CN216864093U - 带吹灰装置的水冷壁组件、辐射废锅和气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带吹灰装置的水冷壁组件、辐射废锅和气化炉，该带吹灰装置的水冷壁组件包括筒体水冷壁，筒体水冷壁围设形成粗合成气通道；鳍片水冷壁组，鳍片水冷壁组包括多个鳍片水冷壁；筒体水冷壁吹灰管设置于相邻两个鳍片水冷壁之间的筒体水冷壁上，筒体水冷壁吹灰管周向设置有筒体水冷壁吹灰孔；鳍片水冷壁吹灰管设置于鳍片水冷壁远离中心轴的一端，鳍片水冷壁吹灰管周向设置有至少一个鳍片水冷壁吹灰孔，鳍片水冷壁吹灰孔的开孔方向与鳍片水冷壁的延伸方向的夹角θ为5～30°。本实用新型的带吹灰装置的水冷壁组件降低了水冷壁表面灰渣沉积。

Description

带吹灰装置的水冷壁组件、辐射废锅和气化炉

技术领域

本实用新型涉及一种带吹灰装置的水冷壁组件、辐射废锅和气化炉。

背景技术

煤炭是我国重要的能源和基础原料，随着我国现代煤化工产业的快速发展，气流床煤气化技术取得了长足的发展和进步。按工艺流程分，气流床煤气化主要有激冷流程、废锅流程、废锅-激冷联合流程(亦即半废锅流程)三种。其中，废锅流程和废锅-激冷联合流程的气化技术均需要设置辐射废锅。辐射废锅的主要用途是回收高温合成气的显热，进一步提高煤炭的利用效率，对推动节能减排，促进双碳目标实现具有重要意义。

由于煤气化产生高温粗合成气的同时会携带有大量灰渣等固体颗粒，这些固体颗粒温度高且具有粘性，当其伴随合成气穿过辐射废锅时易在温度较低的水冷壁表面沉积和粘附，形成积灰，影响换热效果。判断辐射废锅是否积灰的直观表现是监测出辐射废锅高温饱和蒸汽量的多少。蒸汽量衰减越严重，表明积灰越严重。常规气化炉辐射废锅，在运行一个月后蒸汽产量可能会降至正常操作时蒸汽量的60％甚至更低，衰减过于严重后辐射废锅将无法正常工作。除此之外，随着灰渣沉积量的增加，沉积严重时还会堵塞气体通道，造成设备停车。随着气化炉规模的不断增加(目前水煤浆气化炉已实现单炉日处理煤4000吨级)，辐射废锅内部除筒体水冷壁外，一般还会设置辐射屏水冷壁，以便在不增加设备高度的情况下增加换热面积，从而使得辐射废锅内件的结构也会变得更加复杂，复杂的内部结构将会使得水冷壁表面更易积灰。因此，如何减少壁面积灰，保证辐射废锅长周期运行是本领域的重要课题。

设置吹灰装置，是目前保障辐射废锅装置长周期运行的主要手段之一。但是现有技术的吹灰装置的吹扫效果不佳，积灰吹扫不彻底，辐射废锅的运行周期仍有待进一步提高。并且，现有技术的吹灰工艺使得吹扫气对合成气造成很大的扰动，影响装置运行稳定性。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术辐射废锅的吹灰装置吹扫效果不佳导致水冷壁表面灰渣沉积、蒸汽产量降低明显，吹扫气对合成气扰动强烈导致装置运行稳定性差的缺陷，提供了一种带吹灰装置的水冷壁组件、辐射废锅和气化炉。本实用新型的带吹灰装置的水冷壁组件对水冷壁的吹灰效果进一步提升，有效地降低了水冷壁表面灰渣沉积、蒸汽产量下降明显减少，装置运行周期进一步延长。

本实用新型是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本实用新型提供了一种带吹灰装置的水冷壁组件，其包括筒体水冷壁，所述筒体水冷壁围设形成粗合成气通道；

鳍片水冷壁组，所述鳍片水冷壁组包括多个鳍片水冷壁，所述多个鳍片水冷壁设置于所述粗合成气通道内且沿其周向间隔分布，每个所述鳍片水冷壁均由所述筒体水冷壁向所述粗合成气通道的中心轴方向延伸；

吹灰管，所述吹灰管包括筒体水冷壁吹灰管和鳍片水冷壁吹灰管；

所述筒体水冷壁吹灰管设置于相邻两个所述鳍片水冷壁之间的所述筒体水冷壁上，所述筒体水冷壁吹灰管周向设置有至少一个筒体水冷壁吹灰孔，所述筒体水冷壁吹灰孔的开孔方向与切线方向平行，所述筒体水冷壁吹灰管沿轴向延伸且沿轴向间隔设置有多个所述筒体水冷壁吹灰孔；

所述鳍片水冷壁吹灰管设置于所述鳍片水冷壁远离所述中心轴的一端，所述鳍片水冷壁吹灰管周向设置有至少一个鳍片水冷壁吹灰孔，所述鳍片水冷壁吹灰孔的开孔方向与所述鳍片水冷壁的延伸方向的夹角θ为5～30°，所述鳍片水冷壁吹灰管沿轴向延伸且沿轴向间隔设置有多个所述鳍片水冷壁吹灰孔；

其中，所述切线方向为所述筒体水冷壁吹灰管所在位置处的所述筒体水冷壁的切线方向，所述开孔方向为气体由所述开孔吹出的方向，所述轴向为所述中心轴延伸的方向。

本实用新型中，所述鳍片水冷壁组包括的所述鳍片水冷壁的数目可为本领域常规，较佳地为8、12或16。

本实用新型中，较佳地，多个所述鳍片水冷壁之间等间距分布。

本实用新型中，较佳地，相邻两个所述鳍片水冷壁之间设置有一个所述筒体水冷壁吹灰管。

其中，较佳地，所述筒体水冷壁吹灰管距离相邻两个所述鳍片水冷壁的间距相等。

本实用新型中，所述筒体水冷壁吹灰管较佳地设置于所述筒体水冷壁的连接筋板上。

本实用新型中，较佳地，所述筒体水冷壁吹灰管周向设置有两个所述筒体水冷壁吹灰孔。

其中，较佳地，两个所述筒体水冷壁吹灰孔的连线与所述切线方向平行。

本实用新型中，较佳地，沿所述轴向，多个所述筒体水冷壁吹灰孔呈一条平行于所述轴向的直线。

本实用新型中，沿轴向，相邻两个所述筒体水冷壁吹灰孔的间距较佳地为300～1000mm，更佳地为500mm。

本实用新型中，所述夹角θ较佳地为20°。

本实用新型中，较佳地，所述鳍片水冷壁吹灰管周向设置两个所述鳍片水冷壁吹灰孔。

其中，较佳地，两个所述鳍片水冷壁吹灰孔相对于所述鳍片水冷壁的延伸方向对称设置。

本实用新型中，较佳地，沿所述轴向，多个所述鳍片水冷壁吹灰孔呈一条平行于所述轴向的直线。

本实用新型中，所述鳍片水冷壁吹灰管沿其轴向上相邻两个所述鳍片水冷壁吹灰孔的间距较佳地为300～1000mm，更佳地为500mm。

本实用新型中，所述鳍片水冷壁吹灰管可代替所述鳍片水冷壁的最后一根水冷管设置或者设置在所述鳍片水冷壁所在直线与所述筒体水冷壁交汇处的连接筋板上。

筒体水冷壁吹灰管和鳍片水冷壁吹灰管设置于连接筋板上，形成嵌入式设置，可保障辐射废锅水冷壁表面光滑，有效减少水冷壁表面灰渣沉积，充分保障辐射废锅换热效果及蒸汽产量，同时也方便制造和安装，具有较高的抵抗变形的能力。

本实用新型中，较佳地，所述筒体水冷壁吹灰管和所述鳍片水冷壁吹灰管的外径各自独立地为10～40mm，更佳地为20～30mm，例如25mm。

本实用新型中，较佳地，所述筒体水冷壁吹灰孔和所述鳍片水冷壁吹灰孔的直径各自独立地为3mm～10mm，例如5mm。

本实用新型中，较佳地，所述带吹灰装置的水冷壁组件在周向分为2～6个圆心角相同的扇形区域，每个所述扇形区域内的所述筒体水冷壁吹灰管和所述鳍片水冷壁吹灰管由同一个阀门控制；更佳地，所述扇形的个数为4个。

本实用新型中，所述带吹灰装置的水冷壁组件较佳地还包括上集箱和下集箱，每个所述鳍片水冷壁的上端以及所述筒体水冷壁的上端均与所述上集箱连通，每个所述鳍片水冷壁的下端以及所述筒体水冷壁的下端均与所述下集箱连通。

本实用新型中，所述述带吹灰装置的水冷壁组件较佳地还包括冷却水分配总管，所述冷却水分配总管与所述下集箱连通。

本实用新型中，所述述带吹灰装置的水冷壁组件较佳地还包括汽水分配总管，所述水分配总管与所述上集箱连通。

本实用新型还提供了一种辐射废锅，其包括如上所述的带吹灰装置的水冷壁组件。

本实用新型中，本领域技术人员常规可以理解，所述辐射废锅还包括壳体，所述壳体围设于所述筒体水冷壁的外周，所述壳体的顶部收缩成粗合成气入口，所述壳体的底端收缩成合成气出口。

其中，较佳地，所述壳体上设置有吹扫气入口，吹扫气由所述吹扫气入口进入所述吹灰管。

其中，较佳地，所述冷却水分配总管穿过所述壳体与所述下集箱连通。

其中，较佳地，所述汽水分配总管穿过所述壳体与所述上集箱连通。

本实用新型还提供了一种吹灰方法，其在如上所述的辐射废锅中进行，其包括如下步骤：在所述的吹灰管内通入吹扫气即可。

较佳地，所述带吹灰装置的水冷壁组件沿周向分为2～6个圆心角相同的扇形区域，每个所述扇形区域内的所述筒体水冷壁吹灰管和所述鳍片水冷壁吹灰管由同一个阀门控制时，沿周向依次打开一个所述扇形区域的阀门进行吹扫，更佳地，所述扇形区域的数目为4个

其中，每个所述扇形区域的吹扫时间较佳地为30～120s，更佳地为60s。

其中，相邻两个所述扇形区域吹扫的间隔时间较佳地为1～3h，更佳地为2h。

本实用新型中，所述吹扫气可为本领域常规，较佳地为N₂、CO₂或高压合成气。

本实用新型中，所述吹扫气的压力较佳地为气化炉操作压力的1.1～1.5倍，更佳地为1.2倍。

本实用新型中，所述吹扫气的温度可为本领域常规，较佳地为高于100℃，更佳地为200℃。

本实用新型中，较佳地，通入所述吹扫气吹灰前，所述筒体水冷壁吹灰管和所述鳍片水冷壁吹灰管内通入保护气进行保护。

其中，所述保护气的流量较佳地为1000～3000Nm³/h，更佳地为1500Nm³/h。

吹扫前通入小流量的吹扫气进行保护一方面保护吹灰管避免在高温下损坏，另一方面可以对水冷壁表面形成气流扰动，减缓灰渣沉积。

其中，所述保护气可为本领域常规，较佳地为如上所述的吹扫气，更佳地为N₂。

本实用新型还提供了一种气化炉，其包括如上所述的辐射废锅。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的待吹灰装置的水冷壁组件可以同时对辐射废锅的筒体水冷壁和鳍片水冷壁进行吹扫，实现对辐射废锅易积灰区域的全覆盖，大幅提升辐射废锅的运行稳定性，运行一个月后，蒸汽产量不低于初始值的90％。

附图说明

图1为实施例1带吹灰装置的水冷壁组件示意图；

图2a为鳍片水冷壁吹灰管结构示意图；图2b为筒体水冷壁吹灰管结构示意图；

图3为实施例1的辐射废锅结构示意图。

1-带吹灰装置的水冷壁组件；11-筒体水冷壁；12-鳍片水冷壁；13-吹灰管；131-筒体水冷壁吹灰管；132-鳍片水冷壁吹灰管；1311-筒体水冷壁吹灰孔；1321-鳍片水冷壁吹灰孔；S1-扇形区域一；S2-扇形区域二；S3-扇形区域三；S4-扇形区域四；2-壳体；21-粗合成气入口；22-合成气出口；23-吹扫气入口。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

参照图1和图2所示，带吹灰装置的水冷壁组件1，包括筒体水冷壁11，所述筒体水冷壁11围设形成粗合成气通道；鳍片水冷壁12组，所述鳍片水冷壁12组包括8个沿周向等间距分布的鳍片水冷壁12，每个所述鳍片水冷壁12均由所述筒体水冷壁11向所述粗合成气通道的中心轴方向延伸；吹灰管13，吹灰管13包括筒体水冷壁吹灰管131和鳍片水冷壁吹灰管132；相邻两个所述鳍片水冷壁12之间的所述筒体水冷壁11的连接筋板上设置有一个筒体水冷壁吹灰管131，距离相邻两个相邻鳍片水冷壁12的间距相等；所述筒体水冷壁吹灰管131周向设置有两个筒体水冷壁吹灰孔1311，所述筒体水冷壁吹灰孔1311的开孔方向与切线方向平行，两个筒体水冷壁吹灰孔1311的连线也与切线方向平行；所述筒体水冷壁吹灰管131沿高度延伸且沿轴向上间隔设置有多个所述筒体水冷壁吹灰孔1311；鳍片水冷壁吹灰管132，所述鳍片水冷壁吹灰管132设置于所述鳍片水冷壁12延伸方向与筒体水冷壁11交汇处的连接筋板上，所述鳍片水冷壁吹灰管132周向设置有两个鳍片水冷壁吹灰孔1321，两个鳍片水冷壁吹灰孔1321相对于鳍片水冷壁12延伸方向对称设置，两个鳍片水冷壁吹灰孔1321的开孔方向与所述鳍片水冷壁12的延伸方向的夹角θ为20°，所述鳍片水冷壁吹灰管132沿其轴向延伸且沿轴向间隔设置有多个所述鳍片水冷壁吹灰孔1321，轴向上的多个所述鳍片水冷壁吹灰孔1321呈一条直线分布。其中，轴向上，相邻两个筒体水冷壁吹灰孔1311的间距和相邻两个鳍片水冷壁吹灰孔1321的间距均为500mm；筒体水冷壁吹灰管131和鳍片水冷壁吹灰管132的外径均为33mm，筒体水冷壁吹灰孔1311和鳍片水冷壁吹灰孔1321的直径均为5mm。

继续参照图1所示，带吹灰装置的水冷壁组件1沿周向分为四个圆心角均为90度的扇形区域，分别为扇形区域一S1、扇形区域二S2、扇形区域三S3和扇形区域四S4，每个扇形区域包括两个筒体水冷壁吹灰管131和两个鳍片水冷壁吹灰管132，并且每个扇形区域内的两个筒体水冷壁吹灰管131和两个鳍片水冷壁吹灰管132由一个阀门控制。

参照图3所示，辐射废锅包括上述的带吹灰装置的水冷壁组件1、围设于筒体水冷壁11外周的壳体2，壳体2的顶部收缩成粗合成气入口21，所述壳体2的底端收缩成合成气出口22。所述壳体2上设置有吹扫气入口23，吹扫气由所述吹扫气入口23进入所述筒体水冷壁吹灰管131和所述鳍片水冷壁吹灰管132。

包括上述辐射废锅的气流床水煤浆气化炉，日处理煤2000吨，操作压力6.5MPa，气化温度1300℃，有效气(CO+H2)产量135000Nm3/h。高温合成气与灰渣进入辐射废锅，经辐射废锅冷却出辐射废锅合成气温度800℃，辐射废锅副产蒸汽量100t/h。辐射废锅金属壳体2内径4.2m，辐射废锅高度20.0m，筒体水冷壁11直径3.2m，鳍片水冷壁12共设置8组且沿圆周方向均匀布置，水冷管尺寸φ57×7。

上述气流床水煤浆气化炉运行时，用压缩机出口的合成气作为吹扫气进行吹灰。按顺时针方向，依次打开每个扇形区域的控制阀门进行吹扫，吹扫时间60s。一个扇形区域吹扫结束后间隔2h打开下一个扇形区域的控制阀门。吹扫气。吹扫前，用小流量的氮气对吹灰管进行保护，小流量保护气体用氮气，温度为200℃，压力不低于7.5MPa。吹扫气温度为200℃～300℃，压力为7.5～9.0MPa。运行一个月后，辐射废锅的蒸汽产量不低于90t/h，即不低于初始蒸汽产量的90％。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，其包括：

筒体水冷壁，所述筒体水冷壁围设形成粗合成气通道；

鳍片水冷壁组，所述鳍片水冷壁组包括多个鳍片水冷壁，所述多个鳍片水冷壁设置于所述粗合成气通道内且沿周向间隔分布，每个所述鳍片水冷壁由所述筒体水冷壁向所述粗合成气通道的中心轴方向延伸；

以及吹灰管，所述吹灰管包括筒体水冷壁吹灰管和鳍片水冷壁吹灰管；

所述筒体水冷壁吹灰管设置于相邻两个所述鳍片水冷壁之间的所述筒体水冷壁上，所述筒体水冷壁吹灰管周向设置有至少一个筒体水冷壁吹灰孔，所述筒体水冷壁吹灰孔的开孔方向与切线方向平行，所述筒体水冷壁吹灰管沿轴向延伸且沿轴向间隔设置有多个所述筒体水冷壁吹灰孔；

所述鳍片水冷壁吹灰管设置于所述鳍片水冷壁远离所述中心轴的一端，所述鳍片水冷壁吹灰管周向设置有至少一个鳍片水冷壁吹灰孔，所述鳍片水冷壁吹灰孔的开孔方向与所述鳍片水冷壁的延伸方向的夹角θ为5～30°，所述鳍片水冷壁吹灰管沿轴向延伸且沿轴向间隔设置有多个所述鳍片水冷壁吹灰孔；

其中，所述切线方向为所述筒体水冷壁吹灰管所在位置处的所述筒体水冷壁的切线方向，所述开孔方向为气体由所述开孔吹出的方向，所述轴向为所述中心轴延伸的方向。

2.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，所述鳍片水冷壁组包括的所述鳍片水冷壁的数目为8、12或16；

多个所述鳍片水冷壁沿周向等间距分布。

3.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，相邻两个所述鳍片水冷壁之间设置有一个所述筒体水冷壁吹灰管，所述筒体水冷壁吹灰管距离相邻两个所述鳍片水冷壁的间距相等。

4.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，所述筒体水冷壁吹灰管设置于所述筒体水冷壁的连接筋板上；

所述筒体水冷壁吹灰管周向设置有两个所述筒体水冷壁吹灰孔。

5.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，沿所述轴向，多个所述筒体水冷壁吹灰孔呈一条平行于所述轴向的直线；

沿所述轴向，相邻两个所述筒体水冷壁吹灰孔的间距为300～1000mm。

6.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，所述夹角θ为20°；

所述鳍片水冷壁吹灰管沿周向设置有两个所述鳍片水冷壁吹灰孔，两个所述鳍片水冷壁吹灰孔相对于所述鳍片水冷壁的延伸方向对称设置；

所述鳍片水冷壁吹灰管设置在所述鳍片水冷壁所在直线与所述筒体水冷壁交汇处的连接筋板上。

7.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，沿所述轴向，多个所述鳍片水冷壁吹灰孔呈一条平行于所述轴向的直线；

沿所述轴向，相邻两个所述鳍片水冷壁吹灰孔的间距为300～1000mm；

所述筒体水冷壁吹灰管和所述鳍片水冷壁吹灰管的外径各自独立地为10～40mm；

所述筒体水冷壁吹灰孔和所述鳍片水冷壁吹灰孔的直径各自独立地为3mm～10mm。

8.如权利要求1所述的带吹灰装置的水冷壁组件，其特征在于，所述带吹灰装置的水冷壁组件在周向分为2～6个圆心角相同的扇形区域，每个所述扇形区域内的所述筒体水冷壁吹灰管和所述鳍片水冷壁吹灰管由同一个阀门控制。

9.一种辐射废锅，其特征在于，其包括如权利要求1～8中任一项所述的带吹灰装置的水冷壁组件。

10.一种气化炉，其特征在于，其包括如权利要求9所述的辐射废锅。

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