CN202284195U - 全废锅流程气流床气化炉组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全废锅流程气流床气化炉组，包括：气流床气化炉、辐射废锅、对流废锅和套管式水冷连接管，所述辐射废锅包括辐射废锅筒体、渣气进口、滴水檐、内管膜式水冷壁、外管膜式水冷壁、粗合成气出口、渣浴室以及排渣口，并且所述内管膜式水冷壁靠近辐射废锅中心轴线的一侧设置有径向膜式水冷壁，所述对流废锅包括对流废锅筒体、U形列管膜式水冷壁、粗合成气进口和合成气出口，气流床气化炉的渣气出口连接辐射废锅的渣气进口，辐射废锅通过套管式水冷连接管与对流废锅连通。采用本实用新型所述的气化炉组，不仅使产生的合成气用于生产煤化工产品，而且充分利用了煤化工工艺产生的大量热能，并副产高压蒸汽可供煤化工生产用电。

Description

全废锅流程气流床气化炉组

技术领域

本实用新型涉及一种煤化工设备，特别涉及一种全废锅流程煤气化装置。

背景技术

现代煤化工属于技术密集型和投资密集型的产业，具有气化技术多样化、产品繁多、产业链长、工艺过程复杂、技术含量高、工业化生产规模大等特点。

煤炭气化是煤转化技术中最主要的部分，是实现煤化工工艺的起点，几乎是所有煤化工产业的基础。目前用于煤化工产业的气化技术主要有：(1)加压固定床气化技术，如鲁奇(Lurgi)加压气化，主要用于生产城市煤气；(2)粉煤流化床加压气化技术，代表技术有高温温柯勒(HTW)、U-Gas等加压流化床技术；(3)气流床气化技术，代表技术有德士古(Texaco)水煤浆气化技术、GSP干粉煤加压气化技术、Shell干粉煤加压气化技术以及华东理工大学的四喷嘴对置式气化技术。

德士古水煤浆气化技术是二十世纪四十年代美国德士古石油公司在重油气化基础上发展的气化技术，经过开发于七十年代推出了具有代表性的加压水煤浆气化技术。

根据由德士古水煤浆气化技术产生的高温合成气的冷却方式(即高温合成气的热量回收方法)，将德士古水煤浆气化炉分为激冷流程、半废锅流程和全废锅流程水煤浆气化炉。其中全废锅流程是指粗合成气不经水激冷，通过废热锅炉副产蒸汽，再经过滤除尘、脱硫后进入后续的变换工序，其中所述废热锅炉包括辐射废锅和对流废锅；激冷流程是指在气化炉下部设有激冷室，通过激冷水对高温的粗合成气进行降温除尘；半废锅流程是指粗合成气经辐射废锅冷却到700℃，再用水激冷到所需的温度。在我国使用较为成熟和广泛的德士古水煤浆气化技术为激冷流程气化技术，此技术存在热效率低、资源浪费大、能源利用不合理等缺点。与激冷流程相比，德士古全废锅流程水煤浆加压气化工艺最大的不同之处在于节能，可以充分利用水煤浆燃烧的显热和潜热，产生中、高压蒸汽，用于发电。德士古全废锅流程水煤浆气化炉组通常包括辐射废锅和对流废锅，其中辐射废锅内采用双通道内置膜式水冷壁结构，包括内管膜式水冷壁和外管膜式水冷壁，内管膜式水冷壁内靠近辐射废锅中心线的一侧为辐射废锅的第一通道，内管膜式水冷壁和外管膜式水冷壁之间的环隙为辐射废锅的第二通道；对流废锅内采用整体弯曲盘管U形管束。

德士古全废锅流程水煤浆气化炉目前在世界上共有5套，主要用于发电，其中最大的一套是美国能源部的Tample电站。神华宁夏煤业集团在国际上首次将此技术应用在大型煤化工生产中。但是，德士古全废锅流程应用在煤化工生产中存在如下缺陷：

1、辐射废锅内膜壁换热量不足，造成离开辐射废锅第一通道的粗合成气温度过高，高温的粗合成气中夹带的细固体颗粒在通过辐射废锅内的第二通道时易粘附在内管膜壁上，导致第二通道堵塞；同时由于辐射废锅出口的合成气温度过高，也会导致对流废锅后方的气体出口的温度升高，致使设备部分腐蚀速度加快。

2、对流废锅内采用的是整体弯曲盘管U形管束，造成进入对流废锅的粗合成气中的细灰易粘附在横向盘管表面，从而导致换热管结垢严重，换热效果差，易于堵塞合成气通道。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种新型的全废锅流程气流床气化炉组。采用该全废锅流程气流床气化炉组能更合理有效地回收利用合成气的热量，通过最大限度地利用煤气化产生的热能，可以实现煤化工联产发电，从而降低煤化工生产成本和发电时产生的各种污染物的排放。

本实用新型所提供的全废锅流程气流床气化炉组包括：气流床气化炉、辐射废锅和对流废锅，其中，所述辐射废锅包括辐射废锅筒体、渣气进口、滴水檐、内管膜式水冷壁、外管膜式水冷壁、径向膜式水冷壁、粗合成气出口、渣浴室和排渣口，所述径向膜式水冷壁位于内管膜式水冷壁靠近辐射废锅中心轴线的一侧；所述对流废锅包括对流废锅筒体、U形列管膜式水冷壁、粗合成气进口和合成气出口；所述气流床气化炉的渣气出口连接辐射废锅的渣气进口，所述辐射废锅通过套管式水冷连接管与对流废锅连通。

在本实用新型中，所述“膜式水冷壁”是将冷却水管和翅片按照“冷却水管-翅片-冷却水管”的形式沿纵向依次地焊接起来所组成的水冷壁受热面，其目的是为了吸收辐射废锅内的高温合成气的辐射热量，并在冷却水管内产生蒸汽。通常，膜式水冷壁按冷却水循环回路管组的要求整焊而成，安装时每组膜式水冷壁之间再通过焊接密封。

在本实用新型中，将设置于靠近辐射废锅中心轴线四周的膜式水冷壁称为“内管膜式水冷壁”，将设置于靠近辐射废锅炉膛四周的膜式水冷壁称为“外管膜式水冷壁”。

另外，为了加大辐射废锅的换热量，根据本实用新型的一个优选实施方式，所述径向膜式水冷壁共设置3-10组，所有径向膜式水冷壁呈径向对称地分布在辐射废锅内，每组膜式水冷壁由2片互相平行的水冷壁组成，每片水冷壁内设有2-10根冷却水管。

在本实用新型所提供的全废锅流程气流床气化炉组的辐射废锅内，由内管膜式水冷壁和径向膜式水冷壁组成第一通道，由内管膜式水冷壁和外管膜式水冷壁组成第二通道。

根据本实用新型的一个优选的实施方式，所述辐射废锅内的滴水檐是由Y型不锈钢锚固钉和捣打料形成的一体式滴水檐。进一步优选地，将Y型不锈钢锚固钉焊接在气流床气化炉内的鳍板上，根据锚固钉布置的形状，将捣打料捣打成所述滴水檐。在本实用新型中采用上述滴水檐，大大提高了滴水檐的强度，并且可以改变物料的喷射角度，使气化炉的灰渣喷入辐射废锅时不易与水冷壁接触，解决了水冷壁易于挂渣堵塞灰渣中心通道的问题。

根据本实用新型的另一个优选的实施方式，所述U形列管膜式水冷壁由4-10片互相平行的水冷壁组成，每片水冷壁内设有4-10根冷却水管。

根据本实用新型的另一个优选的实施方式，所述径向膜式水冷壁上设有第一水冷壁联箱，所述U形列管膜式水冷壁上设有第二水冷壁联箱。径向膜式水冷壁的冷却水管通过第一水冷壁联箱连在一起，对流U形列管膜式水冷壁的冷却水管通过第二水冷壁联箱连在一起，从而使得冷却水管内的冷却水在所述水冷壁联箱内汇集、混合。因此，所述水冷壁联箱起到匀质和温度的均匀作用，消除或减小因受热面所形成的热偏差。另外，由所述水冷壁联箱通过冷却水管把冷却水引出去，起到再分配的作用。

根据本实用新型提供的全废锅流程气流床气化炉组的一个优选的实施方式，其中所述水冷连接管为套管式水冷连接管。

在本实用新型所提供的全废锅流程气流床气化炉组中，所述气流床气化炉可以采用德士古气流床气化炉、多喷嘴对置式气流床气化炉、GSP气化炉等。

本实用新型所提供的全废锅流程气流床气化炉组的工作原理主要是：煤在气流床气化炉内部燃烧产生粗合成气，粗合成气分别经由辐射废锅、对流废锅换热后用于煤化工产品的生产，经换热产生的高压蒸汽用于发电。

与现有的德士古全废锅流程气流床气化炉组相比，本实用新型主要具有以下有益效果：

1、通过在辐射废锅的内管膜式水冷壁内设置径向膜式水冷壁，加大了辐射废锅的换热量，避免了粗合成气中夹带的过高温度的细颗粒粘附于第二通道膜壁上导致通道堵塞，同时使辐射废锅出口的粗合成气的温度降低，减缓了设备的腐蚀速率。

2、在对流废锅内设置U形列管膜式水冷壁，获得的换热效果更好，降低了对流废锅筒体的温度，同时通过合成气气流的纵向冲刷，避免了合成气中的细灰粒粘附在横向盘管表面，易于吹灰装置吹扫。

3、采用套管式水冷连接管作为连接辐射废锅和对流废锅的合成气输送管线，降低了热应力对管线的损伤，同时加大了热能的回收。

4、采用本实用新型所提供的气化炉组，可以充分利用粗合成气的热量，在辐射废锅、对流废锅内部产生高品位的蒸汽，能量利用率高。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个优选实施方式的全废锅流程气流床气化炉组的结构示意图；

图2为图1中所示的全废锅流程气流床气化炉组的辐射废锅的横截面示意图；

图3为图1中所示的全废锅流程气流床气化炉组的对流废锅的横截面示意图；

图4为图1中所示的全废锅流程气流床气化炉组应用于煤化工联产发电的示意图，其中：

1-气流床气化炉

2-辐射废锅

3-对流废锅

4-套管式水冷连接管

5-渣气出口

6-辐射废锅筒体

7-渣气进口

8-内管膜式水冷壁

9-外管膜式水冷壁

10-径向膜式水冷壁

11-第一水冷壁联箱

12-渣浴室

13-排渣口

14-粗合成气出口

15-第一通道

16-第二通道

17-对流废锅筒体

18-U形列管膜式水冷壁

19-第二水冷壁联箱

20-粗合成气进口

21-合成气出口

22-汽包

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步详细说明本实用新型所提供的全废锅流程气流床气化炉组，但本实用新型并不因此而受到任何限制。只要不偏离本实用新型的构思和限定的范围，本实用新型可以有其它的变形。

图1示出了根据本实用新型的优选实施方式的全废锅流程气流床气化炉组，图4示出了其应用于煤化工联产发电的示意图。

如图1、图2、图3和图4所示，从气流床气化炉1的渣气出口5出来的大颗粒灰渣及气体经由渣气进口7、一体式滴水檐(未示出)喷入辐射废锅2的第一通道15，与内管膜式水冷壁8和径向膜式水冷壁10内的冷却水(来自汽包的高压热水)进行换热，其中的冷却水汽化为高压蒸汽，大颗粒的灰渣落入渣浴室12降温，然后由渣浴室下部的排渣口13进入后续的渣处理系统(未示出)。

经换热后的粗合成气从第一通道15与第二通道16之间的拐弯处进入第二通道16，进一步与内管膜式水冷壁8和外管膜式水冷壁9内的冷却水(来自汽包的高压热水)换热，其中的冷却水汽化为高压蒸汽，所述径向膜式水冷壁共设置10组，并呈径向对称地分布在辐射废锅内，每组膜式水冷壁由2片水冷壁组成，每片水冷壁内设有6根冷却水管，所述径向膜式水冷壁内的冷却水通过第一水冷壁联箱11汇集、混合、再分配。

换热后的粗合成气经由粗合成气出口14进入套管式水冷连接管4的内管，并与夹套内的冷却水(来自汽包的高压热水)进行换热，其中的冷却水汽化为高压蒸汽。粗合成气经由粗合成气进口20进入对流废锅3的壳程，与U形列管膜式水冷壁18内的冷却水进行换热，其中的冷却水汽化为高压蒸汽，所述U形列管膜式水冷壁18由6片互相平行的水冷壁组成，每片水冷壁内设有10根冷却水管，所述U形列管膜式水冷壁内的冷却水通过第二水冷壁联箱19汇集、混合、再分配。经过降温后的合成气从合成气出口21流出，进入后续的洗涤系统(未示出)。所有由汽化产生的高压蒸汽进入汽包22，汽包内的蒸汽可以作为高品位蒸汽去发电系统用于发电。

实施例

按照图4所示，将图1示出的全废锅流程气流床气化炉组用于生产甲醇并联合发电。其中图1中采用的气流床气化炉为德士古水煤浆气化炉，该气化炉的直径为2.8米，辐射废锅的直径为3.6米，气化炉与辐射废锅的总高为36米，对流废锅的直径为1.6米，高19米。

气化炉日投煤量(以干煤计)1200吨，采用两台气化炉和一台备用气化炉，每台气化炉内的压力为4.0MPa，每台气化炉的出口温度为1300℃左右。按照图4所示的方式进行换热后，两台气化炉产生压力为10MPa的蒸汽约101t/h，并且所述蒸汽可发电23280kWh，经降温后的合成气经洗涤后可在后续的系统中以31t/h的产率生产甲醇。

由此可见，本气化炉组合理地将设有不同换热器的辐射废锅、对流废锅与气流床气化炉组合使用，不仅使产生的合成气用于生产煤化工产品，而且充分利用了煤化工工艺产生的大量热能，并副产高压蒸汽，可以供煤化工生产用电。另外，与采用激冷式气流床气化炉组相比，采用本实用新型所述的全废锅流程气流床气化炉组的热量回收率高，操作更稳定、方便、灵活。

Claims (6)

1.一种全废锅流程气流床气化炉组，包括：气流床气化炉(1)、辐射废锅(2)和对流废锅(3)，其特征在于，所述辐射废锅包括辐射废锅筒体(6)、渣气进口(7)、滴水檐、内管膜式水冷壁(8)、外管膜式水冷壁(9)、径向膜式水冷壁(10)、粗合成气出口(14)、渣浴室(12)和排渣口(13)，所述径向膜式水冷壁位于所述内管膜式水冷壁靠近辐射废锅中心轴线的一侧；所述对流废锅包括对流废锅筒体(17)、U形列管膜式水冷壁(18)、粗合成气进口(20)和合成气出口(21)；所述气流床气化炉的渣气出口(5)连接辐射废锅的渣气进口(7)，所述辐射废锅通过套管式水冷连接管(4)与对流废锅连通。

2.根据权利要求1所述的全废锅流程气流床气化炉组，其特征在于，所述径向膜式水冷壁(10)共设置3-10组，所有径向膜式水冷壁呈径向对称地分布在辐射废锅内，每组膜式水冷壁由2片互相平行的水冷壁组成，每片水冷壁内设有2-10根冷却水管。

3.根据权利要求1所述的全废锅流程气流床气化炉组，其特征在于，所述U形列管膜式水冷壁(18)由4-10片互相平行的水冷壁组成，每片水冷壁内设有4-10根冷却水管。

4.根据权利要求1或2所述的全废锅流程气流床气化炉组，其特征在于，所述径向膜式水冷壁(10)上设有第一水冷壁联箱(11)，所述U形列管膜式水冷壁(18)上设有第二水冷壁联箱(19)。

5.根据权利要求1所述的全废锅流程气流床气化炉组，其特征在于，所述辐射废锅(2)内的滴水檐是由Y型不锈钢锚固钉和捣打料形成的一体式滴水檐。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的全废锅流程气流床气化炉组，其特征在于，所述气流床气化炉(1)为德士古气流床气化炉、多喷嘴对置式气流床气化炉或GSP气化炉。 

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