[發(fā)明專利]帶煙氣激冷的一體化束狀輻射預(yù)熱混合式能源利用裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210530346.3
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103013582A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)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;雷宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國東方電氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C10J3/86
• 分類號: C10J3/86;C10J3/84;C10J3/80;C10J3/74;C10J3/48;C10J3/72
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 方強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)的能源利用裝置，特別是帶煙氣激冷的一體化束狀輻射預(yù)熱混合式能源利用裝置。

背景技術(shù)

煤氣化是潔凈、高效利用煤炭的最主要途徑之一，氣化原料和氧化劑混合進(jìn)入氣化爐內(nèi)，迅速發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫合成氣（約1400℃）經(jīng)冷卻、除塵，送至下一個車間進(jìn)行有效利用。

煤氣化技術(shù)中高溫合成氣的冷卻方式主要有兩種，一種為激冷流程，另一種為廢鍋流程。激冷流程是高溫合成氣與激冷水充分接觸，使煤氣降溫冷卻、熔渣固化。激冷流程不回收高溫合成氣中的顯熱，能源利用效率低。廢鍋流程中高溫合成氣依次進(jìn)入輻射鍋爐和預(yù)熱鍋爐進(jìn)行換熱降溫，并進(jìn)行初步除塵。它能最大限度的回收合成氣中的顯熱，以產(chǎn)生高壓蒸汽或預(yù)熱其他工藝介質(zhì)，這種方式可以回收相當(dāng)于原料煤低位熱量中15~18%的能量，使得熱煤氣效率可達(dá)到90~95%，提高了系統(tǒng)的能源利用效率。

在現(xiàn)有的氣流床氣化技術(shù)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(shù)，循環(huán)冷氣返回氣化爐高溫合成氣出口將合成氣冷卻至700～750℃，然后再進(jìn)入對流廢熱鍋爐換熱副產(chǎn)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(chǎn)高壓飽和蒸汽。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的廢熱鍋爐還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、使用壽命較短等問題，主要表現(xiàn)在：

（1）Shell粉煤氣化技術(shù)采用1.3～1.5倍的循環(huán)冷氣激冷高溫合成氣，增加了對流廢熱鍋爐及其后續(xù)合成氣除塵設(shè)備的尺寸，同時增加了設(shè)備的投資，合成氣循環(huán)壓縮機(jī)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(shè)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(tǒng)由輻射廢熱鍋爐和對流廢熱鍋爐兩個設(shè)備組成，設(shè)備投資大，占用空間大，同時系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性也由于設(shè)備的復(fù)雜性而受到影響；同時輻射鍋爐合成氣溫度缺乏調(diào)節(jié)手段致使對流鍋爐積灰堵塞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有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預(yù)熱混合式能源利用裝置，將輻射鍋爐和對流鍋爐結(jié)合為一個整體，達(dá)到充分回收高溫合成氣和熔渣所帶顯熱，降低投資和節(jié)約能源，提高熱效率的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

帶煙氣激冷的一體化束狀輻射預(yù)熱混合式能源利用裝置，其特征在于：包括通過法蘭連接的氣化爐體和熱回收裝置，氣化爐體設(shè)置于熱回收裝置上方；氣化爐體包括氣化爐的壓力殼體、氣化爐的耐火襯里或者水冷壁、噴嘴通道，氣化爐的壓力殼體內(nèi)設(shè)置的氣化爐的耐火襯里或者水冷壁，氣化爐體的頂部設(shè)置噴嘴通道；所述熱回收裝置包括壓力殼體、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(cè)壁的上端；輻射換熱組件固定設(shè)于壓力殼體內(nèi)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(shè)置于壓力殼體內(nèi)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(shè)置于壓力殼體內(nèi)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、對流換熱組件、煙氣激冷組件、渣池位于壓力殼體內(nèi)形成一體。

所述合成氣入口下端為一窄長通道，該通道的內(nèi)壁為耐火襯里。

所述輻射換熱組件縱向設(shè)于壓力殼體內(nèi)，與帶熱量的氣體充分換熱；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(shè)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，圓筒壁向下延伸至渣池上端，輻射屏位于圓筒壁內(nèi)上端；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(jìn)水管、輻射水冷壁引出管和輻射水冷壁受熱面，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(jìn)水管的一端與壓力殼體固接并設(shè)在壓力殼體的外部、輻射水冷壁進(jìn)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，立管排以熱回收裝置的中心向外發(fā)散分布于輻射換熱腔內(nèi)，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(shè)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(jìn)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(jìn)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。