室内的温度，防止超温。
【附图说明】
图1是激冷式单废锅反应器结构示意图；
图中：1-反应器壳体、2-耐火材料层、3-固体物料喷嘴口、4-气化反应室、5-锥形渣口、6-撑砖板、7-熔渣固化器、8-激冷水进口、9-第一层水幕发生器、10-第二层水幕发生器、11-支撑板、12-锥形导气口、13-辐射换热室、14-保温材料层、15-辐射换热器、16-中心渣道、17-吹灰控温装置、18-激冷渣室、19-布水环、20-激冷灰水进口、21-导气管、22-集气室、23-漏斗形集渣器、24-激冷黑水出口、25-排渣口、26-粗煤气出口。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明激冷式单废锅反应器
本发明激冷式单废锅反应器由上部气化反应室4、中部辐射换热室13和下部激冷渣室18组成，所述的气化反应室4通过锥形渣口5和锥形导气口12与辐射换热室13连通，辐射换热室13通过漏斗形集渣器23和导气管21与激冷渣室18连通。
所述气化反应室4的壁由SA387Gr11CL2材料制成的反应器壳体1与固定在反应器壳体1内壁上的耐火材料层2构成。
所述的耐火材料层2是依次由河南省伯马股份有限公司以商品名高铬砖LIRR-HK90销售的向火面耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名氧化铝砖XKC-12销售的绝热层耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名隔热砖XALQ100销售的耐高温保温层耐火砖与由廊坊腾智耐火材料有限公司以商品名硅酸铝纤维毡销售的耐热毡组成，所述耐火材料层2的厚度是500mm。
在该激冷式单废锅反应器中，安装在固体物料喷嘴口3的喷嘴送入激冷式单废锅反应器的物料是煤浆和氧气。喷嘴是本技术领域里通常使用的常规多通道喷嘴，而喷嘴采用盘管式冷却结构进行冷却。
所述的锥形渣口5呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室4的纵轴重合，其锥形边与水平方向的夹角α1为45°；
所述的锥形导气口12，其上锥口与锥形渣口5的下锥口相连接，下锥口延伸至辐射换热室13的直筒段，其锥口角度α2为110°；
所述的辐射换热室13由反应器壳体1、保温材料层14，熔渣固化器7、辐射换热器15、中心渣道16及吹灰控温装置17组成，具体结构见附图1.
所述的保温材料层14是由绝热层耐火砖、耐高温保温层耐火砖及耐热毡组成，它们都是目前市场上销售的产品，由河南省伯马股份有限公司以商品名氧化铝砖XKC-12销售的绝热层耐火砖、由河南省伯马股份有限公司以商品名隔热砖XALQ100销售的耐高温保温层耐火砖、由廊坊腾智耐火材料有限公司以商品名硅酸铝纤维毡销售的耐热毡。在本实施例中，所述保温材料层14的厚度是250mm。
所述熔渣固化器7由激冷水进口8、撑砖板6、支撑板11、第一层水幕发生器9及第二层水幕发生器10构成。用于渣固化的冷却水从激冷水进口8进入熔渣固化器7中，并从第一层水幕发生器9以喷射的方式排出，从第二层水幕发生器10以溢流的方式排出。
所述第一层水幕发生器9以喷射的方式将激冷水排出，其水幕呈面状分布，第一层水幕发生器9及其激冷水喷射角度与水平方向的夹角是+0°。
所述第二层水幕发生器10以溢流的方式将激冷水排出，激冷水形成一个圆形瀑布水幕，圆形水幕半径为中心渣道16半径的95％。
所述中心渣道16是一个以反应器纵轴为中心的圆形通道，中心渣道16半径为锥形渣口5下渣口半径的125％，固化灰渣由中心渣道16随气流进入激冷渣室18水浴降温。
所述吹灰控温装置17是由30个气体喷嘴组成，气体喷嘴分层布置在辐射换热室13的直筒段上。这些气体喷分5层配置，每层的气体喷嘴按照等间距分布，层与层间的气体喷嘴交错排列，每层气体喷嘴数为6个。
所述激冷渣室18由反应器壳体1、布水环19、激冷灰水进口20、漏斗形集渣器23、导气管21、集气室22、激冷黑水出口24、排渣口25、粗煤气出口26组成，具体结构见附图1。
所述布水环19位于漏斗形集渣器23上，激冷灰水从激冷灰水进口20进入布水环19中并以溢流的方式流出，在漏斗形集渣器23上形成一层水膜，在保护漏斗形集渣器23同时也冲洗落在它上面的灰渣。
所述漏斗形集渣器23将辐射换热室13与激冷渣室18连接起来，漏斗形集渣器13上部为圆锥筒段，下部是直筒段，其中圆锥筒段倾斜角度为45°，直筒段的半径为中心渣道16的半径125％，为了将辐射换热室13的粗煤气与集气室22中的经过除灰的干净粗煤气阻隔断，正常运行时直筒段下端位于在激冷水液面以下2.0m。
所述导气管21布置在漏斗形集渣器23圆锥筒段上，在导气管21上端设置三角状阻灰帽，以防止大块灰渣落入导气管21中堵塞气管通道，下端出口为锯齿形结构，位于激冷水液面以下1.0m，导气管21数量为4根。
在本发明激冷式单废锅反应器中，辐射换热器15的冷却介质为锅炉水，其冷却介质将经过辐射换热室13的固态渣和高温粗煤气迅速冷却，同时自身温度升高回收大部分热量并产生高温高压蒸汽。
本实施例使用的反应器直径Φ上3200/Φ下4200mm，煤浆浓度为59％；气化压力6.5Mpa，气化温度为1350℃，投浆量97500kg/h，氧气流量34700Nm3/h。
煤浆及氧气通过位于安装在反应器顶部的固体物料喷嘴口3的喷嘴雾化后进入气化反应室4中进行气化反应得到145063Nm3/h的粗煤气，9385kg/h的液态熔渣；
冷却水以10862kg/h的流量进入熔渣固化器7并通过第一层水幕发生器9及第二层水幕发生器10对沿锥形导气管12下行的粗煤气和熔渣进行冷却，初步冷却的粗煤气和熔渣进入辐射换热室13与辐射换热器15内的锅炉给水进行换热，锅炉水吸收粗煤气和熔渣释放的辐射热，产生10MPa高压蒸汽，蒸汽产量为69.5t/h，可发电16100kWh。在辐射换热室13底部粗煤气和熔渣被冷却至550℃，其中熔渣由漏斗形集渣器23进入激冷渣室18中进行水浴，粗煤气在液封作用下由导气管21进入激冷渣室18中进行水浴除尘降温。水浴除尘降温后干净的粗煤气通过集气室22收集并通过粗煤气出口26出反应器，出反应器粗煤气流量为201827.3Nm3/h，汽气比为0.85，含尘量～1mg/L，反应器底部沉积的粗渣定期由粗渣排放口25进行排放，气化黑水则通过液位控制由气化黑水出口24排放。
使用本实施例的激冷式单废锅反应器，由原料消耗量按照下述公式计算得到反应器热煤气效率91％。
热煤气效率＝粗煤气热值+反应器系统产生蒸汽的焓值增量/原料煤热值。

Claims (8)

1.一种激冷式单废锅反应器，它由气化反应室(4)、辐射换热室(13)及激冷渣室(18)组成，其特征在于所述的气化反应室(4)通过锥形渣口(5)和锥形导气口(12)与辐射换热室(13)连通，辐射换热室(13)通过漏斗形集渣器(23)和导气管(21)与激冷渣室(18)连通；
所述气化反应室(4)的壁由反应器壳体(1)与固定在反应器壳体(1)内壁上的耐火材料层(2)构成；
所述的锥形渣口(5)呈倒锥形，该倒锥形的对称轴与气化反应室(4)的纵轴重合；
所述的锥形导气口(12)，其上锥口与锥形渣口(5)的下锥口相连接，下锥口延伸至辐射换热室(13)的直筒段；
所述的辐射换热室(13)由反应器壳体(1)、保温材料层(14)、熔渣固化器(7)、辐射换热器(15)、中心渣道(16)及吹灰控温装置(17)组成；
所述熔渣固化器(7)由激冷水进口(8)、撑砖板(6)、支撑板(11)、第一层水幕发生器(9)及第二层水幕发生器(10)构成；所述的第一层水幕发生器(9)的激冷水喷射角度与水平方向的夹角是+0～20°；第二层水幕发生器(10)中激冷水以溢流的方式排出，形成圆形瀑布水幕，圆形瀑布水幕的半径不大于中心渣道(16)的半径；
所述中心渣道(16)是一个以反应器纵轴为中心的圆形通道，通道半径大于锥形渣口(5)下锥口半径，固化灰渣由中心渣道(16)掉入激冷渣室(18)水浴降温；
所述吹灰控温装置(17)是由多个气体喷嘴组成，气体喷嘴分层布置在辐射换热室(13)的直筒段上，气体喷嘴数量是6～40个；
所述激冷渣室(18)由反应器壳体(1)、布水环(19)、激冷灰水进口(20)、漏斗形集渣器(23)、导气管(21)、集气室(22)、激冷黑水出口(24)、排渣口(25)、粗煤气出口(26)组成；
所述布水环(19)位于漏斗形集渣器(23)上，激冷灰水以溢流的方 式从布水环(19)中流出在漏斗形集渣器(23)上形成一层水膜，保护漏斗形集渣器(23)同时冲洗落在它上面的灰渣；
所述漏斗形集渣器(23)将辐射换热室(13)与激冷渣室(18)相连，漏斗形集渣器(23)上部为圆锥筒段，下部是直筒段，其中圆锥筒段倾斜角度适当，以便激冷灰水能够携带细灰自流进激冷渣室(18)内，直筒段的半径大于中心渣道(16)半径；
所述导气管(21)布置在漏斗形集渣器(23)的圆锥筒段上，导气管(21)下端为锯齿形结构，以便破除粗煤气在水浴中降温时产生的起泡，达到将粗煤气润湿除灰的效果，导气管(21)支数是2～6根；
所述集气室(22)位于漏斗形集渣器(23)与激冷水液面之间的空间，经激冷水水浴降温除尘后的粗煤气在集气室(22)中收集，并由粗煤气出口(26)排出激冷式单废锅反应器。
2.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于所述的锥形导气口(12)，其上锥口与锥形渣口(5)的下锥口相连接，下锥口延伸至辐射换热室(13)的直筒段，其锥口角度α2为90～120°。
3.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于在熔渣固化器(7)中，第二层水幕发生器(10)的圆形瀑布水幕半径是中心渣道(16)半径的90～100％。
4.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于所述的中心渣道(16)半径为锥形渣口(5)下渣口半径的100～130％。
5.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于所述的漏斗形集渣器(23)的圆锥筒段倾斜角度是40～50°。
6.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于所述的漏斗形集渣器(23)的直筒段半径是中心渣道(16)半径的110～130％。
7.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于所述的熔渣固化高度h是锥形渣口(5)下锥口直径的150～200％。
8.根据权利要求1所述的激冷式单废锅反应器，其特征在于所述的导气管(21)下端出口与漏斗形集渣器(23)下端出口均位于激冷液面以下，且保持1.0～1.5m位差。
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