CN109504465A - 煤气化废热全回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了煤气化废热全回收系统，包括：气化炉、旋风分离器和对流废锅，气化炉包括：壳体、辐射废锅、第一水冷壁和烧嘴，第一水冷壁设在壳体内且限定出气化腔室，烧嘴设在壳体的顶部，辐射废锅包括：第二水冷壁和水冷屏组，第二水冷壁设在辐射废锅内且限定出气渣通道，水冷屏组包括多个长水冷屏和多个短水冷屏，多个长水冷屏和多个短水冷屏设在气渣通道内且沿周向分布，排渣池与辐射废锅下端相连，排渣池的上部侧壁具有粗合成气出口，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
技术领域
本发明属于气化炉领域，具体而言，本发明涉及煤气化废热全回收系统。
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200摄氏度左右，设备结构简单，投资省，但是能量回收效率低。废热锅炉可以将高温煤气从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其品质较低。
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煤气化废热全回收系统，采用该煤气化废热全回收系统可以在提高换热面积的同时避免气渣通道堵塞，并且所得合成气具有较高的品质。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种煤气化废热全回收系统。根据本发明的实施例，所述煤气化废热全回收系统包括：
气化炉，所述气化炉包括：
壳体；
第一水冷壁，所述第一水冷壁设在所述壳体内且限定出气化腔室，所述气化腔室底部收缩形成出渣口；
烧嘴，所述烧嘴设在所述壳体的顶部；
辐射废锅，所述辐射废锅包括：
第二水冷壁，所述第二水冷壁设在所述辐射废锅内且限定出气渣通道，所述气渣通道的上端与所述出渣口相连；
水冷屏组，所述水冷屏组包括多个长水冷屏和多个短水冷屏，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏设在所述气渣通道内且沿周向分布，每个所述长水冷屏和每个所述短水冷屏均由所述第二水冷壁向所述气渣通道中心轴方向延伸；
排渣池，所述排渣池与所述辐射废锅下端相连，所述排渣池的上部侧壁具有粗合成气出口，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粗合成气出口相连；
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气出口相连。
根据本发明实施例的煤气化废热全回收系统通过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气渣通道内设置由多个长水冷屏和多个短水冷屏组成的水冷屏组，较现有的普通水冷屏的设置显著提高了换热面积，并且不易导致气渣通道的堵塞，同时将经排渣池侧壁得到的粗合成气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，采用本申请的煤气化废热全回收系统可以在提高粗合成气显热回收效率的同时提高合成气的品质。
另外，根据本发明上述实施例的煤气化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，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏沿所述气渣通道周向交叉间隔分布。由此，可以提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，每相邻两个所述长水冷屏之间布置1-2个所述短水冷屏。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，每相邻所述长水冷屏和所述短水冷屏之间或者每相邻的两个所述短冷水屏之间的夹角为15-45度。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，所述长水冷屏和所述短水冷屏的总个数为8-24个。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，每个所述长水冷屏具有6-15根水冷管。由此，可以进一步提高该显热回收装置的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，每个所述短水冷屏具有3-6根水冷管。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，所述长水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述长水冷屏的宽度为所述气渣通道半径的1/11-1/4。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，所述短水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述短水冷屏的宽度为所述气渣通道半径的2/35-1/11。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，所述粗合成气进口与所述粗合成气出口通过管道式水冷连接管相连。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
在本发明的一些实施例中，所述除尘后气进口与所述除尘后气出口通过管道式水冷连接管相连。由此，可以进一步提高该煤气化废热全回收系统的显热回收效率。
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，可以进一步提高该煤气化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煤气化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煤气化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，本发明提出了一种煤气化废热全回收系统。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、第一水冷壁12、烧嘴13、气化室出渣口101、辐射废锅14和排渣池15，其中，第一水冷壁12设在壳体11内且限定出气化腔室10，并且气化腔室10的底部收缩形成出渣口101，烧嘴13设在壳体11的顶部，且适于通过烧嘴向气化腔室10内供给粉煤、氧气和蒸汽，使得粉煤能够充分燃烧气化得到高温合成气，高温合成气下行进入辐射废锅进行换热后经排渣池上部侧壁的粗合成气出口排出。具体的，第一水冷壁12与壳体11之间存在距离，从而可以避免壳体被气化腔室的高温辐射损坏，同时在为了提高气化腔室内气化效率的前提下可以适当提高气化腔室内的温度，进而在保证气化炉使用寿命的同时提高气化炉的气化效率。
根据本发明的再一个实施例，参考图1，辐射废锅14包括第二水冷壁16和水冷屏组17。
根据本发明的一个具体示例，参考图1，第二水冷壁16设在辐射废锅14内且限定出气渣通道18，并且气渣通道18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与第二水冷壁进行换热，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17包括多个长水冷屏171和多个短水冷屏172，多个长水冷屏171和多个短水冷屏172设在气渣通道18内且沿气渣通道18周向分布，每个长水冷屏171和每个短水冷屏172均由第二水冷壁16向气渣通道18中心轴方向延伸。显然，本发明通过在第二水冷壁形成的气渣通道内设置包括多个长水冷屏和多个短水冷屏的水冷屏组，较普通水冷屏的设置显著提高了换热面积，显热回收更彻底，而且不会对气渣通道造成堵塞。
根据本发明的一个具体示例，参考图2，多个长水冷屏171和多个短水冷屏172沿气渣通道18周向上交叉间隔分布。具体地，可以利用短水冷屏172将两个或者多个长水冷屏171间隔开，进而可以避免多个长水冷屏171排布紧密，容易造成积灰结渣、堵塞辐射废锅气渣通道，影响设备运行。另外，还可以利用短水冷屏172填补两个或者多个长水冷屏171之间空隙，进而在有效提高换热面积的同时还不会对气渣通道造成堵塞。优选地，每相邻两个长水冷屏171之间布置1-2个短水冷屏172。发明人发现，采取这种水冷屏设置方式，可以在增大辐射废锅换热面积的同时，有效的避免辐射废锅内部积灰堵渣现象，在设备正常开车的情况下，最大的提升系统的换热效率。根据本发明的具体实施例，优选地，如图2所示，每相邻两个长水冷屏171之间布置1个短水冷屏172。并且多个长水冷屏171和多个短水冷屏172之间可以沿气渣通道18周向上均匀分布，进而可以提高换热均匀性和辐射废锅的结构稳定性。
根据本发明的再一个具体示例，长水冷屏171和短水冷屏172的总个数为8-24个。具体可以根据第二水冷壁16内气渣通道18空间大小适当增减。但是长水冷屏171和短水冷屏172的总个数不宜过多或者过少，如果过少会浪费空间降低换热面积，进而显热回收效率低；如果过多则会使成气渣通道18过于狭窄，进而可能会造成熔渣堵塞和挂壁，严重影响设备运行。
根据本发明的再一个具体示例，为了避免第二水冷壁16内气渣通道18空间大小对长水冷屏171和短水冷屏172个数的设置影响，如图2所示，将每相邻的长水冷屏171和短水冷屏172之间或者每相邻的两个短水冷屏172之间的夹角α为15-45度，进而可以更加方便确定水冷屏组17中水冷屏的总个数设置。尤其可以有效保持水冷屏组17中长水冷屏171和短水冷屏172的分布密度，使得水冷屏组17达到最大换热面积和最佳换热效果。另外，发明人还发现，使得每相邻两个水冷屏之间的夹角为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。
根据本发明的又一个具体示例，每个长水冷屏171具有6-15根水冷管。由此可以有效提高换热面积。并且长水冷屏171的水管个数还可以根据长水冷屏171由第二水冷壁16向气渣通道18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。具体地，如图2所示，长水冷屏171与第二水冷壁16通过鳍片(未示出)相连，长水冷屏171的宽度L1为气渣通道18半径R的1/11-1/4。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具体示例，每个短水冷屏172具有3-6根水冷管。由此可以有效弥补两个长水冷屏171之间空隙，进而最大限度地提高换热面积。并且短水冷屏172的水管根数还可以根据短水冷屏172由第二水冷壁16向气渣通道18的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。具体地，如图2所示，短水冷屏172与第二水冷壁16通过鳍片(未示出)相连，短水冷屏172的宽度L2为气渣通道18半径R的2/35-1/11。由此可以在保证最大换热面积的同时，不会造成熔渣堵塞和挂壁。
根据本发明的又一个实施例，参考图1，第二水冷壁16的下集箱161和每个长水冷屏171的下集箱173、每个短水冷屏172的下集箱174相连并与穿过辐射废锅14下部的冷却水进水管175相连通；第二水冷壁16的上集箱162和每个长水冷屏171的上集箱176、每个短水冷屏172的上集箱177相连并与穿过辐射废锅14上部的冷却水出水管178相连通。
根据本发明的又一个实施例，参考图1，排渣池15与辐射废锅14的下端相连，排渣池14的上部侧壁具有粗合成气出口102，底部具有排渣口103。具体的，经辐射废锅换热后的合成气下行进入排渣池，合成气中所携带的部分灰渣在重力作用下落在排渣池，而气体经粗合成气出口排出。
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与粗合成气出口102相连，且适于将经排渣池排出的粗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第三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。根据本发明的一个具体实施例，参考图1，粗合成气进口201与粗合成气出口102通过管道式水冷连接管400相连。由此，在避免合成气显热损失的同时进一步提高合成气显热回收效率。
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，得到符合温度要求的合成气。根据本发明的一个具体实施例，除尘后气进口301与除尘后气出口202通过管道式水冷连接管400相连。由此，在进一步避免合成气显热损失的同时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煤气化废热全回收系统通过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气渣通道内设置由多个长水冷屏和多个短水冷屏组成的水冷屏组，较现有的普通水冷屏的设置显著提高了换热面积，并且不易导致气渣通道的堵塞，同时将经排渣池侧壁得到的粗合成气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，采用本申请的煤气化废热全回收系统可以在提高粗合成气显热回收效率的同时提高合成气的品质。
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 (10)
1.一种煤气化废热全回收系统，其特征在于，包括：
气化炉，所述气化炉包括：
壳体；
第一水冷壁，所述第一水冷壁设在所述壳体内且限定出气化腔室，所述气化腔室底部收缩形成出渣口；
烧嘴，所述烧嘴设在所述壳体的顶部；
辐射废锅，所述辐射废锅包括：
第二水冷壁，所述第二水冷壁设在所述辐射废锅内且限定出气渣通道，所述气渣通道的上端与所述出渣口相连；
水冷屏组，所述水冷屏组包括多个长水冷屏和多个短水冷屏，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏设在所述气渣通道内且沿周向分布，每个所述长水冷屏和每个所述短水冷屏均由所述第二水冷壁向所述气渣通道中心轴方向延伸；
排渣池，所述排渣池与所述辐射废锅下端相连，所述排渣池的上部侧壁具有粗合成气出口，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粗合成气出口相连；
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，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏沿所述气渣通道周向交叉间隔分布。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每相邻两个所述长水冷屏之间布置1-2个所述短水冷屏。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每相邻所述长水冷屏和所述短水冷屏之间或者每相邻的两个所述短冷水屏之间的夹角为15-45度。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述长水冷屏和所述短水冷屏的总个数为8-24个。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述长水冷屏具有6-15根水冷管；
任选的，每个所述短水冷屏具有3-6根水冷管。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述长水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述长水冷屏的宽度为所述气渣通道半径的1/11-1/4；
任选的，所述短水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述短水冷屏的宽度为所述气渣通道半径的2/35-1/11。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述粗合成气进口与所述粗合成气出口通过管道式水冷连接管相连。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述除尘后气进口与所述除尘后气出口通过管道式水冷连接管相连。
10.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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