一種帶高溫熱回收裝置的激冷流程氣化爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤氣化領域，涉及一種帶有輻射廢鍋和洗滌冷卻室的氣流床氣化爐，是一種能夠對氣化后高溫合成氣的顯熱進行回收并用于制備合成氣(CCHH2)的氣化裝置。
【背景技術】
[0002]煤炭作為基礎能源和重要原料，在國民經濟和社會發展中具有重要的戰略地位。煤化工產業是煤炭清潔高效轉化的重要行業，經過近幾十年的發展，我國煤化工總體技術水平發展很快，但仍存在能耗高、污染較嚴重、資源利用率低等問題。高效節能的煤氣化技術是煤化工行業發展的核心技術和龍頭技術。開發適于甲醇、乙二醇及烴類合成(F-T合成)的高效節能的煤氣化技術，對促進資源可持續高效利用、實現污染物近零排放、保護環境，保障國家能源安全，促進國民經濟可持續科學發展具有重大的戰略意義。
[0003]高溫高壓下氣流床煤氣化過程中傳遞過程起著重要作用，不同的強化傳遞過程的技術手段以及顯熱回收方式產生了不同形式的氣流床氣化爐，主要有以水煤漿為原料的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術、GE(Texaco)、Global E-gas技術，以干粉煤為原料的Shell、GSP技術。基于氣化后續加工不同產品的需求，以及回收高溫煤氣顯熱工藝方案的不同，氣化工藝主要包括:激冷流程、廢鍋流程和廢鍋激冷聯合流程。氣流床水煤漿氣化技術的冷煤氣效率約72?76%，煤中20%以上的熱值以煤氣的顯熱存在。氣流床干煤粉氣化技術的冷煤氣效率約83%，煤中約14%的熱值以煤氣的顯熱存在。充分、有效地利用高溫煤氣的顯熱，對于氣流床氣化，特別是水煤漿氣化的節能降耗具有重要意義。
[0004]激冷流程的工藝、設備及操作均較簡單，主要用于煤化工項目，已日趨成熟和完善。但從能量利用角度出發，激冷式氣化爐主要存在熱效率低、資源浪費大、能源利用不合理等缺點。與廢鍋流程相比，熱煤氣效率下降5?8%。廢鍋流程通過輻射廢鍋和對流廢鍋將氣化過程中產生的約1400°C的高溫煤氣、熔渣等的熱量回收，可回收相當于原料煤低位發熱量15?18%的能量，副產飽和蒸汽，在IGCC中用于蒸汽輪機發電，實現熱量回收利用，使得熱煤氣效率達到90?95%。但由于廢鍋流程的設備復雜、操作麻煩、投資很大，以致無法大范圍推廣。因此，開發一種同時實現高溫顯熱回收和激冷的氣化裝置，使兩種方式有機地結合起來可兼顧兩者的優點，最終達到穩定操作和降低設備投資等目的。
【實用新型內容】
[0005]鑒于上述問題，本實用新型的目的在于基于在現代生產企業中日益完善并廣泛使用的多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，提供一種帶有輻射廢鍋和激冷聯合流程以回收高溫煤氣顯熱的氣化爐，以滿足甲醇、乙二醇及烴類合成(F-T合成)技術領域，IGCC發電領域的高效節能煤氣化技術需求。
[0006]本實用新型的設計思路如下:帶有高溫熱回收裝置的氣化爐，在爐體頂部或者爐體周邊某個平面或者多個平面上設置具有一個或多個該噴嘴的氣化/燃燒室，采用輻射廢鍋回收高溫煤氣顯熱，具有采用水噴淋冷卻的粗煤氣洗滌冷卻裝置。出氣化/燃燒室的粗合成氣溫度為1100?1500°C，經輻射廢鍋冷卻到約600?950°C，再經洗滌冷卻室冷卻到約150?250°C。依靠煤氣顯熱產生的蒸汽能滿足后工序部分變換的要求。輻射廢鍋產生高壓蒸汽，作動力蒸汽或驅動透平，可以降低動力煤消耗，從而明顯降低系統的能耗；
[0007]氣化爐的金屬殼體可以承受高溫高壓，上部的氣化/燃燒室內襯耐火磚，可以提高操作溫度，為輻射廢鍋提供熱量以提升蒸汽品質。因此，該氣化爐可以處理灰熔點高的煤種；
[0008]上部的氣化/燃燒室的氣化出渣口采用耐火襯里縮口設計，氣化出渣口與輻射廢鍋入口采用法蘭連接，便于設備分體式制造、安裝與運輸。氣化出渣口底部設置金屬支撐板，用于支撐氣化爐渣口耐火磚。在該支撐板下方，采用水平盤管式水冷壁結構并在內圈的外側涂碳化硅，一方面可以降低出氣化室的高溫合成氣和灰渣對設備的影響，另一方面可以維持渣口磚支撐板溫度，避免超溫；
[0009]輻射廢鍋入口為拋物線或錐型擴口結構，采用水冷壁結構并涂碳化硅保護水冷壁盤管。該設計有利于熔渣落入輻射廢鍋，并降低入口射流回流區對熔渣等顆粒沉積在輻射廢鍋入口水冷壁壁面的影響；
[0010]輻射廢鍋的水冷壁采用單筒體結構設計，水冷壁筒體內設置了鰭片式水冷壁，該鰭片式水冷壁設置于輻射廢鍋直筒段；
[0011]輻射廢鍋出渣口與洗滌冷卻室入口的連接為錐型縮口的盤管水冷壁結構，水冷壁內圈焊接錐面的金屬擋板，在上錐口圓周方向設置一圈噴水環，通過調節噴水量放止輻射廢鍋出渣口堵塞；
[0012]洗滌冷卻室設置于輻射廢鍋底部，并設置有下降管。氣體和經過輻射廢鍋冷卻后的灰渣經下降管進入洗滌冷卻室，完成氣體的初步凈化，灰渣通過進入洗滌冷卻室底部的水浴，并經鎖斗排出。合成氣經由設置在洗滌冷卻室側面上方的合成氣出口進入下一工序。
[0013]具體技術方案如下:
[0014]一種帶高溫熱回收裝置的激冷流程氣化爐，包括金屬殼體1、置于金屬殼體I內部的氣化/燃燒室11以及依次處于所述金屬殼體I下方的輻射廢鍋2和洗滌冷卻室3 ;
[0015]所述氣化/燃燒室11與輻射廢鍋2之間具有氣化出渣口 14，所述氣化出渣口 14下方連接輻射廢鍋接口 21，所述輻射廢鍋接口 21的下方連接水冷壁24 ;所述輻射廢鍋接口21與水冷壁24均置于所述福射廢鍋2內部；
[0016]所述輻射廢鍋2與洗滌冷卻室3之間具有輻射廢鍋出渣口 27 ;利用氣化爐中部的輻射廢鍋2回收上部氣流床水煤漿氣化爐產生的高溫合成氣的顯熱；
[0017]所述輻射廢鍋出渣口 27的下方具有置于所述洗滌冷卻室3內的下降管31，所述輻射廢鍋出渣口 27和所述下降管31之間水平設置有激冷水環35。
[0018]所述氣化/燃燒室11為氣流床形式，其內襯是為耐火磚結構或水冷壁結構。
[0019]所述金屬殼體I可承受不高于10.0MPa的高壓，所述氣化/燃燒室11的內徑為
2.5?6.0m ;所述輻射廢鍋2的內徑為3.0?8.0m,高徑比為3?10，采用單通道水冷壁結構。
[0020]所述氣化出渣口 14與所述輻射廢鍋接口 21的連接為法蘭連接，所述氣化出渣口14底部設有金屬材質的渣口支撐板15，所述渣口支撐板15用于支撐氣化爐出渣口 14的耐火內襯。
[0021]所述輻射廢鍋接口 21是拋物線型或錐型向下擴口的水冷壁結構并涂有碳化硅，向下擴口的水冷壁采用盤管形式，位于所述渣口支撐板15的正下方。
[0022]所述輻射廢鍋出渣口 27是向所述洗滌冷卻室3入口方向逐漸收縮的錐型水冷壁結構，所述錐型水冷壁采用盤管形式。
[0023]所述輻射廢鍋出渣口 27的內襯具有錐面金屬擋板，所述錐面金屬擋板的上錐口圓周方向設有一圈噴水環26，所述噴水環26上開設有若干用于沖洗沉積在底部的灰渣的噴水孔28。
[0024]所述金屬殼體I外部開設有對置的燒嘴口 12。
[0025]所述水冷壁24的上部具有水冷壁入口 22和水冷壁出口 23，所述水冷壁入口 22和水冷壁出口 23延伸至所述輻射廢鍋2的外部。
[0026]所述洗滌冷卻室3外部具有激冷水入口 32、合成氣出口 33以及黑水出口 34，所述黑水出口 34位于所述激冷水入口 32和合成氣出口 33的下方。
[0027]所述激冷流程氣化爐，可用于以水煤漿等含碳類物質為原料制備合成氣的煤化工裝置，可應用于生產甲醇、乙二醇、烴類合成以及聯合循環發電領域。
[0028]本實用新型具有以下技術優點:
[0029](I)適用于以水煤漿等含碳燃料為原料的合成氣制備工藝，應用于生產甲醇、乙二醇、烴類合成以及聯合循環發電領域，同時可獲得副產蒸汽，滿足變換的要求，對煤化工特別是對于煤制甲醇、F-T合成油等工藝具有適用性；
[0030](2)該氣化爐的尺寸較傳統輻射廢鍋整體偏小，降低了設備投資，采用單通道水冷壁結構方便制造和安裝，可適用于IGCC多聯產系統；
[0031](3)煤種適應性廣，可以對操作溫度要求高的高灰熔點煤進行熱量有效回收，提高能源的利用效率；
[0032](4)氣化出渣口與輻射廢鍋入口結構可以保證高溫灰渣的順利通過，同時在輻射廢鍋出渣口設置噴水環可以避免輻射廢鍋出口積灰；
[0033](5)合成氣在經過輻射廢鍋后進入其底部洗滌冷卻室溫度已明顯降低，此時進洗滌冷卻室的冷卻水量較傳統激冷型氣化爐將大幅降低，可節約循環水量，降低操作成本。
【附圖說明】
[0034]圖1是實施例1的帶高溫熱回收裝置的激冷流程氣化爐主體結構示意圖；
[0035]圖2是輻射廢鍋出渣口噴水環的結構示意圖。
[0036]符號說明
[0037]I金屬殼體；2輻射廢鍋；3洗滌冷卻室；11氣化/燃燒室；
[0038]12燒嘴口 ；13水冷壁或耐火磚襯里；14氣化出渣口 ；
[0039]15渣口支撐板；16法蘭；