[發明專利]帶煙氣激冷的一體化束狀輻射預熱混合式熱回收裝置

有效

• 申請號: 201210529740.5
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103013579A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 曹立勇;張春飛;張媛;張鑫;郭盼;劉正寧;樊偉;杜奇;李陽;劉江;胡春云;雷宇
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: C10J3/86
• 分類號: C10J3/86;C10J3/84;C10J3/80;C10J3/72;F22B31/08;F22B1/02
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 方強

技術領域

本發明涉及煤氣化技術的熱氣化爐，特別是一種帶煙氣激冷的一體化束狀輻射預熱混合式熱回收裝置。

背景技術

整體煤氣化聯合循環發電系統（IGCC）可以實現燃煤高效、清潔和多樣化利用，也是未來發展煤基發電CO₂零排放——即“綠色煤電”的核心技術之一。在IGCC發電系統中，廢熱鍋爐是顯熱回收利用的關鍵設備和氣化島中的重大設備，廢熱鍋爐對高溫煤氣、熔渣顯熱的回收利用將使熱煤氣效率達到90～95%，發電效率達到42～45%，廢熱鍋爐的運行情況將直接影響IGCC發電系統的可用率和整體發電效率。

在現有的氣流床氣化技術中，采用廢熱鍋爐回收高溫合成氣的熱量一般有兩種方式：一是以Shell公司為代表的氣流床粉煤加壓氣化技術，循環冷氣返回氣化爐高溫合成氣出口將合成氣激冷至700～750℃，然后再進入對流廢熱鍋爐換熱副產中壓蒸汽。另一種是以GE公司為代表的水煤漿氣化工藝，高溫合成氣顯熱采用輻射鍋爐+對流鍋爐的方式回收，副產高壓飽和蒸汽。但是，現有技術中的廢熱鍋爐還存在結構復雜、使用壽命較短、故障率高等問題，主要表現在：

（1）Shell粉煤氣化技術采用1.3～1.5倍的循環冷氣激冷高溫合成氣，增加了對流廢熱鍋爐及其后續合成氣除塵設備的尺寸，同時增加了設備的投資，合成氣循環壓縮機增加了氣化裝置的能耗；由于對流鍋爐積灰，降低了對流鍋爐的換熱效果，為保證換熱需要加入比設計激冷氣量更多的激冷氣。

（2）GE水煤漿氣化工藝中的合成氣全顯熱回收系統由輻射廢熱鍋爐和對流廢熱鍋爐兩個設備組成，設備投資大，占用空間大，同時系統運行的可靠性也由于設備的復雜性而受到影響；同時輻射鍋爐合成氣溫度缺乏調節手段致使對流鍋爐積灰堵塞。

發明內容

本發明針對現有技術中的氣化爐廢熱鍋爐的缺陷和不足，提供了帶煙氣激冷的一體化束狀輻射鍋爐預熱鍋爐混合式熱回收裝置，結合Shell粉煤氣化技術和GE水煤漿氣化技術中廢熱鍋爐的優點，達到充分回收高溫合成氣和熔渣所帶顯熱，降低投資和節約能源，提高熱效率的目的。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

帶煙氣激冷的一體化束狀輻射預熱混合式熱回收裝置，其特征在于：包括壓力殼體、合成氣入口、輻射換熱組件、煙氣激冷組件、對流換熱組件、渣池、合成氣出口，合成氣入口位于壓力殼體的頂部，合成氣出口位于壓力殼體側壁的上端；輻射換熱組件固定設于壓力殼體內的上部，與帶熱量的氣體充分換熱；煙氣激冷組件、對流換熱組件均固定設置于壓力殼體內的下部，對流換熱組件在煙氣激冷組件和壓力殼體之間；渣池設置于壓力殼體內的底部，渣池的底端與壓力殼體的底端共同形成排渣口；輻射換熱組件、煙氣激冷組件、對流換熱組件、渣池位于壓力殼體內形成一體。

所述合成氣入口為一窄長的通道，該合成氣入口的內壁為耐火襯里。

所述輻射換熱組件包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁由輻射水冷壁上集箱、輻射水冷壁下集箱、輻射水冷壁進水管、輻射水冷壁引出管和輻射水冷壁受熱面組成。多個立管平行設置，圍成圓柱形的空腔，形成膜式輻射水冷壁，相鄰的兩個立管之間通過焊接連接。每個立管的上端與輻射水冷壁上集箱連通，每個立管的下端與輻射水冷壁下集箱連通。輻射水冷壁進水管的一端與壓力殼體固接并設在壓力殼體的外部、另一端與輻射水冷壁上集箱聯通，輻射水冷壁引出管的一端與壓力殼體的上封頭固接、另一端與輻射水冷壁上集箱聯通。

所述輻射換熱組件包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁是由若干個縱向平行設置的立管圍成的圓筒壁，相鄰的兩個立管通過焊接連接，圓筒壁的中間為輻射換熱腔；輻射換熱組件還包括輻射水冷壁上集箱、輻射水冷壁下集箱、輻射水冷壁進水管、輻射水冷壁引出管，輻射水冷壁上集箱與每個立管的上端連通，輻射水冷壁下集箱與每個立管的下端連通，輻射水冷壁進水管的一端與壓力殼體固接并設在壓力殼體的外部、輻射水冷壁進水管的另一端與輻射水冷壁上集箱連通，輻射水冷壁引出管的一端與壓力殼體的上封頭固接、另一端與輻射水冷壁上集箱連通。

所述輻射屏由若干個立管排形成，所有立管排以熱回收裝置的中心向外發散分布于輻射換熱腔內，每個立管排由若干立管形成，立管排的相鄰兩個立管緊貼設置；輻射換熱組件還包括輻射屏上集箱、輻射屏下集箱、輻射屏進水管、輻射屏引出管，輻射屏受熱面的下端與輻射屏下集箱連通，輻射屏受熱面的上端與輻射屏上集箱連通，輻射屏進水管和輻射屏引出管分別與輻射屏下集箱和輻射屏上集箱連通，并引出到壓力殼體外。