[发明专利]一种非激冷防结渣辐射废热锅炉及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于含碳燃料气化或燃烧后产生的高温气体显热回收的装置及其工业应用，尤其涉及一种气化炉出口合成气显热的回收装置。 

背景技术

整体煤气化联合循环(Integrated Coal Gasification Combined Cycle，简称IGCC)是当今全球清洁能源利用的前沿技术之一，与普通燃煤发电技术相比，其优势在于可以更高效地利用煤炭资源，并大大减少燃烧污染物的排放。在荷兰和西班牙分别有250MW和300MW的IGCC电站已经投入运行。因此此项技术的完全掌握对我国的一次能源的高效洁净利用有着重要意义，IGCC系统中关键技术之一是煤粉加压气化技术，采用废热锅炉对高温合成气的显热回收能使IGCC电站效率提高约4～5个百分点，有利于节能减排。废热锅炉包含辐射废热锅炉和对流废热锅炉两部分。 

为了提高碳转化率，降低制造设备的成本，气化炉一般采用高温加压的方式运行。反应温度在1000℃～1600℃的范围，压力在1.0MPa～10MPa之间。目前，工业上的高温气体的冷却方式一般采用激冷和辐射废热锅炉两种形式。但是激冷的方式要使用大量的冷气体/液体，这就增加设备的建设和运行成本。特别是使用液体进行激冷，会大大的降低合成气的品质和系统效率。辐射废热锅炉是IGCC电站中高温气体冷却的最佳方式。能够在不降低合成气品质的情况下对高温气体的显热进行回收。 

现今工业上所使用的辐射废热锅炉主要存在的问题为受热面结渣、积灰严重。原因为气体中携带的熔融态灰粒在受热面上粘结，降低受热面的换热能力，严重时形成堵渣，引发运行事故。因此，设计一种能够有效防止受热面上结渣、结构简单的辐射废热锅炉，将有重大的工业应用意义，能够有效地推动IGCC等煤化工行业的发展。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是防止辐射废热锅炉在受热面上结渣的辐射废热锅炉，在不降低合成气品质的情况下有效的回收显热，以满足现代工业对余热 回收的需求，同时可以应用于其他结构形式废热锅炉受热面的保护。 

为了解决上述问题，本发明提供了一种非激冷防结渣辐射废热锅炉，其特征在于，包括内壁设有衬里的压力壳体，压力壳体的顶部设有高温气气体进口，侧面设有高温气出口，底部设有渣池，渣池的一侧设有渣池疏水口，渣池的底部设有排渣口；压力壳体内顶部设有氮气保护室，氮气保护室内设有保护气集箱；压力壳体内设有水冷壁管，压力壳体与水冷壁管之间设有气体挡板，气体挡板位于保护气集箱下方、高温气出口上方，气体挡板与保护气集箱之间设有冷却水上集箱；水冷壁管的下端设有转向室；压力壳体上设有保护气进口、冷却水进口、冷却水出口及氮气充气口，保护气进口连接氮气保护室内的保护气集箱，冷却水进口连接冷却水上集箱，冷却水出口连接冷却水下集箱，氮气充气口连接氮气保护室；水冷壁管包括均匀分布的水冷管一及一个以上的水冷管二，水冷管二在水冷壁管中对称分布，水冷管一、水冷管二的上端与冷却水上集箱连接，下端与冷却水下集箱连接；水冷壁管上设有至少一层气体保护装置层，气体保护装置层包括设于每根水冷管二上的气体保护装置；水冷壁管顶部设有进气室；气体挡板、水冷壁的顶部与压力壳体内顶部形成封闭的氮气保护室。 

优选地，所述的衬里为耐火隔热内火衬里。 

优选地，所述的进气室的外形结构为向上抛起的椭圆形或下大上小的锥形结构。 

优选地，所述水冷壁管的下端设有扩口段，扩口段与所述水冷壁管竖直轴线的夹角为15°～60°。 

优选地，所述的气体保护装置包括内置气/汽管，内置气/汽管的上端从水冷管二中露出，与保护气集箱连通，内置气/汽管的下端为封闭端；内置气/汽管的一侧设有一个以上的气体保护装置单元，气体保护装置单元从水冷管二中露出，位于水冷壁管的内侧。 

进一步地，所述的水冷管二与内置气/汽管之间横截面的面积与水冷管一内横截面的面积相同。 

进一步地，所述的气体保护装置单元为凸起结构，该凸起结构上设有至少3个保护气出口。 

更进一步地，所述的保护气出口与所述内置气/汽管水平轴线的水平夹角的 范围为[0°，90°]，保护气出口与内置气/汽管竖直轴线的竖直夹角的范围为(0°，90°]。 

进一步地，所述的气体保护装置沿压力壳体周向方向上第一层气体保护单元的水平面距合成气进气室上端距离与高温气气体进口的直径的比为3～50。 

优选地，所述的水冷壁管上设有至少4个气体保护装置。 

优选地，所述的水冷壁管为双面漏光膜式水冷壁。