煤气化废热全回收系统技术方案

本发明专利技术公开了煤气化废热全回收系统，包括：带辐射废锅的气化炉和对流废锅，其中，气化炉包括气化炉上壳体、气化室水冷壁、烧嘴、辐射废锅和排渣池。烧嘴包括顶置烧嘴和侧置烧嘴；辐射废锅包括：辐射废锅壳体、第一水冷壁、第一组水冷屏、第二水冷壁和第二组水冷屏，其中，第一水冷壁设置在辐射废锅壳体内且形成合成气下行通道；第一组水冷屏设置在合成气下行通道内；第二水冷壁套设在第一水冷壁外且与第一水冷壁之间形成合成气上行通道；第二组水冷屏设置在合成气上升通道内；对流废锅与辐射废锅的粗合成气出口相连。该煤气化废热全回收系统具有能量利用率高、碳转化率高、换热面积大、显热回收效率高、有效避免辐射废锅堵渣的优点。

Full Recovery System of Waste Heat from Coal Gasification

The invention discloses a total recovery system of coal gasification waste heat, including a gasifier with radiation waste pan and a convective waste pan, wherein the gasifier comprises an upper shell of the gasifier, a water wall of the gasification chamber, a burner, a radiation waste pan and a slag discharging pond. The burner includes a top burner and a side burner; the radiation waste pan includes: the shell of the radiation waste pan, the first water wall, the first water wall, the second water wall and the second water screen, in which the first water wall is arranged in the shell of the radiation waste pan and forms a downward passage of syngas; the first water wall is arranged in the downward passage of syngas; the second water wall is sleeved outside the first water wall and the second water wall is arranged in the downward passage of syngas. A syngas upstream passage is formed between the first water wall, a second water-cooling screen is arranged in the syngas upstream passage, and a convective waste boiler is connected with the crude syngas outlet of the radiation waste boiler. The coal gasification waste heat recovery system has the advantages of high energy utilization, high carbon conversion, large heat exchange area, high sensible heat recovery efficiency and effective avoidance of slag plugging in radiation waste pot.

【技术实现步骤摘要】
煤气化废热全回收系统
本专利技术属于锅炉领域，具体而言，本专利技术涉及煤气化废热全回收系统。
技术介绍
一种带有辐射废锅的气化炉能消化高硫、高灰、高灰熔点煤，实现了原料煤本地化，解决山西“三高”煤的气化难题，也为全国“三高”煤综合利用、气化提供了新方法、新手段；对山西省改造传统煤化工和发展煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工产业具有重要意义。而通过在气化炉内部设置辐射废锅装置，在设备运行过程中，通过回收高温高压合成气热量、副产高温高压蒸汽等方式，节约燃料消耗，提高能源转换效率，从而降低了设备整体的运行成本。然而现有的辐射废锅装置存在换热面积和换热效率低等问题，因此需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种具有能量利用率高、碳转化率高、换热面积大、显热回收效率高等优点的煤气化废热全回收系统。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种煤气化废热全回收系统，根据本专利技术的实施例，该煤气化废热全回收系统包括：气化炉，所述气化炉包括：气化炉上壳体，所述气化炉上壳体内且限定出气化室，所述气化炉上壳体的底部收缩形成出渣口；气化炉水冷壁，所述气化炉水冷壁设置在所述气化室内；顶置烧嘴，所述顶置烧嘴设置在所述气化炉上壳体的顶部上且适于向所述气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；侧置烧嘴，所述侧置烧嘴设置在所述气化炉上壳体的侧壁上且适于向所述气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；辐射废锅，所述辐射废锅包括：辐射废锅壳体，所述辐射废锅壳体的顶部与气化炉上壳体连接，所述辐射废锅壳体的上部具有粗合成气出口；第一水冷壁，所述第一水冷壁设置在所述辐射废锅壳体内，所述第一水冷壁形成合成气下行通道；第一组水冷屏，所述第一组水冷屏包括多个第一水冷屏，所述多个第一水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述第一水冷屏均由所述第一水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；第二水冷壁，所述第二水冷壁套设在所述第一水冷壁外侧，且所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述粗合成气出口的合成气上行通道；第二组水冷屏，所述第二组水冷屏包括多个第二水冷屏，所述多个第二水冷屏设置在所述合成气上升通道内；其中，所述第一水冷壁的下集箱、每个所述第一水冷屏的下集箱、所述第二水冷壁的下集箱和每个所述第二水冷屏的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体下部的冷却水进水管相连通；所述第一水冷壁的上集箱、每个所述第一水冷屏的上集箱、所述第二水冷壁的上集箱和每个所述第二水冷屏的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体上部的冷却水出水管相连通，排渣池，所述排渣池设置在所述辐射废锅的下方，所述排渣池的底部具有排渣口；对流废锅，所述对流废锅内设有水冷管，并且所述对流废锅具有粗合成气进口、合成气出口和出灰口，所述粗合成气进口与所述粗合成气出口相连。由此，本专利技术上述实施例的煤气化废热全回收系统，首先对于气化炉，在气化炉的顶壁和侧壁上分别设置了顶置烧嘴和侧置烧嘴，进而可以同时利用顶置烧嘴和侧置烧嘴向气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气。并且由于顶置烧嘴和侧置烧嘴的位置关系，可以使得喷入的干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气会在气化室内发生撞击，提高了气化室内的撞击流，增加原料的混合效果，从而使得煤能够充分燃烧气化，进一步提高煤的碳转化率。辐射废锅内具有由第一水冷壁和第二水冷壁组成的双筒式水冷壁，并分别在第一水冷壁内和第一水冷壁与第二水冷壁之间设置第一水冷屏和第二水冷屏，使得合成气首先进入合成气下行通道内与第一水冷壁和第一水冷屏换热，之后再进入合成气上升通道内与第二水冷壁和第二水冷屏换热，最后排出。因此，本专利技术上述实施例的煤气化废热全回收系统通过增加了第二水冷壁和第二水冷屏，有效延长了合成气换热通道，并进一步增加了换热面积，从而显著提高了合成气显热回收效率。最后，粗合成气再供给对流废锅中进行热回收，可以进一步提高显热回收率。由此，采用本申请的煤气化废热全回收系统具有能量利用率高、碳转化率高、换热面积大、显热回收率高的优点。另外，根据本专利技术上述实施例的煤气化废热全回收系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述侧置烧嘴沿水平方向喷射。在本专利技术的一些实施例中，所述侧置烧嘴与所述顶置烧嘴的竖直距离为0.1-0.5D，其中D为所述壳体的内径。在本专利技术的一些实施例中，所述多个第一水冷屏为8-24个。在本专利技术的一些实施例中，每相邻两个所述第一水冷屏之间的夹角为15-45度(请提供合适范围)。在本专利技术的一些实施例中，所述第一水冷屏与所述第一水冷壁通过鳍片相连，所述第一水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/9-1/4。在本专利技术的一些实施例中，所述多个第二水冷屏为8-24个。在本专利技术的一些实施例中，每个所述第二水冷屏与一个所述第一水冷屏位于同一平面内。在本专利技术的一些实施例中，所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离为辐射废锅筒体的1/10-1/8。在本专利技术的一些实施例中，所述第二水冷屏与所述第二水冷壁通过鳍片相连，所述第二水冷屏的宽度为所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离4/15-1/2。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的煤气化废热全回收系统的结构示意图。图2是根据本专利技术一个实施例的煤气化废热全回收系统中辐射废锅的A-A水平截面俯视图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，下面详细描述本专利技术实施的煤气化废热全回收系统，根据本专利技术的具体实施例，如图1所示，煤气化废热全回收系统包括：气化炉1000和对流废锅2000。具体，参考图1，气化炉1000包括：气化炉上壳体100、气化炉水冷壁200、顶置烧嘴300和侧置烧嘴400、辐射废锅500和排渣600。其中，气化炉上壳体100内且限定出气化室110，所述气化炉上壳体100的底部收缩形成出渣口120；气化炉水冷壁200设置在所述气化室110内；顶置烧嘴300设置在所述气化炉上壳体100的顶部上且适于向所述气化室110内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；侧置烧嘴400设置在所述气化炉上壳体100的侧壁上且适于向所述气化室110内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气。因此，本专利技术通过在气化炉1000的顶壁和侧壁上分别设置顶置烧嘴300和侧置烧嘴400，进而可以同时利用顶置烧嘴300和侧置烧嘴400向气化室110内喷射粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气。而且由于顶置烧嘴300和侧置烧嘴400的位置关系，可以使得喷入的粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气会在气化室内发生撞击，提高了气化室内的撞击流增加粉煤与氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气的混合效果，从而使得煤能够充分燃烧气化，进一步提高煤的碳转化率。根据本专利技术的具体实施例，顶置烧嘴300设置在气化炉上壳体100的顶部且适于向气化室110烧射粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气。具体地，顶置烧嘴300内设置有点火棒。进而有效实现点火。优选地，侧置烧嘴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤气化废热全回收系统，其特征在于，包括：气化炉，所述气化炉包括：气化炉上壳体，所述气化炉上壳体内且限定出气化室，所述气化炉上壳体的底部收缩形成出渣口；气化炉水冷壁，所述气化炉水冷壁设置在所述气化室内；顶置烧嘴，所述顶置烧嘴设置在所述气化炉上壳体的顶部上且适于向所述气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；侧置烧嘴，所述侧置烧嘴设置在所述气化炉上壳体的侧壁上且适于向所述气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；辐射废锅，所述辐射废锅包括：辐射废锅壳体，所述辐射废锅壳体的顶部与气化炉上壳体连接，所述辐射废锅壳体的上部具有粗合成气出口；第一水冷壁，所述第一水冷壁设置在所述辐射废锅壳体内，所述第一水冷壁形成合成气下行通道；第一组水冷屏，所述第一组水冷屏包括多个第一水冷屏，所述多个第一水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述第一水冷屏均由所述第一水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；第二水冷壁，所述第二水冷壁套设在所述第一水冷壁外侧，且所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述粗合成气出口的合成气上行通道；第二组水冷屏，所述第二组水冷屏包括多个第二水冷屏，所述多个第二水冷屏设置在所述合成气上升通道内；其中，所述第一水冷壁的下集箱、每个所述第一水冷屏的下集箱、所述第二水冷壁的下集箱和每个所述第二水冷屏的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体下部的冷却水进水管相连通；所述第一水冷壁的上集箱、每个所述第一水冷屏的上集箱、所述第二水冷壁的上集箱和每个所述第二水冷屏的上集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体上部的冷却水出水管相连通，排渣池，所述排渣池设置在所述辐射废锅的下方，所述排渣池的底部具有排渣口；对流废锅，所述对流废锅内设有水冷管，并且所述对流废锅具有粗合成气进口、合成气出口和出灰口，所述粗合成气进口与所述粗合成气出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种煤气化废热全回收系统，其特征在于，包括：气化炉，所述气化炉包括：气化炉上壳体，所述气化炉上壳体内且限定出气化室，所述气化炉上壳体的底部收缩形成出渣口；气化炉水冷壁，所述气化炉水冷壁设置在所述气化室内；顶置烧嘴，所述顶置烧嘴设置在所述气化炉上壳体的顶部上且适于向所述气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；侧置烧嘴，所述侧置烧嘴设置在所述气化炉上壳体的侧壁上且适于向所述气化室内喷射干粉煤、氧气和蒸汽或者水煤浆和氧气；辐射废锅，所述辐射废锅包括：辐射废锅壳体，所述辐射废锅壳体的顶部与气化炉上壳体连接，所述辐射废锅壳体的上部具有粗合成气出口；第一水冷壁，所述第一水冷壁设置在所述辐射废锅壳体内，所述第一水冷壁形成合成气下行通道；第一组水冷屏，所述第一组水冷屏包括多个第一水冷屏，所述多个第一水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述第一水冷屏均由所述第一水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；第二水冷壁，所述第二水冷壁套设在所述第一水冷壁外侧，且所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述粗合成气出口的合成气上行通道；第二组水冷屏，所述第二组水冷屏包括多个第二水冷屏，所述多个第二水冷屏设置在所述合成气上升通道内；其中，所述第一水冷壁的下集箱、每个所述第一水冷屏的下集箱、所述第二水冷壁的下集箱和每个所述第二水冷屏的下集箱相连并与穿过所述辐射废锅壳体下部的冷却水进水管相连通；所述第一水冷壁的上集箱、每个所述第一水冷屏的上集箱、所述第二水冷壁的上集箱和每个所述第二水冷屏的上集箱相连并与穿过所述辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕大鹏，张建胜，李位位，
申请(专利权)人：清华大学山西清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14