全热回收气化炉的制作方法

本实用新型涉及煤化工技术领域，特别是涉及一种全热回收气化炉。

背景技术：

由于现代煤化工对节能环保的要求不断提高，同时伴随着低水汽比变换工艺的技术提升，气化炉正由激冷工艺向热回收工艺发展，特别是对于以石油焦为原料的气化炉，操作温度高，合成气具有较高的显热，全热回收工艺气化炉可以充分回收合成气的高温显热，并生产高压蒸汽，可以显著提高气化炉的能量利用效率，并减少黑水的排放。

现有全热回收技术中，气化炉通常在顶部布置单个燃烧器，通常采用辐射废锅和对流废锅来回收合成气显热，辐射废锅通常采用双层水冷壁和水冷屏结合的受热面结构来增大换热面积，对流废锅通过一个导气管与辐射废锅连接。

当采用对流废锅通过一个导气管与辐射废锅连接的结构时，会导致导气管与对流废锅连接气流分布不均匀，难以避免出现辐射废锅内部合成气偏流、冲刷磨损和积灰结渣等问题，容易造成设备稳定性不高，合成气显热回收率低等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种全热回收气化炉，能够保证辐射废锅下部合成气流动分布更加均匀，降低辐射废锅段水冷壁下部的积灰结渣和冲刷磨损风险，提高设备稳定性，提高合成气显热回收率。

为解决上述技术问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种全热回收气化炉，包括气化段、辐射废锅段、导气段和对流废锅段，气化段、辐射废锅段、导气段和对流废锅段沿着气流流动方向依次连接，辐射废锅段的底部设置有两个导气段，两个导气段关于辐射废锅段的中心轴线对称，两个导气段的末端分别设置有对流废锅段。

优选地，辐射废锅段的壳体内设置有单层圆筒水冷壁，单层圆筒水冷壁内部沿周向均匀设置有多个水冷屏，水冷屏沿单层圆筒水冷壁的横截面径向布置。

优选地，单层圆筒水冷壁的底部设置有收口，收口的直径小于单层圆筒水冷壁的直径。

优选地，导气段在辐射废锅段上的连接位置高度高于收口下端面的高度。

优选地，收口底部设置有调温环管，调温环管设置调温喷头，至少两个调温喷头沿调温环管的周向均布。

优选地，单层圆筒水冷壁上设置有积灰检测装置，单层圆筒水冷壁上设置有清灰装置；和/或，单层圆筒水冷壁内设置有气帘喷头，气帘喷头位于相邻的水冷屏之间。

优选地，辐射废锅段的底部设置有渣池，收口的开口朝向渣池。

优选地，气化段的壳体内设置有气化段水冷壁，气化段的顶面和/或侧面设置有燃烧器，燃烧器伸入气化段水冷壁内部。

优选地，气化段的顶面设置有一个燃烧器或沿周向均布有多个燃烧器，气化段的侧面沿周向均布有多个燃烧器。

优选地，导气段水平布置或沿着靠近对流废锅段的方向倾斜布置，导气段的轴线与水平面之间的夹角为0°～60°，导气段的壳体内设置有耐火层、导气段水冷壁或水冷夹套；和/或，对流废锅段设置有废锅段水冷壁，废锅段水冷壁为多层螺旋盘管结构或多层水冷屏结构或多层蛇形管结构，废锅段水冷壁设置有吹灰器和振打器。

本实用新型的全热回收气化炉，包括气化段、辐射废锅段、导气段和对流废锅段，气化段、辐射废锅段、导气段和对流废锅段沿着气流流动方向依次连接，辐射废锅段的底部设置有两个导气段，两个导气段关于辐射废锅段的中心轴线对称，两个导气段的末端分别设置有对流废锅段。该全热回收气化炉的辐射废锅段采用两个对称设置的导气段分别与两个对流废锅段相连，将辐射废锅段内的合成气向两个对流废锅段均分，可以使辐射废锅下部合成气流动分布更加均匀，降低辐射废锅段水冷壁下部的积灰结渣和冲刷磨损风险，设置两个对流废锅可以减小设备尺寸，使设备更加紧凑，提高设备稳定性，提高合成气显热回收率。

附图说明

图1示意性示出了本实用新型实施例的全热回收气化炉的结构示意图；

图2示意性示出了图1一个实施例的a-a向剖视结构图；

图3示意性示出了图1一个实施例的a-a向剖视结构图；

图4示意性示出了图1一个实施例的b-b向剖视结构图；

图5示意性示出了图1一个实施例的c-c向剖视结构图；

图6示意性示出了本实用新型实施例的全热回收气化炉的辐射废锅段水冷壁结构示意图；

图7示意性示出了图1一个实施例的l处的放大结构图；

图8示意性示出了图1一个实施例的m处的放大结构图；

图9示意性示出了图1一个实施例的d-d向剖视结构图；

图10示意性示出了图1一个实施例的d-d向剖视结构图。

图中附图标记：1、气化段；2、辐射废锅段；3、导气段；4、对流废锅段；5、单层圆筒水冷壁；6、水冷屏；7、收口；8、调温环管；9、调温喷头；10、积灰检测装置；11、清灰装置；12、气帘喷头；13、渣池；14、燃烧器；15、承压壳体；16、废锅段水冷壁；17、渣口通道；18、气化段水冷壁。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参考图1至图10所示，根据本实用新型的实施例，全热回收气化炉包括气化段1、辐射废锅段2、导气段3和对流废锅段4，气化段1、辐射废锅段2、导气段3和对流废锅段4沿着气流流动方向依次连接，辐射废锅段2的底部设置有两个导气段3，两个导气段3关于辐射废锅段2的中心轴线对称，两个导气段3的末端分别设置有对流废锅段4。

该全热回收气化炉的辐射废锅段2采用两个对称设置的导气段3分别与两个对流废锅段4相连，将辐射废锅段2内的合成气向两个对流废锅段4均分，可以使辐射废锅下部合成气流动分布更加均匀，降低辐射废锅段2的水冷壁下部的积灰结渣和冲刷磨损风险，设置两个对流废锅段4可以减小设备尺寸，使设备更加紧凑，提高设备稳定性，提高合成气显热回收率。

本实施例中，全热回收气化炉包括设置在最外层的承压壳体15和内部的水冷壁受热面，全热回收气化炉按照功能的不同可以划分为气化段1、辐射废锅段2、导气段3和对流废锅段4，其中的辐射废锅段2和对流废锅段4通过导气段3连接，其他的结构均安装在承压壳体15内。

气化段1是燃料气化反应生成合成气的区域，用于生成合成气。辐射废锅段2是主要以辐射换热方式回收合成气热量的区域，导气段3将辐射废锅段2与对流废锅段4连接为一体，对流废锅段4是主要以对流换热方式回收合成气热量的区域。

辐射废锅段2设置有单层圆筒水冷壁5，单层圆筒水冷壁5内部沿周向均匀设置有多个水冷屏6，水冷屏6沿单层圆筒水冷壁5的横截面径向布置。

单层圆筒水冷壁5可以采用直管膜式壁或螺旋盘管水冷壁，在本实施例中，辐射废锅段2的单层圆筒水冷壁5采用直管膜式壁，水冷壁内部沿周向均布多个水冷屏6，可以大大增加合成气的净流通直径，增大灰渣颗粒向壁面的输运距离，使灰渣颗粒到达壁面时已经低于黏结温度，有效减轻单层圆筒水冷壁5和水冷屏6的积灰结渣风险，同时单层圆筒水冷壁5和水冷屏6上可以设防积灰涂层，进一步降低积灰结渣风险。

单层圆筒水冷壁5的底部设置有收口7，收口7的直径小于单层圆筒水冷壁5的直径，辐射废锅段2的底部设置有渣池13，收口7的开口朝向渣池13。收口7用于减小合成气流通面积，提高合成气夹带灰渣颗粒的速度，以使大部分灰渣颗粒进入底部渣池13内，便于进行渣料的收集。

导气段3在辐射废锅段2上的连接位置高度高于收口7的高度，使得辐射废锅段2的合成气出口高于辐射废锅段2的单层圆筒水冷壁5的底部收口7的出口，合成气在单层圆筒水冷壁5的底部收口7流出后，折转向上流动，然后从辐射废锅段2的合成气出口流出，可以使灰渣与合成气进行惯性分离，进一步减少被合成气带出辐射废锅段2的灰渣颗粒，提高收渣效果。

收口7底部设置有调温环管8，调温环管8包括调温喷头9，至少两个调温喷头9沿调温环管8的周向均布。调温环管8上设置一层或多层调温喷头9，且每层均沿周向均布多个调温喷头9，通过调温喷头9向高温合成气中喷入冷却水或蒸汽，用于工况变动辐射废锅段2的出口合成气温度升高时调节合成气温度，避免进入对流废锅段4的合成气温度过高造成对流废锅段4内部出现积灰结渣问题。

单层圆筒水冷壁5上设置有积灰检测装置10，单层圆筒水冷壁5上设置有清灰装置11；和/或，单层圆筒水冷壁5内设置有气帘喷头12，气帘喷头12位于相邻的水冷屏6之间。根据数值仿真和相关运行经验，在易积灰区域布置气帘喷头12、积灰检测装置10和清灰装置11，气帘喷头12通过喷入惰性气体/蒸汽/低温合成气，在单层圆筒水冷壁5的表面附近形成低温保护气帘，用于防止灰渣贴壁黏附，积灰检测装置10用于在线监测灰污层厚度，清灰装置11可以是吹灰器或振打器，用于在线清除积灰。

气化段1的壳体内设置有气化段水冷壁18，气化段1的顶面和/或侧面设置有燃烧器14，燃烧器14伸入所述气化段水冷壁18内部。

在一个实施例中，气化段1的顶面设置有一个燃烧器14，该燃烧器14位于顶面中心位置，气化段1的侧面沿周向均布有多个燃烧器14。

在一个实施例中，气化段1的顶面沿周向均布有多个燃烧器14，气化段1的侧面沿周向均布有多个燃烧器14。

气化段1顶面和/或侧面布置燃烧器14，燃烧器14穿过气化段水冷壁18，多个燃烧器14可以使燃料混合更加均匀，气化反应更加充分，气化段1的顶面可以布置单个燃烧器14或环形均布三个燃烧器14，气化段1的侧面可以沿周向均布多个燃烧器14，且沿轴向可以布置多层燃烧器14，燃烧器14可以喷入各种燃料/飞灰/废液等，特别是熔点高、反应活性差的燃料，辐射废锅段2同轴布置于气化段1下方，气化段1产生的高温合成气携带灰渣通过渣口通道17进入辐射废锅段2中。气化段1内的气化段水冷壁18，可以有效吸收气化段1内的燃料反应热量，提高热量回收利用效率。

导气段3水平布置或沿着靠近对流废锅段4的方向倾斜布置，导气段3的轴线与水平面之间的夹角为0°～60°，导气段3的壳体内壁设置有耐火层、导气段水冷壁或水冷夹套。根据不同灰渣的堆积角和流速等，导气段3的轴线与水平面夹角可以为0-60°，可以避免灰渣在导气段3堆积，导气段3的壳体内可以设置耐火料、导气水冷壁或水冷夹套，用于避免导气段3的壳体超温损坏。

对流废锅段4可以设置过热器、蒸发器和省煤器中的任意一种或者几种功能不同的受热面，对流废锅段4的废锅段水冷壁16可以采用多层螺旋盘管水冷壁、多层平行水冷屏或蛇形管对流管束，对流废锅段4的受热面设置有吹灰器和振打器，用于在线清除表面积灰。

本实用新型的全热回收气化炉，通过顶部和侧部多燃烧器的合理布置，形成均匀的流场和温度场分布，可以较好的气化石油焦等高熔点/低反应活性燃料，通过合理的废锅结构设计，可以提高废锅的换热效率，辐射废锅段采用单层水冷壁增大合成气净流通直径，结合在线监测和清灰结构的设计，可以消除或减轻受热面的积灰结渣，采用两个导气管与对流废锅段连接，流场分布更加均匀，降低冲刷磨损并减少飞灰夹带，大大提供了设备可靠性和气化炉的能量利用效率，实现长周期稳定运行，同时可以减小设备尺寸，使设备布置更加紧凑。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。