CN209397167U - 带激冷的辐射废锅热回收装置 - Google Patents

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张建胜
王倩
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李相军
岳博
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Abstract

本实用新型公开了带激冷的辐射废锅热回收装置，包括：壳体，顶部设有粗合成气入口；辐射废锅，设在所述壳体内，自上而下限定出上激冷区、换热区和下激冷区，下激冷区与壳体之间形成合成气上行通道，合成气上行通道上设有合成气出口，辐射废锅包括：上激冷组件，其设在上激冷区；水冷壁，其设在换热区且水冷壁限定出气渣通道；水冷屏组，其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，每个长水冷屏和每个短水冷屏均由水冷壁向气渣通道中心轴方向延伸；下激冷组件，其设在下激冷区；排渣池，其与壳体的下端相连，下激冷区的下端延伸到排渣池内，并且排渣池的底部设有排渣口。

Description

带激冷的辐射废锅热回收装置
技术领域
本实用新型属于锅炉领域，具体而言，本实用新型涉及带激冷的辐射废锅热回收装置。
背景技术
一种带有辐射废锅的气化炉能消化高硫、高灰、高灰熔点煤，实现了原料煤本地化，解决山西“三高”煤的气化难题，也为全国“三高”煤综合利用、气化提供了新方法、新手段；对山西省改造传统煤化工和发展煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工产业具有重要意义。而通过在气化炉内部设置辐射废锅装置，在设备运行过程中，通过回收高温高压合成气热量、副产高温高压蒸汽等方式，节约燃料消耗，提高能源转换效率，从而降低了设备整体的运行成本。然而现有的辐射废锅装置存在换热面积低以及易发生通道堵塞等问题，因此需要进一步改进。
实用新型内容
本实用新型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，本实用新型的一个目的在于提出一种带激冷的辐射废锅热回收装置，采用该辐射废锅热回收装置可以在提高换热面积的同时避免通道堵塞，并且所得合成气具有较高的品质。
在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种带激冷的辐射废锅热回收装置。根据本实用新型的实施例，所述带激冷的辐射废锅热回收装置包括：
壳体，所述壳体的顶部设有粗合成气入口；
辐射废锅，所述辐射废锅设在所述壳体内，所述辐射废锅内自上而下限定出上激冷区、换热区和下激冷区，所述下激冷区与所述壳体之间形成合成气上行通道，并且所述合成气上行通道上设有合成气出口，所述辐射废锅包括：
上激冷组件，所述上激冷组件设在所述上激冷区；
水冷壁，所述水冷壁设在所述换热区且所述水冷壁限定出气渣通道；
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水冷壁向所述气渣通道中心轴方向延伸；
下激冷组件，所述下激冷组件设在所述下激冷区；
其中，所述水冷壁的下集箱和每个所述长水冷屏的下集箱、每个所述短水冷屏的下集箱相连并与穿过所述换热区下部的冷却水进水管相连通；
所述水冷壁的上集箱和每个所述长水冷屏的上集箱、每个所述短水冷屏的上集箱相连并与穿过所述换热区上部的冷却水出水管相连通；
排渣池，所述排渣池与所述壳体的下端相连，所述下激冷区的下端延伸到所述排渣池内，并且所述排渣池的底部设有排渣口。
根据本实用新型实施例的带激冷的辐射废锅热回收装置通过在辐射废锅内的上激冷区设置上激冷组件，该上激冷组件可以对壳体顶部供给的粗合成气中熔融灰渣进行降温，从而可以有效避免辐射废锅换热区内水冷壁和水冷屏结渣，避免了换热区气渣通道的堵塞，同时在辐射废锅换热区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，另外在换热区的下方设置下激冷区，在下激冷区设置下激冷组件，可以进一步对换热区得到的换热后的合成气进行换热，并且下激冷区的下端延伸至排渣池内，使得经下激冷区换热后的合成气进入排渣池内进一步降温和除灰后再经合成气出口排出。由此，采用本申请的带激冷的辐射废锅热回收装置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，根据本实用新型上述实施例的带激冷的辐射废锅热回收装置还可以具有如下附加的技术特征：
任选的，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏沿周向上交叉间隔分布。由此，可以提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，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，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，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，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述长水冷屏和所述短水冷屏的总个数为8-24个。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，每个所述长水冷屏具有8～18根水冷管。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，每个所述短水冷屏具有4～8根水冷管。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述长水冷屏与所述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1/10～1/4。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述短水冷屏与所述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1/20～1/10。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，包括多个所述上激冷组件，所述多个上激冷组件沿所述上激冷区的周向间隔分布。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述上激冷组件包括上激冷水进水管和上激冷喷头，所述上激冷水进水管与所述上激冷喷头相连，所述上激冷水进水管穿过所述壳体伸入到所述上激冷区。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述上激冷喷头与所述水平面呈0～80度。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，包括多个所述下激冷组件，所述多个下激冷组件沿所述下激冷区的周向间隔分布。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述下激冷组件包括下激冷水进水管和下激冷喷头，所述下激冷水进水管与所述下激冷喷头相连，所述下激冷水进水管穿过所述壳体伸入到所述下激冷区。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
任选的，所述下激冷喷头与所述水平面呈0～80度。由此，可以进一步提高该热回收装置的显热回收效率。
本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/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是根据本实用新型一个实施例的带激冷的辐射废锅热回收装置的结构示意图。
图2是根据本实用新型一个实施例的带激冷的辐射废锅热回收装置中辐射废锅的A-A水平截面俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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。在本实用新型的描述中，“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。
在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，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。
在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种带激冷的辐射废锅热回收装置。根据本实用新型的实施例，参考图1，该热回收装置包括壳体100、辐射废锅200和排渣池300。
根据本实用新型的实施例，参考图1，壳体100的顶部设有粗合成气入口101。具体的，经粗合成气入口供给的粗合成气为气化室所得到的高温粗合成气。
根据本实用新型的实施例，参考图1，辐射废锅200设在壳体100内，并且辐射废锅200内自上而下限定出上激冷区21、换热区22和下激冷区23，下激冷区23与壳体100之间形成合成气上行通道24，并且合成气上行通道24上设有合成气出口201。
根据本实用新型的一个实施例，参考图1，辐射废锅200包括：上激冷组件25、水冷壁26、水冷屏组27和下激冷组件28。
根据本实用新型的一个具体实施例，参考图1，上激冷组件25设在上激冷区21，并且上激冷组件25为多个，多个上激冷组件25在沿上激冷区21的周向间隔分布。具体的，来自于气化室的高温粗合成气经壳体顶部的粗合成气入口进入辐射废锅的上激冷区，上激冷组件喷出的激冷介质(蒸汽或水)与粗合成气接触进行降温除渣，从而可以有效避免辐射废锅换热区内水冷壁和水冷屏上结渣，避免了换热区气渣通道的堵塞。
根据本实用新型的一个具体示例，参考图1，上激冷组件25包括上激冷进水管251和上激冷喷头252，上激冷进水管251与上激冷喷头252相连，上激冷进水管251穿过壳体100而伸入到上激冷区21，并且上激冷喷头252斜向下布置且与水平面呈0～80度。发明人发现，通过采用该布置方式可以显著降低粗合成气中熔融灰渣的温度，从而有效避免辐射废锅和水冷屏结渣，进而在提高显热回收效率的同时避免气渣通道的堵塞。
根据本实用新型的再一个具体实施例，参考图1，水冷壁26设在换热区22内且水冷壁26限定出气渣通道20。具体的，经上激冷区激冷后的粗合成气下行进入换热区与水冷壁进行换热，从而实现粗合成气显热的进一步回收。
根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图1和2，水冷屏组27包括多个长水冷屏271和多个短水冷屏272，多个长水冷屏271和多个短水冷屏272设在气渣通道20内且沿周向分布，每个长水冷屏271和每个短水冷屏272均由水冷壁26向气渣通道20中心轴方向延伸。显然，本实用新型通过在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。
根据本实用新型的一个具体示例，参考图2，多个长水冷屏271和多个短水冷屏272沿气渣通道20周向交叉间隔分布。具体地，可以利用短水冷屏272将两个或者多个长水冷屏271间隔开，进而可以避免多个长水冷屏275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272填补两个或者多个长水冷屏271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271之间布置1～2个短水冷屏272。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。根据本实用新型的具体实施例，优选地，如图2所示，每相邻两个长水冷屏271之间布置1个短水冷屏272。并且多个长水冷屏271和多个短水冷屏272之间可以沿气渣通道20周向均匀分布，进而可以提高换热均匀性和辐射废锅的结构稳定性。
根据本实用新型的再一个具体示例，长水冷屏271和短水冷屏272的总个数为8～24个。具体可以根据水冷壁内气渣通道20空间大小适当增减。但是长水冷屏271和短水冷屏272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20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。
根据本实用新型的再一个具体示例，为了避免水冷壁26内气渣通道20空间大小对长水冷屏271和短水冷屏272个数的设置影响，如图2所示，将每相邻的长水冷屏271和短水冷屏272之间或者每相邻的两个短水冷屏272之间的夹角α设为15～45度，进而可以更加方便确定水冷屏组27中水冷屏的总个数设置。尤其可以有效保持水冷屏组27中长水冷屏271和短水冷屏272的分布密度，使得水冷屏组27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。
根据本实用新型的又一个具体示例，每个长水冷屏271具有8～18根水冷管。由此可以有效提高换热面积。并且长水冷屏271的水管个数还可以根据长水冷屏271由水冷壁26向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271与水冷壁26通过鳍片(未示出)相连，长水冷屏271的宽度L1为气渣通道20半径R的1/10～1/4。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。
根据本实用新型的又一个具体示例，每个短水冷屏272具有4～8根水冷管。由此可以有效弥补两个长水冷屏271之间空隙，进而最大限度地提高换热面积。并且短水冷屏272的水管根数还可以根据短水冷屏272由水冷壁26向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272与水冷壁26通过鳍片(未示出)相连，短水冷屏272的宽度L2为气渣通道20半径R的1/20～1/10。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。
根据本实用新型的又一个实施例，参考图1，水冷壁26的下集箱261和每个长水冷屏271的下集箱273、每个短水冷屏272的下集箱274相连并与穿过换热区22下部的冷却水进水管275相连通；水冷壁26的上集箱262和每个长水冷屏271的上集箱276、每个短水冷屏272的上集箱277相连并与穿过换热区22上部的冷却水出水管278相连通。
根据本实用新型的又一个实施例，参考图1，下激冷组件28设在下激冷区23，并且下激冷组件28为多个，多个下激冷组件28在沿下激冷区23的周向间隔分布。具体的，来自于换热区的合成气进入辐射废锅的下激冷区，下激冷组件喷出的激冷介质(蒸汽或水)与合成气接触，从而可以进一步对合成气进行除灰和回收显热。
根据本实用新型的一个具体示例，参考图1，下激冷组件28包括下激冷进水管281和下激冷喷头282，下激冷进水管281与下激冷喷头282相连，下激冷进水管281穿过壳体100而伸入到下激冷区23，并且下激冷喷头282斜向下布置且与水平面呈0～80度。发明人发现，通过采用该布置方式可以显著提高合成气与激冷介质的接触面积，从而提高合成气的激冷效率和除灰效率，进而在提高显热回收效率的同时提高合成气品质。
根据本实用新型的又一个实施例，参考图1，排渣池300与壳体100的下端相连，下激冷区23的下端延伸到排渣池300内，并且排渣池300的底部设有排渣口301。具体的，排渣池300中布置有激冷水，下激冷区23延伸到排渣池300内激冷水液面以下，经下激冷区23激冷后的合成气再经排渣池300中激冷水激冷和除灰后进入下激冷区23与壳体100之间形成的合成气上行通道24，然后经合成气上行通道24上布置的合成气出口201排出，而排渣池300中得到的灰渣直接经排渣口301排出。
根据本实用新型实施例的带激冷的辐射废锅热回收装置通过在辐射废锅内的上激冷区设置上激冷组件，该上激冷组件可以对壳体顶部供给的粗合成气中熔融灰渣进行降温，从而有效避免辐射废锅和水冷屏结渣，避免了换热区气渣通道的堵塞，同时在辐射废锅换热区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，另外在换热区的下方设置下激冷区，在下激冷区设置下激冷组件，可以进一步对换热区得到的换热后的合成气进行换热，并且下激冷区的下端延伸至排渣池内，使得经下激冷区换热后的合成气进入排渣池内进一步降温和除灰后再经合成气出口排出。由此，采用本申请的带激冷的辐射废锅热回收装置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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体的顶部设有粗合成气入口；
辐射废锅，所述辐射废锅设在所述壳体内，所述辐射废锅内自上而下限定出上激冷区、换热区和下激冷区，所述下激冷区与所述壳体之间形成合成气上行通道，并且所述合成气上行通道上设有合成气出口，所述辐射废锅包括：
上激冷组件，所述上激冷组件设在所述上激冷区；
水冷壁，所述水冷壁设在所述换热区且所述水冷壁限定出气渣通道；
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水冷壁向所述气渣通道中心轴方向延伸；
下激冷组件，所述下激冷组件设在所述下激冷区；
其中，所述水冷壁的下集箱和每个所述长水冷屏的下集箱、每个所述短水冷屏的下集箱相连并与穿过所述换热区下部的冷却水进水管相连通；
所述水冷壁的上集箱和每个所述长水冷屏的上集箱、每个所述短水冷屏的上集箱相连并与穿过所述换热区上部的冷却水出水管相连通；
排渣池，所述排渣池与所述壳体的下端相连，所述下激冷区的下端延伸到所述排渣池内，并且所述排渣池的底部设有排渣口。
2.根据权利要求1所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述多个长水冷屏和所述多个短水冷屏沿周向上交叉间隔分布。
3.根据权利要求2所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，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3所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，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水冷屏之间的夹角为15-45度。
5.根据权利要求4所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，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3所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，每个所述长水冷屏具有8～18根水冷管。
7.根据权利要求6所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，每个所述短水冷屏具有4～8根水冷管。
8.根据权利要求7所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述长水冷屏与所述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1/10～1/4。
9.根据权利要求8所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述短水冷屏与所述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1/20～1/10。
10.根据权利要求1所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，包括多个所述上激冷组件，所述多个上激冷组件沿所述上激冷区的周向间隔分布。
11.根据权利要求10所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述上激冷组件包括上激冷水进水管和上激冷喷头，所述上激冷水进水管与所述上激冷喷头相连，所述上激冷水进水管穿过所述壳体伸入到所述上激冷区。
12.根据权利要求11所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述上激冷喷头与所述水平面呈0～80度。
13.根据权利要求1所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，包括多个所述下激冷组件，所述多个下激冷组件沿所述下激冷区的周向间隔分布。
14.根据权利要求13所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述下激冷组件包括下激冷水进水管和下激冷喷头，所述下激冷水进水管与所述下激冷喷头相连，所述下激冷水进水管穿过所述壳体伸入到所述下激冷区。
15.根据权利要求14所述的带激冷的辐射废锅热回收装置，其特征在于，所述下激冷喷头与所述水平面呈0～80度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109321284A (zh) * 2018-11-19 2019-02-12 清华大学 带激冷的辐射废锅热回收装置
CN113930259A (zh) * 2021-11-22 2022-01-14 兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司 一种气化炉

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