[发明专利]带烟气激冷的一体化回转状辐射预热混合式热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化技术的热气化炉，特别是一种带烟气激冷的一体化回转状辐射预热混合式热回收装置。

背景技术

整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）可以实现燃煤高效、清洁和多样化利用，也是未来发展煤基发电CO₂零排放——即“绿色煤电”煤炭的核心技术之一。在IGCC发电系统中，废热锅炉是显热回收利用的关键设备和气化岛中的重大设备，废热锅炉对高温煤气、熔融渣显热的回收利用将使热煤气效率达到90～95%，发电效率达到42～45%，废热锅炉的运行情况将直接影响IGCC发电系统的可用率和整体发电效率。在现有的气流床气化技术中，采用废热锅炉回收高温合成气的热量一般有两种方式：一是以Shell公司为代表的气流床粉煤加压气化技术，循环冷气返回气化炉高温合成气出口将气化炉合成气冷却至700～750℃，然后再进入对流废热锅炉换热副产中压蒸汽。另一种是以GE公司为代表的水煤浆气化工艺，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。但是，现有技术中的废热锅炉还存在结构复杂、使用寿命较短等问题，主要表现在：

（1）Shell粉煤气化技术采用1.3～1.5倍的循环冷气激冷高温合成气，增加了对流废热锅炉及其后续合成气除尘设备的尺寸，同时增加了设备的投资，合成气循环压缩机增加了气化装置的能耗；由于对流锅炉积灰，影响了对流锅炉的换热效果，需要加入比设计激冷气量更多的激冷气。

（2）GE水煤浆气化工艺中的合成气全显热回收系统由辐射废热锅炉和对流废热锅炉两个设备组成，两设备独立布置，造成设备投资大，占用空间大，系统运行的可靠性也由于设备的复杂而受到影响；同时辐射锅炉合成气温度缺乏调节手段致使对流锅炉积灰堵塞。

发明内容

本发明为克服现有气化炉废热锅炉的缺陷和不足，提供了一种带烟气激冷的一体化回转状辐射预热混合式热回收装置，将辐射锅炉和对流锅炉结合为一个整体，达到充分回收高温合成气和熔融渣所带显热，降低投资和节约能源，提高热效率的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

带烟气激冷的一体化回转状辐射预热混合式热回收装置，其特征在于：包括压力壳体、合成气入口、辐射换热组件、烟气激冷组件、对流换热组件、减温器组件、渣池、合成气出口，合成气入口位于压力壳体的顶部，合成气出口位于压力壳体侧壁的上端；辐射换热组件固定设于压力壳体内的上部，与带热量的气体充分换热；烟气激冷组件、对流换热组件均固定设置于压力壳体内的下部，对流换热组件在烟气激冷组件和压力壳体之间；减温器组件固定设置于对流换热组件的下方，渣池设置于压力壳体内的底部，渣池的底端与压力壳体的底端共同形成排渣口；辐射换热组件、对流换热组件、减温器组件、渣池位于压力壳体内形成一体。

所述合成气入口为一窄长通道，该合成气入口的内壁为耐火衬里。

所述辐射换热组件纵向设于压力壳体内，与带热量的气体充分换热；辐射换热组件包括辐射水冷壁和辐射屏，辐射水冷壁是由若干个纵向平行设置的立管围成的圆筒壁，相邻的两个立管通过焊接连接，圆筒壁的中间为辐射换热腔，圆筒壁向下延伸至渣池上端，辐射屏位于圆筒壁内上端；辐射换热组件还包括辐射水冷壁上集箱、辐射水冷壁下集箱、辐射水冷壁进水管、辐射水冷壁引出管和辐射水冷壁受热面，辐射水冷壁上集箱与每个立管的上端连通，辐射水冷壁下集箱与每个立管的下端连通，辐射水冷壁进水管的一端与压力壳体固接并设在压力壳体的外部、辐射水冷壁进水管的另一端与辐射水冷壁上集箱连通，辐射水冷壁引出管的一端与压力壳体的上封头固接、另一端与辐射水冷壁上集箱连通。

所述辐射屏由若干个立管排形成，立管排以热回收装置的中心向外发散分布于辐射换热腔内，每个立管排由若干立管形成，立管排的相邻两个立管紧贴设置；辐射换热组件还包括辐射屏上集箱、辐射屏下集箱、辐射屏进水管、辐射屏引出管，辐射屏受热面的下端与辐射屏下集箱连通，辐射屏受热面的上端与辐射屏上集箱连通，辐射屏进水管和辐射屏引出管分别与辐射屏下集箱和辐射屏上集箱连通，并引出到压力壳体外。

所述烟气激冷组件包括激冷气入口和气体混合室，气体混合室由辐射屏下面的辐射水冷壁与激冷气入口形成；所述激冷气入口均匀分布于辐射水冷壁上，并延伸至压力壳体外。

所述对流换热组件包括蒸发器、过热器和省煤器，蒸发器、过热器和省煤器从上往下依次布置于气体混合室和压力壳体之间。

所述蒸发器、过热器和省煤器分别由一组螺旋盘管形成，每组螺旋盘管分别包括四层螺旋环管，每两层螺旋环管之间有一定的距离，每层螺旋环管是由管子紧密环绕形成的。