專利名稱：一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及煤氣化技術(shù)的熱氣化爐，特別是一種一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置。
背景技術(shù)：
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)可以實現(xiàn)燃煤高效、清潔和多樣化利用，也是未來發(fā)展煤基發(fā)電CO2零排放一一即“綠色煤電”煤炭的核心技術(shù)之一。在IGCC發(fā)電系統(tǒng)中，廢熱鍋爐是顯熱回收利用的關(guān)鍵設(shè)備和氣化島中的重大設(shè)備，廢熱鍋爐對高溫煤氣、熔融渣顯熱的回收利用將使熱煤氣效率達(dá)到90 95%，發(fā)電效率達(dá)到42 45%，廢熱鍋爐的運行情況將直接影響IGCC發(fā)電系統(tǒng)的可用率和整體發(fā)電效率。在現(xiàn)有的氣流床氣化技術(shù)中，采用廢熱鍋爐回收高溫合成氣的熱量一般有兩種方式:一是以Shell公司為代表的氣流床粉煤加壓氣化技術(shù)，循環(huán)冷氣返回氣化爐高溫合成氣出口將氣化爐合成氣冷卻至700 750°C，然后再進(jìn)入對流廢熱鍋爐換熱副產(chǎn)中壓蒸汽。另一種是以GE公司為代表的水煤漿氣化工藝，高溫合成氣顯熱采用輻射鍋爐+對流鍋爐的方式回收，副產(chǎn)高壓飽和蒸汽。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的廢熱鍋爐還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命較短等問題，主要表現(xiàn)在:(I)Shell粉煤氣化技術(shù)采用1.3 1.5倍的循環(huán)冷氣激冷高溫合成氣，增加了對流廢熱鍋爐及其后續(xù)合成氣除塵設(shè)備的尺寸，同時增加了設(shè)備的投資，合成氣循環(huán)壓縮機增加了氣化裝置的能耗；由于對流鍋爐積灰，影響了對流鍋爐的換熱效果，需要加入比設(shè)計激冷氣量更多的激冷氣。(2) GE水煤漿氣化工藝中的合成氣全顯熱回收系統(tǒng)由輻射廢熱鍋爐和對流廢熱鍋爐兩個設(shè)備組成，兩設(shè)備獨立布置，造成設(shè)備投資大，占用空間大，系統(tǒng)運行的可靠性也由于設(shè)備的復(fù)雜而受到影響；同時輻射鍋爐合成氣溫度缺乏調(diào)節(jié)手段致使對流鍋爐積灰堵塞。

實用新型內(nèi)容本實用新型為克服現(xiàn)有氣化爐廢熱鍋爐的缺陷和不足，提供了一種一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，將輻射鍋爐和對流鍋爐結(jié)合為一個整體，達(dá)到充分回收高溫合成氣和熔融渣所帶顯熱，降低投資和節(jié)約能源，提高熱效率的目的。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下:—體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:包括合成氣入口、輻射換熱組件、渣池、對流換熱組件、壓力殼體、合成氣排氣口，合成氣入口位于壓力殼體頂部封頭處，輻射換熱組件位于渣池的上部，渣池位于對流換熱組件的上部，輻射換熱組件、渣池、對流換熱組件位于壓力殼體內(nèi)形成一體，合成氣排氣設(shè)置于壓力殼體底部的下封頭處。該熱回收裝置省去了輻射鍋爐與預(yù)熱鍋爐之間的連接部分，并盡可能多的回收高溫合成氣所帶顯熱。所述合成氣入口為一窄長通道，該合成氣入口的內(nèi)壁為耐火襯里。[0009]所述輻射換熱組件縱向設(shè)于壓力殼體內(nèi)，與帶熱量的氣體充分換熱；輻射換熱組件包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁是由若干個縱向平行設(shè)置的立管圍成的圓筒壁，相鄰的兩個立管通過焊接連接，圓筒壁的中間為輻射換熱腔；輻射換熱組件還包括輻射水冷壁上集箱、輻射水冷壁下集箱、輻射水冷壁進(jìn)水管、輻射水冷壁引出管和輻射水冷壁受熱面，輻射水冷壁上集箱與每個立管的上端連通，輻射水冷壁下集箱與每個立管的下端連通，輻射水冷壁進(jìn)水管的一端與壓力殼體固接并設(shè)在壓力殼體的外部、輻射水冷壁進(jìn)水管的另一端與輻射水冷壁上集箱連通，輻射水冷壁引出管的一端與壓力殼體的上封頭固接、另一端與輻射水冷壁上集箱連通。所述輻射屏由若干個立管排形成，立管排以熱回收裝置的中心向外發(fā)散分布于輻射換熱腔內(nèi)，每個立管排由若干立管形成，立管排的相鄰兩個立管緊貼設(shè)置；輻射換熱組件還包括輻射屏上集箱、輻射屏下集箱、輻射屏進(jìn)水管、輻射屏引出管，輻射屏受熱面的下端與輻射屏下集箱連通，輻射屏受熱面的上端與輻射屏上集箱連通，輻射屏進(jìn)水管和輻射屏引出管分別與輻射屏下集箱和輻射屏上集箱連通，并引出到壓力殼體外。所述渣池處于輻射換熱組件的底部，渣池外端與壓力殼體通過連接板連接并固定，渣池的下端連接排渣管，排渣管延伸至壓力殼體外。所述對流換熱組件包括蒸發(fā)器、過熱器和省煤器，蒸發(fā)器、過熱器和省煤器從上往下依次布置在壓力殼體的空間中。所述蒸發(fā)器、過熱器和省煤器分別由一組螺旋盤管形成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋環(huán)管，每兩層螺旋環(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。所述蒸發(fā)器還包括蒸發(fā)器上集箱、蒸發(fā)器下集箱、蒸發(fā)器進(jìn)水管、蒸發(fā)器引出管，形成蒸發(fā)器的螺旋盤管的上端與蒸發(fā)器上集箱連通，形成蒸發(fā)器的螺旋盤管的下端與蒸發(fā)器下集箱連通，蒸發(fā)器進(jìn)水管與蒸發(fā)器下集箱連通，蒸發(fā)器引出管與蒸發(fā)器上集箱連通；所述過熱器還包括過熱器上集箱、過熱器下集箱、過熱器進(jìn)水管、過熱器引出管，形成過熱器的螺旋盤管的上端與過熱器上集箱連通，形成過熱器的螺旋盤管的下端與過熱器下集箱連通，過熱器進(jìn)水管與過熱器下集箱連通，過熱器引出管與過熱器上集箱連通；所述省煤器還包括省煤器上集箱、省煤器下集箱、省煤器進(jìn)水管、省煤器引出管，形成過熱器的螺旋盤管的上端與省煤器上集箱連通，形成省煤器的螺旋盤管的下端與省煤器下集箱連通，省煤器進(jìn)水管與省煤器下集箱連通，省煤器引出管與省煤器上集箱連通；蒸發(fā)器進(jìn)水管、蒸發(fā)器引出管、過熱器進(jìn)水管、過熱器引出管、省煤器進(jìn)水管、省煤器引出管均延伸至壓力殼體外。本實用新型的工作原理如下:當(dāng)高溫的合成氣及熔融渣出氣化爐后，進(jìn)入本裝置頂部的窄長的合成氣入口，以較高的氣流速度進(jìn)入輻射換熱組件，在輻射換熱腔中，對高溫合成氣流和熔融渣進(jìn)行輻射水冷降溫；然后，熔融渣經(jīng)過輻射水冷后，直接進(jìn)入渣池，在渣池中，熔融渣與水混合急劇冷卻，形成高硬度的固態(tài)灰渣，固態(tài)灰渣隨水排入鎖渣罐中；在渣池附近設(shè)置吹掃裝置，進(jìn)行防結(jié)渣沉淀擾動，可以保證排渣系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行；合成氣流向下經(jīng)過渣池水面的反折，通過渣池與膜式水冷壁之間的通道繼續(xù)向下進(jìn)入對流換熱組件，進(jìn)一步降溫冷卻；[0019]最后，經(jīng)排水降溫的合成氣流在對流換熱組件內(nèi)，依次流過蒸發(fā)器、過熱器、省煤器并進(jìn)行換熱冷卻，由熱回收裝置底部的合成氣排氣口排出。本實用新型的有益效果如下:(I)本實用新型可用于IGCC發(fā)電系統(tǒng)，吸收粗合成氣的顯熱產(chǎn)生高壓蒸汽或中壓蒸汽用于發(fā)電，整體能源利用率大大提高，具有能量回收利用率高的優(yōu)點。(2)本實用新型采用雙層水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計并設(shè)置輻射換熱屏和對流換熱面，有效地縮減了廢熱鍋爐整體尺寸，制造、運輸和安裝較為方便。

圖1為本實用新型的剖視示意圖；圖2為本實用新型圖1中的A-A截面剖視示意圖；圖3為本實用新型圖1中的B-B截面剖視示意圖；圖4為本實用新型圖1中的I部的局部示意圖。其中，附圖標(biāo)記為:I合成氣入口，1-1耐火襯里，2輻射換熱組件，3渣池，3-1連接板，3-2排渣管，4對流換熱組件，5壓力殼體，6輻射水冷壁，6-1輻射水冷壁上集箱，6-2輻射水冷壁下集箱，6-3輻射水冷壁引出管，6-4輻射水冷壁進(jìn)水管，6-5輻射水冷壁受熱面，6-6立管，7輻射屏，7-1輻射屏上集箱，7-2輻射屏下集箱，7-3輻射屏進(jìn)水管，7-4輻射屏引出管，8蒸發(fā)器，8-1蒸發(fā)器上集箱，8-2蒸發(fā)器下集箱，8-3蒸發(fā)器進(jìn)水管，8-4蒸發(fā)器引出管，8-5蒸發(fā)器螺旋盤管，9過熱器，9-1過熱器上集箱、9-2過熱器下集箱，9-3過熱器進(jìn)水管，9-4過熱器引出管，10省煤器，10-1省煤器上集箱，10-2省煤器下集箱，10-3省煤器進(jìn)水管，10-4省煤器引出管，11螺旋盤管，12螺旋環(huán)管，12-6立管，13合成氣出口，11螺旋盤管，15螺旋環(huán)管。
具體實施方式
如圖1-4所示，本實用新型所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，包括合成氣入口 1、輻射換熱組件2、渣池3、對流換熱組件4、壓力殼體5。該熱回收裝置為回轉(zhuǎn)狀，輻射換熱部分2在上部，對流換熱部分4在下部，渣池3位于輻射換熱部分2底部。所述的熱回收裝置的合成氣入口 I為一窄長的喉部通道，內(nèi)壁為耐火襯里1-1。所述輻射換熱組件包括輻射水冷壁6和輻射屏7，輻射水冷壁6由輻射水冷壁上集箱6-1、輻射水冷壁下集箱6-2、輻射水冷壁進(jìn)水管6-3、輻射水冷壁引出管6-4和輻射水冷壁受熱面6-5組成。多個立管6-6平行設(shè)置，圍成圓柱形的空腔，形成膜式輻射水冷壁6，相鄰的兩個立管6-6之間通過焊接連接。每個立管6-6的上端與輻射水冷壁上集箱6-1連通，每個立管6-6的下端與輻射水冷壁下集箱6-2連通。輻射水冷壁進(jìn)水管6-4的一端與壓力殼體5固接并設(shè)在壓力殼體5的外部、另一端與輻射水冷壁上集箱6-1連通，輻射水冷壁引出管6-3的一端與壓力殼體5的上封頭固接、另一端與輻射水冷壁上集箱6-1連通。所述輻射屏7由輻射屏上集箱7-1、輻射屏下集箱7-2、輻射屏進(jìn)水管7-3、輻射屏引出管7-4和輻射屏受熱面組成。輻射屏受熱面的下端與輻射屏下集箱7-2連通，輻射屏受熱面的上端與輻射屏上集箱7-1連通。輻射屏進(jìn)水管7-3和輻射屏引出管7-4分別與輻射屏下集箱7-2和輻射屏上集箱7-1連通，并引出到壓力殼體5外。[0031]所述的渣池3處于輻射換熱組件3的底部，渣池3外端與壓力殼體5通過連接板3-1連接并固定，渣池3下端與排渣管3-2連接并延伸至壓力殼體5外。所述對流換熱組件4包括蒸發(fā)器8、過熱器8和省煤器10組成。蒸發(fā)器8、過熱器8和省煤器10依次布置在輻射換熱組件2下部的壓力殼體5內(nèi)。所述蒸發(fā)器8、過熱器9和省煤器10由三組螺旋盤管11組成，每組螺旋盤管11由四層緊密環(huán)繞的螺旋環(huán)管12組成，每組螺旋盤管11錯列布置。所述蒸發(fā)器螺旋盤管8-5上端、下端分別與蒸發(fā)器上集箱8-1、下集箱8-2連通，蒸發(fā)器進(jìn)水管8-3與蒸發(fā)器下集箱8-2連通，蒸發(fā)器引出管8-4與蒸發(fā)器上集箱8-1連通；所述過熱器螺旋盤管9-5上端、下端分別與過熱器上集箱9-1、下集箱9-2連通，過熱器進(jìn)水管9-3與過熱器下集箱9-2連通，過熱器引出管9-4與過熱器上集箱9-1連通；所述省煤器螺旋盤管10-5上端、下端分別與省煤器上集箱10-1、下集箱10-2連通，省煤器進(jìn)水管10-3與省煤器下集箱10-2連通，省煤器引出管10-4與省煤器上集箱10-1連通。所述壓力殼體5底部的下封頭上開有合成氣排氣口 12。本實用新型一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置的工作過程為:所述熱回收裝置為一種回轉(zhuǎn)狀混合式熱回收裝置，輻射換熱組件在上部，對流換熱組件在下部，高溫合成氣流從合成氣入口進(jìn)入熱回收裝置后，向下通過輻射換熱腔，熔融渣進(jìn)入渣池凝固，氣流由渣池外圍通道繼續(xù)向下進(jìn)入對流換熱部分，進(jìn)一步降溫冷卻。該熱回收裝置省去了輻射鍋爐與預(yù)熱鍋爐之間的連接部分，并盡可能多的回收高溫合成氣所帶顯熱。熱回收裝置的合成氣入口為一窄長的喉部通道，內(nèi)壁為耐火襯里。高溫合成氣及熔融渣(溫度約1400°C)出氣化爐后，通過窄長的喉部通道，以較高的氣流速度進(jìn)入輻射換熱部分。輻射換熱部分由膜式水冷壁腔及腔內(nèi)的輻射換熱屏組成。高溫合成氣及熔融渣進(jìn)入水冷壁腔中，以輻射傳熱的方式將熱量傳給四周的膜式水冷壁。由于流通面積擴大，熔融渣在氣流作用下向四周噴濺，從離開喉部通道至到達(dá)膜式水冷壁的過程中，被充分冷卻，固化失去黏結(jié)性，在重力作用下落入輻射換熱部分底部的渣池中。輻射換熱屏在膜式水冷壁腔的中下部，它的存在增大了輻射換熱面，減少了輻射換熱部分的體積，使換熱效果更好。渣池處于輻射換熱部分的下部。固化后的灰渣穿過膜式水冷壁腔后，落入下部的渣池中，在渣池中與水混合急劇冷卻，形成高硬度的固態(tài)灰渣?；以S水排入鎖渣罐中。在渣池附近設(shè)置吹掃裝置，進(jìn)行防結(jié)渣沉淀擾動，保證排渣系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行。氣流經(jīng)過渣池水面的反折，由渣池與水冷壁之間的通道，進(jìn)入對流換熱部分。對流換熱部分由若干組螺旋盤管組成，螺旋盤管外層為膜式水冷壁。每組螺旋盤管由四層緊密環(huán)繞的螺旋環(huán)管組成，每組螺旋盤管錯列布置。經(jīng)排水降溫的合成氣依次流過蒸發(fā)器、過熱器、省煤器并進(jìn)行換熱冷卻，由熱回收裝置底部的出口排出。
權(quán)利要求1.一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:包括合成氣入口、輻射換熱組件、渣池、對流換熱組件、壓力殼體、合成氣排氣口，合成氣入口位于壓力殼體頂部封頭處，輻射換熱組件位于渣池的上部，渣池位于對流換熱組件的上部，輻射換熱組件、渣池、對流換熱組件位于壓力殼體內(nèi)形成一體，合成氣排氣設(shè)置于壓力殼體底部的下封頭處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述合成氣入口為一窄長通道，該合成氣入口的內(nèi)壁為耐火襯里。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述輻射換熱組件縱向設(shè)于壓力殼體內(nèi)；輻射換熱組件包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁是由若干個縱向平行設(shè)置的立管圍成的圓筒壁，相鄰的兩個立管通過焊接連接，圓筒壁的中間為輻射換熱腔；輻射換熱組件還包括輻射水冷壁上集箱、輻射水冷壁下集箱、輻射水冷壁進(jìn)水管、輻射水冷壁引出管和輻射水冷壁受熱面，輻射水冷壁上集箱與每個立管的上端連通，輻射 水冷壁下集箱與每個立管的下端連通，輻射水冷壁進(jìn)水管的一端與壓力殼體固接并設(shè)在壓力殼體的外部、輻射水冷壁進(jìn)水管的另一端與輻射水冷壁上集箱連通，輻射水冷壁引出管的一端與壓力殼體的上封頭固接、另一端與輻射水冷壁上集箱連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述輻射屏由若干個立管排形成，立管排以熱回收裝置的中心向外發(fā)散分布于輻射換熱腔內(nèi)，每個立管排由若干立管形成，立管排的相鄰兩個立管緊貼設(shè)置；輻射換熱組件還包括輻射屏上集箱、輻射屏下集箱、輻射屏進(jìn)水管、輻射屏引出管，輻射屏受熱面的下端與輻射屏下集箱連通，輻射屏受熱面的上端與輻射屏上集箱連通，輻射屏進(jìn)水管和輻射屏引出管分別與輻射屏下集箱和輻射屏上集箱連通，并引出到壓力殼體外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述渣池處于輻射換熱組件的底部，渣池外端與壓力殼體通過連接板連接并固定，渣池的下端連接排渣管，排渣管延伸至壓力殼體外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述對流換熱組件包括蒸發(fā)器、過熱器和省煤器，蒸發(fā)器、過熱器和省煤器從上往下依次布置在壓力殼體的空間中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述蒸發(fā)器、過熱器和省煤器分別由一組螺旋盤管形成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋環(huán)管，每兩層螺旋環(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述蒸發(fā)器還包括蒸發(fā)器上集箱、蒸發(fā)器下集箱、蒸發(fā)器進(jìn)水管、蒸發(fā)器引出管，形成蒸發(fā)器的螺旋盤管的上端與蒸發(fā)器上集箱連通，形成蒸發(fā)器的螺旋盤管的下端與蒸發(fā)器下集箱連通，蒸發(fā)器進(jìn)水管與蒸發(fā)器下集箱連通，蒸發(fā)器引出管與蒸發(fā)器上集箱連通；蒸發(fā)器進(jìn)水管、蒸發(fā)器引出管均延伸至壓力殼體外。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述過熱器還包括過熱器上集箱、過熱器下集箱、過熱器進(jìn)水管、過熱器引出管，形成過熱器的螺旋盤管的上端與過熱器上集箱連通，形成過熱器的螺旋盤管的下端與過熱器下集箱連通，過熱器進(jìn)水管與過熱器下集箱連通，過熱器引出管與過熱器上集箱連通；過熱器進(jìn)水管、過熱器弓I出管均延伸至壓力殼體外。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，其特征在于:所述省煤器還包括省煤器 上集箱、省煤器下集箱、省煤器進(jìn)水管、省煤器引出管，形成過熱器的螺旋盤管的上端與省煤器上集箱連通，形成省煤器的螺旋盤管的下端與省煤器下集箱連通，省煤器進(jìn)水管與省煤器下集箱連通，省煤器引出管與省煤器上集箱連通；省煤器進(jìn)水管、省煤器弓I出管均延伸至壓力殼體外。
專利摘要本實用新型涉及煤氣化技術(shù)的熱氣化爐，特別是一體化回轉(zhuǎn)狀輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置，包括合成氣入口、輻射換熱組件、渣池、對流換熱組件、壓力殼體、合成氣排氣口，合成氣入口位于壓力殼體頂部封頭處，輻射換熱組件位于渣池的上部，渣池位于對流換熱組件的上部，輻射換熱組件、渣池、對流換熱組件位于壓力殼體內(nèi)形成一體，合成氣排氣設(shè)置于壓力殼體底部的下封頭處；本實用新型可用于IGCC發(fā)電系統(tǒng)，吸收粗合成氣的顯熱產(chǎn)生高壓蒸汽或中壓蒸汽用于發(fā)電，整體能源利用率大大提高，具有能量回收利用率高的優(yōu)點；采用雙層水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計并設(shè)置輻射換熱屏和對流換熱面，可以有效縮減廢熱鍋爐整體尺寸，制造、運輸和安裝較為方便。
文檔編號F22B1/02GK202989083SQ20122067907
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者曹立勇, 張媛, 張春飛, 杜奇, 郭盼, 胡春云, 劉正寧, 張鑫, 樊偉, 李陽, 趙慶, 胡紅偉 申請人:中國東方電氣集團有限公司