CN109504451A - 多喷嘴废热全回收系统 - Google Patents

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张建胜
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Abstract

本发明公开了多喷嘴废热全回收系统，包括：气化炉、旋风分离器、对流废锅，气化炉包括：壳体、一个主烧嘴、至少两个工艺喷嘴和辐射废锅，辐射废锅包括：第二水冷壁，第二水冷壁设在辐射废锅内，第二水冷壁形成合成气下行通道；水冷屏组，水冷屏组包括多个水冷屏，多个水冷屏设在合成气下行通道内且沿周向分布；排渣池，其设在辐射废锅的下方且与辐射废锅底端相连，排渣池的侧壁设有合成气出口，排渣池底部具有排渣口；旋风除尘器内设有第三水冷壁，旋风除尘器具有粗合成气进口、除尘后气出口和排灰口；对流废锅内设有水冷管，对流废锅具有除尘后气进口、合成气出口和出灰口。

Description

多喷嘴废热全回收系统
技术领域
本发明属于气化炉领域，具体而言，本发明涉及多喷嘴废热全回收系统。
背景技术
目前煤气化回收高温煤气显热工艺方案主要包括：激冷流程和废锅流程。其中激冷工艺最为常用，可以将气化室出来的高温煤气从1300摄氏度左右激冷到300摄氏度以下，设备结构简单，投资省，但是能量回收效率低。辐射废锅可以将高温煤气从1300摄氏度冷却至700摄氏度左右，其中部分高温显热得以回收，但是仍有能量损失，同时所得换热后的合成气中携带粉尘导致，导致磨损腐蚀管道。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种多喷嘴水煤浆水冷壁废热全回收系统，采用该系统可以在提高粉煤的碳转化率的同时实现合成气显热的充分回收，并且所得合成气具有较高的品质。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种多喷嘴废热全回收系统。根据本发明的实施例，所述多喷嘴废热全回收系统包括：
气化炉，所述气化炉包括：
壳体，所述壳体内形成气化室，所述气化室内设置有第一水冷壁，所述壳体的底部收缩形成气化室出渣口；
一个主烧嘴，所述主烧嘴设置在所述壳体顶壁的中心位置，所述主烧嘴适于向所述气化室喷射粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；
至少两个工艺烧嘴，所述工艺烧嘴位于所述壳体顶壁上且邻近所述主烧嘴设置，所述工艺烧嘴适于向所述气化室喷射煤粉、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；
辐射废锅，所述辐射废锅与所述气化炉的底端相连，所述辐射废锅包括：
第二水冷壁，所述第二水冷壁设置在所述辐射废锅内，所述第二水冷壁形成合成气下行通道；
水冷屏组，所述水冷屏组包括多个水冷屏，所述多个水冷屏设在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述水冷屏均由所述第二水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；
其中，所述第二水冷壁的下集箱和每个所述水冷屏的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅下部的冷却水进水管相连通；
所述第二水冷壁的上集箱和每个所述水冷屏的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅上部的冷却水出水管相连通，排渣池，所述排渣池设在所述辐射废锅的下方且与所述辐射废锅底端相连，所述排渣池的侧壁设有合成气出口，所述排渣池底部具有排渣口；
旋风除尘器，所述旋风除尘器内设有第三水冷壁，并且所述旋风除尘器具有粗合成气进口、除尘后气出口和排灰口，所述粗合成气进口与所述合成气出口相连；
对流废锅，所述对流废锅内设有水冷管，并且所述对流废锅具有除尘后合成气进口、合成气出口和出灰口，所述除尘后合成气进口与所述除尘后合成气出口相连。
根据本发明实施例的多喷嘴废热全回收系统通过在气化炉的顶壁上设置了一个主烧嘴和至少两个工艺烧嘴，可以同时利用主烧嘴和工艺烧嘴向气化室内喷射粉煤、氧气和蒸汽，从而可以显著提高气化室内的撞击流，，增加物料的混合效果，从而使得煤粉能够充分燃烧气化，提高碳转化率。同时在气化炉下方设置辐射废锅，使得气化室得到的高温合成气直接进入辐射废锅内，并且在辐射废锅内水冷壁限定的合成气下行通道内设置由多个水冷屏组成的水冷屏组，增加了换热面积，从而显著提高合成气显热回收效率，换热后的合成气经设置排渣池侧壁上的合成气出口供给至具有水冷壁旋风除尘器中进行旋风分离处理，使得粗合成气所携带的飞灰被分离，并且减小了灰颗粒对后续对流废锅的磨损，同时旋风除尘器内的水冷壁可以进一步对合成气进行换热，最后除尘后的合成气再供给对流废锅中进行热回收，得到高品质的合成气。由此，采用该系统可以在提高粉煤的碳转化率的同时实现合成气显热的充分回收。
另外，根据本发明上述实施例的多喷嘴废热全回收系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述主烧嘴内设置有点火棒，具有点火功能。
在本发明的一些实施例中，至少两个所述工艺烧嘴以所述主烧嘴为中心且在周向上均匀分布。由此，可以显著提高粉煤气化过程的碳转化率。
在本发明的一些实施例中，所述工艺烧嘴与所述主烧嘴呈10-45度夹角设置。由此，可以进一步提高粉煤气化过程的碳转化率。
在本发明的一些实施例中，所述水冷屏为8-24个。由此，可以显著提高系统合成气显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，每相邻两个所述水冷屏之间的夹角为15-45度。由此，可以进一步提高系统合成气显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，每个所述水冷屏具有6-15根水冷管。由此，可以进一步提高系统合成气显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，所述水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/9-1/4。由此，可以有效避免辐射废锅的堵塞。
在本发明的一些实施例中，所述对流废锅内设置的水冷管为蛇形水冷管。由此，可以进一步提高该废热全回收系统的显热回收效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的多喷嘴废热全回收系统的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的多喷嘴废热全回收系统中辐射废锅的A-A水平截面俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种多喷嘴废热全回收系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括气化炉100、旋风除尘器200和对流废锅300。
根据本发明的一个实施例的，参考图1，气化炉100包括壳体11、一个主烧嘴12、至少两个工艺烧嘴13、辐射废锅14和排渣池15，其中，壳体11内形成气化室10，气化室10内设置有第一水冷壁16，壳体11的底部收缩形成气化室出渣口101，主烧嘴12设置在壳体11顶壁的中心位置，主烧嘴12适于向气化室10喷射粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气，工艺烧嘴13位于壳体11顶壁上且邻近主烧嘴12设置，工艺烧嘴13适于向气化室10喷射煤粉、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气。发明人发现，通过在气化炉的顶壁上设置了一个主烧嘴和至少两个工艺烧嘴，可以同时利用主烧嘴和工艺烧嘴向气化室内喷射粉煤、氧气和蒸汽，从而可以显著提高气化室内的撞击流物料的混合效果，从而使得煤粉能够充分燃烧气化，提高碳转化率。
根据本发明的具体实施例，主烧嘴12内设置有点火棒，适于向气化室10内烧射粉煤、氧气和蒸汽并进行点火；至少两个工艺烧嘴13以主烧嘴12为中心且在周向上均匀分布。由此，可以更好地对粉煤进行雾化，提高粉煤的碳转化率。
根据本发明的具体实施例，工艺烧嘴13与主烧嘴12呈α角度设置，α角度为10-45度夹角，如图1中所示。发明人发现，通过设置该角度，使物料充分混合进而进一步提高粉煤的碳转化率。如果角度过小达不到物料充分混合的效果，弱角度过大则会冲刷气化炉体，对气化炉体造成腐蚀，影响气化炉的使用寿命。
根据本发明的再一个实施例，参考图1，辐射废锅14与气化室10的底端相连，并且辐射废锅14包括第二水冷壁17和水冷屏组18。
根据本发明的一个具体示例，参考图1，第二水冷壁17设在辐射废锅14内且限定出合成气下行通道19，并且合成气下行通道19的上端与出渣口101相连。具体的，气化炉内得到的高温粗合成气经出渣口下行进入辐射废锅进行换热，从而实现粗合成气显热的回收。
根据本发明的又一个具体实施例，参考图1和2，水冷屏组18包括多个水冷屏181，多个水冷屏181设在合成气下行通道19内且沿合成气下行通道19周向分布，每个水冷屏181均由第二水冷壁17向合成气下行通道19中心轴方向延伸。显然，本发明通过在第二水冷壁形成的合成气下行通道内设置包括多个水冷屏的水冷屏组，较普通水冷壁的设置显著提高了换热面积。具体地，多个水冷屏181可以均匀分布，进而可以提高换热均匀性和辐射废锅14的结构稳定性。
另外，水冷屏181的个数可以为8-24个，具体可以根据合成气下行通道19内空间大小适当增减。但是水冷屏181的个数也不宜过多或者过少，如果过少会浪费空间降低换热面积，进而显热回收效率低；如果过多则会使得成合成气下行通道19过于狭窄，进而可能会造成积灰结渣、堵塞辐射废锅，严重影响设备运行。
根据本发明的具体实施例，发明人为了避免第二水冷壁17内空间大小对水冷屏181个数的设置影响，发明人发现，如图2所示，将每相邻两个水冷屏181之间的夹角β设置为15-45度，进而可以更加方便确定水冷屏181的个数设置。而且通过设置上述角度范围还可以有效保持水冷屏181的分布密度，使水冷屏组18达到最大换热面积和最佳换热效果。另外，发明人还发现，使每相邻两个水冷屏181之间的夹角为15-45度还可以避免熔渣堵塞和挂壁，进而提高换热效率，节省成本。
根据本发明的具体实施例，每个水冷屏181具有6-15根水冷管。由此可以有效提高换热面积。并且水冷屏181的水管根数还可以根据由第二水冷壁17向合成气下行通道19中心方向延伸的宽度不造成熔渣堵塞、挂壁和具有一定操作空间为准。
根据本发明的具体实施例，如图2所示，水冷屏181与第二水冷壁17通过鳍片相连，水冷屏181的宽度L为合成气下行通道19半径R的1/9-1/4。由此可以在保证最大换热面积的同时，不会造成积灰结渣、堵塞辐射废锅通道。
根据本发明的又一个实施例，参考图1，第二水冷壁17的下集箱171和每个水冷屏181的下集箱182相连并与穿过辐射废锅14下部的冷却水进水管183相连通；第二水冷壁17的上集箱172和每个水冷屏181的上集箱184相连并与穿过辐射废锅14上部的冷却水出水管185相连通。
根据本发明的又一个实施例，参考图1，排渣池15设置在辐射废锅14的下方且与辐射废锅14的底端相连，排渣池15的侧壁设有合成气出口102，排渣池15的底部具有排渣口103。具体的，经辐射废锅换热后的合成气自合成气下行通道排出，合成气中所携带的部分灰渣在重力作用下落在排渣池，换热后的合成气经排渣池内液面以上侧壁的合成气出口排出。
根据本发明的又一个实施例，参考图1，旋风除尘器200内设有第三水冷壁21，并且旋风除尘器200具有粗合成气进口201、除尘后气出口202和排灰口203，粗合成气进口201与合成气出口102相连，且适于将经排渣池侧壁合成气出口排出的合成气进行旋风分离。发明人发现，通过在旋风除尘器中布置水冷壁不仅可以提高合成气的显热回收效率，而且可以提高旋风除尘器的使用寿命，同时经旋风除尘器处理后，粗合成气所携带的飞灰被分离，减小了灰颗粒对后续对流废锅的磨损，并且提高了合成气的品质。
根据本发明的又一个实施例，参考图1，对流废锅300内设有水冷管31，并且对流废锅300具有除尘后气进口301、合成气出口302和出灰口303，除尘后气进口301与除尘后气出口202相连，且适于对经旋风除尘器除尘换热后的合成气进一步换热，实现合成气显热的充分回收。具体的，对流废锅内设置的水冷管为蛇形水冷管。
根据本发明实施例的多喷嘴废热全回收系统通过在气化炉的顶壁上设置了一个主烧嘴和至少两个工艺烧嘴，可以同时利用烧主嘴和工艺烧嘴向气化室内喷射粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气，从而可以显著提高气化室内的撞击流提高物料混合效果，从而使得煤粉能够充分燃烧气化，提高碳转化率。同时在气化炉下方设置辐射废锅，使得气化室得到的高温合成气直接进入辐射废锅内，并且在辐射废锅内水冷壁限定的合成气下行通道内设置由多个水冷屏组成的水冷屏组，增加了换热面积，从而显著提高合成气显热回收效率，换热后的合成气经设置排渣池侧壁上的合成气出口供给至具有水冷壁旋风除尘器中进行旋风分离处理，使得粗合成气所携带的飞灰被分离，并且减小了灰颗粒对后续对流废锅的磨损，同时旋风除尘器内的水冷壁可以进一步对合成气进行换热，最后除尘后的合成气再供给对流废锅中进行热回收。由此，采用该系统可以在提高粉煤的碳转化率的同时实现合成气显热的充分回收。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种多烧嘴废热全回收系统，其特征在于，包括：
气化炉，所述气化炉包括：
壳体，所述壳体内形成气化室，所述气化室内设置有第一水冷壁，所述壳体的底部收缩形成气化室出渣口；
一个主烧嘴，所述主烧嘴设置在所述壳体顶壁的中心位置，所述主烧嘴适于向所述气化室喷射粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；
至少两个工艺烧嘴，所述工艺烧嘴位于所述壳体顶壁上且邻近所述主烧嘴设置，所述工艺烧嘴适于向所述气化室喷射煤粉、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；
辐射废锅，所述辐射废锅与所述气化室的底端相连，所述辐射废锅包括：
第二水冷壁，所述第二水冷壁设置在所述辐射废锅内，所述第二水冷壁形成合成气下行通道；
水冷屏组，所述水冷屏组包括多个水冷屏，所述多个水冷屏设在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述水冷屏均由所述第二水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；
其中，所述第二水冷壁的下集箱和每个所述水冷屏的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅下部的冷却水进水管相连通；
所述第二水冷壁的上集箱和每个所述水冷屏的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅上部的冷却水出水管相连通，
排渣池，所述排渣池设在所述辐射废锅的下方且与所述辐射废锅底端相连，所述排渣池的侧壁设有合成气出口，所述排渣池底部具有排渣口；
旋风除尘器，所述旋风除尘器内设有第三水冷壁，并且所述旋风除尘器具有粗合成气进口、除尘后合成气出口和排灰口，所述粗合成气进口与所述合成气出口相连；
对流废锅，所述对流废锅内设有水冷管，并且所述对流废锅具有除尘后合成气进口、合成气出口和出灰口，所述除尘后气进口与所述除尘后合成气出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主烧嘴内设置有点火棒，具有点火功能。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，至少两个所述工艺烧嘴以所述主喷嘴为中心且在周向上均匀分布。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述工艺烧嘴与所述主烧嘴呈10-45度夹角设置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水冷屏为8-24个。
6.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，每相邻两个所述水冷屏之间的夹角为15-45度。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，每个所述水冷屏具有6-15根水冷管。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/9-1/4。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对流废锅内设置的水冷管为蛇形水冷管。
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