一种废热全回收气化炉的制作方法

本实用新型涉及煤气化的技术领域，更具体地讲，涉及一种废热全回收气化炉。

背景技术：

气流床技术是煤气化技术发展方向之一，其热量回收方式分为全激冷流程和废锅流程。在当下国家对现代煤化工中能效指标、环保指标等要求日益提高的情况下，通过回收高温高压合成气热量同时副产高温高压蒸汽的方式，使得废锅型高效节能气化技术的优势也越来越明显。

根据换热型式的不同，废热锅炉可分为辐射废锅、对流废锅和全回收废锅，辐射废锅是高温段显热利用的主要设备，对流废锅是中温段显热利用的主要设备，全废锅可同时利用高温和中温段显热。

其中，以壳牌为代表的对流废锅早已商业化运行，其对流废锅内采用多层叠套的螺旋盘管结构，存在投资成本高、设计和制造复杂等缺点；以通用为代表的辐射废锅通过取消对流废锅，增加辐射废锅和激冷室的结构设计，其中在辐射废锅炉内布置大量的辐射屏，辐射屏受热管最终汇集在炉内的水平集箱内，水平汇集集箱易积灰渣及超温、辐射屏顶部穿管和让管繁多、制造焊接困难等问题，同时辐射废锅内的辐射屏存在布置过密会堵渣，布置过少又会导致受热面积不够等问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种结构简化设计的废热全回收气化炉，降低超温风险的同时简化布管设计。

为此，本实用新型提供了一种废热全回收气化炉，包括：

壳体；以及，

反应室，所述反应室具有由反应室水冷壁围成的第一下行通道；

辐射废锅，所述辐射废锅设置在反应室下方，所述辐射废锅包括：

辐射屏，包括若干个辐射管屏；

内筒水冷壁，所述内筒水冷壁与辐射屏一同围成第二下行通道，所述第二下行通道与第一下行通道连通；

外筒水冷壁，所述外筒水冷壁设置在内筒水冷壁外侧并与内筒水冷壁之间形成高温合成气的上行通道；

其中，所述辐射屏通过辐射屏悬挂单元将整个辐射屏的重量悬挂在内筒水冷壁和外筒水冷壁的上部并与辐射屏的进口集箱和辐射屏的出口集箱分别连接，所述辐射屏的进口集箱和辐射屏的出口集箱均设置在外筒水冷壁与辐射废锅壳体之间的环形空间内；

均流室，所述均流室通过连接通道与辐射废锅中上行通道的出口连通并与对流废锅连通以实现高温合成气的均匀化；

对流废锅，所述对流废锅设置在均流室下方并设置有与均流室连通的第三下行通道。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述反应室的顶部设置有若干个顶部烧嘴，反应室水冷壁的外侧设置有反应室壳体。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述辐射屏悬挂单元为带水冷的辐射屏悬挂锻件。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述内筒水冷壁的进口集箱和外筒水冷壁的进口集箱均设置在外筒水冷壁与辐射废锅壳体之间的环形空间内，避免厚壁集箱在高温合成气区域内的超温和灰渣沉积，所述内筒水冷壁的进口集箱和外筒水冷壁的进口集箱分别通过k型管与内筒水冷壁和外筒水冷壁连接。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述内筒水冷壁和外筒水冷壁的水冷壁出口集箱设置在内筒水冷壁和外筒水冷壁的上方且设置为高于内筒水冷壁的进口集箱和外筒水冷壁的进口集箱，所述辐射屏的出口集箱也设置在辐射屏上方并且设置为高于辐射屏的进口集箱。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述辐射废锅还包括设置在辐射废锅底部的渣池。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述均流室的内壁铺设有耐火衬里，所述均流室具有膨大的均流腔。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述对流废锅中设置有蛇形管受热面，所述蛇形管受热面布置在所述第三下行通道中。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述对流废锅中还设置有吹灰单元，所述吹灰单元布置在蛇形管受热面的入口位置和中部位置。

根据本实用新型废热全回收气化炉的一个实施例，所述第三下行通道由水冷壁围成并与对流废锅底部的气化炉合成气出口相连。

本实用新型的废热全回收气化炉通过简化设计，在辐射废锅内采用悬挂结构的辐射屏设计，辐射屏的进出口集箱和内外筒水冷壁进口集箱布置在环形空间，能避免积灰和厚壁集箱在炉内受热超温损坏，同时简化辐射室顶部布管设计；采用双筒的水冷壁受热面，在减少辐射屏数量避免堵渣的同时，依靠增加的筒体水冷壁受热面吸收高温合成气的热量；在对流废锅内，采用蛇形盘管的受热管结构同时配置吹灰单元，蛇形管受热面设计简单且制造方便；同时在对流废锅的入口处设置有大空间耐火砖均流室，从辐射废锅出来的高温烟气携带大量的飞灰等固体颗粒进入均流室内，使得高温合成气流场温度和飞灰颗粒分布均匀，减少对对流废锅中受热面的局部磨损。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的废热全回收气化炉的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的废热全回收气化炉中辐射废锅的横截面结构示意图。

附图标记说明：

1-反应室，2-辐射废锅，3-对流废锅，4-均流室，5-反应室水冷壁，6-顶部烧嘴，7-壳体，8-内筒水冷壁，9-外筒水冷壁，10-辐射屏，11-辐射屏悬挂单元，12-辐射屏的进出口集箱，13-内筒水冷壁的进口集箱，14-外筒水冷壁的进口集箱，15-水冷壁的出口集箱，16-k型管，17-密封隔板，18-渣池，19-连接通道，20-耐火衬里，21-吹灰单元，22-蛇形管受热面，23-气化炉合成气出口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的废热全回收气化炉的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述废热全回收气化炉包括壳体7、反应室1、辐射废锅2、均流室4和对流废锅3，所述废锅即为废热锅炉。反应室1是煤气化的主要组件，反应室1内产生的合成气下行进入辐射废锅2中进行热量回收，其中的灰渣进入渣池，而回收大部分热量的合成气通过内筒水冷壁8和外筒水冷壁9形成的折返式上行通道进入均流室4中均匀分布后再进入对流废锅3中，经进一步换热后送出气化炉。

根据本实用新型，壳体7布置在气化炉外部，例如包括反应室壳体、辐射废锅壳体、均流室壳体和对流废锅壳体。

具体地，本实用新型的反应室1具有由反应室水冷壁5围成的第一下行通道。优选地，反应室1的顶部设置有若干个顶部烧嘴6，反应室水冷壁5的外侧设置有反应室壳体。煤粉从顶部烧嘴6中喷出，顶部烧嘴采用点火开工气化一体烧嘴，能够减少侧部烧嘴的布置，烧嘴产生的高温热量被反应室水冷壁5吸收后，高温合成气下行后进入辐射废锅2。

本实用新型的辐射废锅2设置在反应室1下方，辐射废锅1包括辐射屏10、内筒水冷壁8和外筒水冷壁9，辐射屏10、内筒水冷壁8和外筒水冷壁9均作为辐射废锅的受热面回收合成气热量，布置的内筒水冷壁8和外筒水冷壁9能够增加受热面积并形成高温合成气的折返式流体通道。并且，辐射废锅1还包括设置在辐射废锅底部的渣池18，以接收灰渣。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的废热全回收气化炉中辐射废锅的横截面结构示意图。

如图2所示，辐射屏1包括若干个辐射管屏，辐射管屏的屏数及每屏并联的水路数可以根据工艺要求确定，各辐射管屏优选地设置在辐射废锅的径向上。内筒水冷壁8与辐射屏10一同围成第二下行通道，第二下行通道与第一下行通道连通，则来自反应室1的高温合成气能够通过第二下行通道下行换热。外筒水冷壁9设置在内筒水冷壁8外侧并与内筒水冷壁8之间形成上行通道，用于换热后合成气的上行换热。

进一步地，本实用新型的辐射屏10通过辐射屏悬挂单元11将整个辐射屏10的重量悬挂在内筒水冷壁8和外筒水冷壁9的上部并与辐射屏的进出口集箱12分别连接，辐射屏的进出口集箱12均设置在外筒水冷壁9与辐射废锅壳体之间的环形空间内。

其中，辐射屏悬挂单元11优选为带水冷的辐射屏悬挂锻件，该悬挂设置可避免辐射屏10穿过辐射废锅顶部引起的穿管和让管繁多、制造焊接困难等问题。辐射屏进出口集箱12位于环形空间，可以避免辐射废锅合成气侧灰渣的沉积和厚壁集箱的超温和腐蚀。优选地，内筒水冷壁的进口集箱13和外筒水冷壁的进口集箱14均设置在外筒水冷壁9与辐射废锅壳体之间的环形空间内，内筒水冷壁的进口集箱14和外筒水冷壁的进口集箱14分别通过k型管16与内筒水冷壁8和外筒水冷壁9连接，避免进口集箱设置在炉内导致的合成气侧灰渣的沉积和厚壁集箱的超温和腐蚀。

并且，为了实现逆流换热，内筒水冷壁8和外筒水冷壁9的水冷壁出口集箱15设置在内筒水冷壁8和外筒水冷壁9的上方且设置为高于内筒水冷壁的进口集箱13和外筒水冷壁的进口集箱14，辐射屏10的出口集箱也设置在辐射屏10上方并且设置为高于辐射屏10的进口集箱。

绝大部分高温合成气中的灰渣可以通过第二下行通道掉入到渣池18中，除去部分灰渣的高温合成气再上行折返，进入外筒水冷壁9和内筒水冷壁8之间形成的上行通道，高温合成气被内外筒水冷壁再次吸收热量后进一步降温，再进入均流室4中。

本实用新型的均流室4通过连接通道19与辐射废锅2的上行通道出口连通并与对流废锅连通以实现高温合成气的均匀化，该上行通道出口优选地设置在辐射废锅的上侧部，均流室4的内壁铺设有耐火衬里20，均流室4具有膨大的均流腔。均流室4内布置的耐火衬里20可以避免高温合成气热量的散失，同时通过布置均流室4能够使得高温合成气中的飞灰颗粒分布均匀且流场温度分布均匀，并减少对对流废锅中受热面的局部磨损，有利于其进入对流废锅的后续处理。

本实用新型的对流废锅3则设置在均流室4下方并设置有与均流室4连通的第三下行通道，来自均流室4的合成气进入均流室4进行换热后再流出气化炉。其中，对流废锅3中设置有蛇形管受热面22，蛇形管受热面22布置在第三下行通道中，蛇形管受热面22相比于螺旋盘管具有设计简单、制造方便等优点。来自均流室4的合成气进入后可减少蛇形管受热面22的局部磨损冲刷，降低蛇形管受热面22的局部超温风险。

为了避免飞灰颗粒聚集在蛇形管受热面管束水平部分的顶部，对流废锅3中还设置有吹灰单元21，吹灰单元21布置在蛇形管受热面22的入口位置和中部位置，在气化炉运行期间进行有效地吹灰。对流废锅3中的第三下行通道由水冷壁围成并与对流废锅底部的气化炉合成气出口23相连，在对流废锅3内换热后的低温合成气通过气化炉合成气出口23送出气化炉。

与现有废热全回收气化炉结构相比，本实用新型将辐射屏通过辐射屏悬挂单元穿过内外筒水冷壁的直筒上部位置的方法，避免辐射屏穿过辐射废锅顶部引起的穿管和让管繁多、制造焊接困难等问题；通过布置内筒水冷壁和外筒水冷壁增加受热面积并形成高温合成气折返式流体通道；将辐射屏进出口集箱布置在环形空间内，可避免辐射废锅烟气侧灰渣的沉积和厚壁集箱的超温；将内筒水冷壁进口集箱和外筒水冷壁进口集箱均通过k型管与内外筒水冷壁连接，避免进出口集箱设置在炉内导致的合成气侧灰渣的沉积和厚壁集箱的超温和腐蚀；通过布置均流室使得从辐射废锅来的高温合成气中的飞灰颗粒分布均匀且流场温度分布均匀，减少对对流废锅中蛇形管受热面的局部磨损冲刷并降低其局部超温风险。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式，本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。