[发明专利]一种高温合成气显热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种与气流床气化炉相衔接的热量回收装置，可用于以浆态或粉 态进料的多种气流床气化炉高温合成气的显热回收，副产1.0-15.0MPa蒸汽，应 用于整体煤气化联合循环发电(IGCC)、甲醇与烯烃生产、煤制油、合成气直接 还原炼铁生产海绵铁等领域。

背景技术

目前世界各国都极为关注能源高效与洁净利用。出气流床气化炉的高温合成 气焓值极高，如何有效利用，目前国际上有三大流派。第一种有代表性的是GE (前Texaco)，在美国Tampa建设的IGCC电站(Tampa Electric Integrated Gasification Combined-Cycle Project，DE-FC21-91MC27363)，采用水煤浆气 流床气化生产合成气，日处理2200吨煤，发电能力250MW。高温合成气显热采 用辐射锅炉+对流锅炉的方式回收，副产高压饱和蒸汽(10.4MPa)。该装置1997 年4月7日投产，碳转化率仅为90％，由于设备等原因开工率不高≤90％，主 要原因之一是辐射锅炉出口合成气温度缺乏调节手段致使对流锅炉积灰堵塞。辐 射废锅直径5m，高40m，投资巨大，设备加工安装困难。

另一个有代表性的技术为Shell气流床粉煤气化技术，循环合成气返回气化 炉高温合成气出口将出气化炉合成气冷却至700-750℃，然后进对流锅炉换热副 产5.0MPa中压蒸汽，循环气∶出炉合成气＝1.31.5∶1。

自2001年以来，国内企业先后引进的23台壳牌煤气化装置，目前仅有一半 的气化炉试车或开车运行，且运行状况均未达预期，主要原因有熔融灰渣在气化 炉渣池结大渣块，堵塞渣池的渣出口，严重影响气化装置的长周期运行；由于对 流锅炉积灰，影响对流锅炉的换热效果，需加入比设计激冷气量大约2/3的激冷 气。Shell粉煤气化技术采用大量循环合成气激冷高温合成气，增加了对流锅炉 及其后续合成气除尘设备的尺寸，同时增加了设备投资，合成气循环压缩增加了 气化装置的能耗。

第三种技术是采用水激冷方式冷却气流床气化炉出口高温合成气，如多喷嘴 对置式水煤浆气化技术的激冷流程、GE(前Texaco)水煤浆气化技术的激冷流 程，产生的蒸汽含于合成气中，这种方案对气化装置后接变换工序，调节CO、 H₂比例者是适宜的，但对IGCC发电、海绵铁生产是不合适的。

发明内容

本发明的目的是提供一种热量回收装置，达到充分回收高温合成气所带显 热，降低投资和节约能源，提高热效率的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种高温合成气显热回收装 置，其特征在于，包括辐射锅炉，辐射锅炉通过合成气导管与对流锅炉相连接。

进一步，辐射锅炉为由第一耐火衬里层保护的竖直式圆柱状容器，在辐射锅 炉内设有辐射式蒸汽发生器，在辐射式蒸汽发生器与第一耐火衬里层之间形成第 一合成气通道，在辐射式蒸汽发生器的下端设有循环合成气激冷器，在循环合成 气激冷器的下方设有渣池，在渣池上设有渣池水入口、渣池水出口和灰渣出口。

所述辐射式蒸汽发生器的高度与直径比值H₁∶D₁＝5-10，所述第一合成气通 道的宽度D₂为600-900mm，所述第一耐火衬里层若采用耐火砖结构时，其厚度 L₁为100-300mm，若采用膜式水冷壁结构时，膜式水冷壁与辐射锅炉的金属炉壁 之间间隙L₁为700-800mm。

所述循环合成气激冷器为具有多孔的环形圆管或由周向布置的6-80个喷管 组成。

所述合成气导管倾斜向上或者倾斜向下布置，由第二耐火衬里层保护，向上 倾斜的倾角α和向下倾斜的倾角β分别为30-60度，当合成气导管倾斜向上时， 在所述对流锅炉内的顶部设置导向室。

所述导向室的高度H₄与所述对流锅炉内的第二合成气通道直径D₃比值H₄∶ D₃＝3-6。