[發明專利]一種帶有回熱系統的高壓粉煤氣化爐

有效

• 申請號: 200910198002.5
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN101696361A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 楊震;曹子棟;劉銀河;郭琴琴;劉建斌;張伯弟;曹鈞
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司;西安交通大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/84
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種帶有回熱系統的高壓粉煤氣化爐，屬于煤炭氣化設備領域。

背景技術

上世紀80年代國際上氣流床加壓氣化技術崛起，表現出優良的技術性能和環境指標， 因而成為世界上公認的煤炭高效、清潔利用技術之一。氣流床氣化爐的共同特點是：氣化 溫度高達1300℃左右，反應物在爐內的停留時間較短，能夠取得滿意的碳轉化率和氣化 效率，但出口煤氣帶走的顯熱增多，降低了氣流床的熱效率。

目前的氣化技術還未能很好解決氣化爐出口煤氣高溫顯熱利用，限制了現有氣化技術 總體熱效率的提高。例如典型的Shell爐和Texaco爐，Shell爐煤氣帶走的顯熱約占入爐 煤氣熱值的13％，Texaco爐約占20％(不含潛熱)。雖然這些顯熱可以在后面的廢鍋中被部 分回收產生蒸汽，但冷煤氣的效率要降低13％～20％，這是冷煤氣效率較低的主要原因。

Shell和Prenflo氣化爐均為以干煤粉形式進料的氣化裝置，只有一級氣化反應，為 了讓高溫煤氣中的熔融態灰渣凝固以免使煤氣冷卻器堵塞，不得不采用后續工藝中大量的 冷煤氣對高溫煤氣進行急冷，方可使高溫煤氣由1400℃冷卻到900℃，其有效能損失很大， 氣化爐的冷煤氣效率和總熱效率等指標均比較低。

Texaco采用輻射式廢熱鍋爐將煤氣溫度降至低于900℃的溫度之后進入對流換熱器， 無論是廢熱鍋爐的水冷壁還是對流式冷卻器，多以水作為冷卻工質，因此對后續的煤氣進 一步利用有較大障礙，限制了整體的能源利用效率的提高。

綜上所述，煤氣化爐流程中，粗煤氣顯熱的回收是一個非常重要的問題，它影響到煤 氣化爐及其能量利用系統的綜合熱效率。現有的煤氣化爐粗煤氣顯熱回收一般采用輻射式 冷卻器加對流式冷卻器，或者是冷煤氣再循環加對流式冷卻器，這兩種冷卻方法均采用冷 卻水作為冷卻介質，有效能損失是非常巨大，從而造成后續的能量利用效率的降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種能量利用效率較高的高壓粉煤氣化爐。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種帶有回熱系統的高壓粉煤氣化爐， 其特征在于，包括水冷高壓粉煤氣化室，水冷高壓粉煤氣化室連接帶有膜式水冷壁的輻射 式粗煤氣冷卻器，帶有膜式水冷壁的輻射式粗煤氣冷卻器連接第一級回熱裝置的被冷卻介 質進口，第一級回熱裝置的被冷卻介質出口連接第二級回熱裝置的被冷卻介質進口，第二 級回熱裝置的被冷卻介質出口連接除塵器，除塵器連接脫硫脫氮凈化設備，脫硫脫氮凈化 設備連接第二級回熱裝置的冷卻介質進口。

進一步地，所述第二級回熱裝置的冷卻介質出口為潔凈高溫煤氣出口，第一級回熱裝 置的冷卻介質進口和冷卻介質出口分別連接冷卻水管。

所述第二級回熱裝置的冷卻介質出口連接煤氣膨脹透平，煤氣膨脹透平分別連接第一 級回熱裝置的冷卻介質進口以及發電機，第一級回熱裝置的冷卻介質出口為潔凈高溫煤氣 出口。

本發明在這種氣化爐的粗煤氣對流冷卻段里布置兩級回熱裝置，將高粗煤氣的顯熱通 過間壁式換熱器傳遞給凈化后的高壓煤氣，由于二者的比熱容變化不大，因此可以做到近 等溫差傳熱，把粗煤氣的顯熱用于提升凈化后的低溫煤氣的熱能品質，從而減小氣化爐能 量利用系統的熱效率。對于一些煤氣利用的工藝，高壓粉煤氣化爐與低壓用氣工藝尚需要 壓力銜接，在兩者之間必須要設置減壓設備流程才能連接起來。本發明也可以解決這個問 題。兩級回熱裝置出口煤氣的溫度由回熱裝置的金屬耐受溫度、熱量平衡和保證煤氣在該 溫度下不發生析碳的原則確定，均不得高于500℃。