專利名稱：全廢鍋流程氣流床氣化爐組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤化工設備，特別涉及一種全廢鍋流程煤氣化裝置。
背景技術：
現(xiàn)代煤化工屬于技術密集型和投資密集型的產業(yè)，具有氣化技術多樣化、產品繁多、產業(yè)鏈長、工藝過程復雜、技術含量高、工業(yè)化生產規(guī)模大等特點。煤炭氣化是煤轉化技術中最主要的部分，是實現(xiàn)煤化工工藝的起點，幾乎是所有煤化工產業(yè)的基礎。目前用于煤化工產業(yè)的氣化技術主要有(1)加壓固定床氣化技術，如魯奇(Lurgi)加壓氣化，主要用于生產城市煤氣；( 粉煤流化床加壓氣化技術，代表技術有高溫溫柯勒(HTW)、U-Gas等加壓流化床技術；(3)氣流床氣化技術，代表技術有德士古 (Texaco)水煤漿氣化技術、GSP干粉煤加壓氣化技術、Shell干粉煤加壓氣化技術以及華東理工大學的四噴嘴對置式氣化技術。德士古水煤漿氣化技術是二十世紀四十年代美國德士古石油公司在重油氣化基礎上發(fā)展的氣化技術，經過開發(fā)于七十年代推出了具有代表性的加壓水煤漿氣化技術。根據由德士古水煤漿氣化技術產生的高溫合成氣的冷卻方式(即高溫合成氣的熱量回收方法)，將德士古水煤漿氣化爐分為激冷流程、半廢鍋流程和全廢鍋流程水煤漿氣化爐。其中全廢鍋流程是指粗合成氣不經水激冷，通過廢熱鍋爐副產蒸汽，再經過濾除塵、 脫硫后進入后續(xù)的變換工序，其中所述廢熱鍋爐包括輻射廢鍋和對流廢鍋；激冷流程是指在氣化爐下部設有激冷室，通過激冷水對高溫的粗合成氣進行降溫除塵；半廢鍋流程是指粗合成氣經輻射廢鍋冷卻到700°C，再用水激冷到所需的溫度。在我國使用較為成熟和廣泛的德士古水煤漿氣化技術為激冷流程氣化技術，此技術存在熱效率低、資源浪費大、能源利用不合理等缺點。與激冷流程相比，德士古全廢鍋流程水煤漿加壓氣化工藝最大的不同之處在于節(jié)能，可以充分利用水煤漿燃燒的顯熱和潛熱，產生中、高壓蒸汽，用于發(fā)電。德士古全廢鍋流程水煤漿氣化爐組通常包括輻射廢鍋和對流廢鍋，其中輻射廢鍋內采用雙通道內置膜式水冷壁結構，包括內管膜式水冷壁和外管膜式水冷壁，內管膜式水冷壁內靠近輻射廢鍋中心線的一側為輻射廢鍋的第一通道，內管膜式水冷壁和外管膜式水冷壁之間的環(huán)隙為輻射廢鍋的第二通道；對流廢鍋內采用整體彎曲盤管U形管束。德士古全廢鍋流程水煤漿氣化爐目前在世界上共有5套，主要用于發(fā)電，其中最大的一套是美國能源部的Tample電站。神華寧夏煤業(yè)集團在國際上首次將此技術應用在大型煤化工生產中。但是，德士古全廢鍋流程應用在煤化工生產中存在如下缺陷1、輻射廢鍋內膜壁換熱量不足，造成離開輻射廢鍋第一通道的粗合成氣溫度過高，高溫的粗合成氣中夾帶的細固體顆粒在通過輻射廢鍋內的第二通道時易粘附在內管膜壁上，導致第二通道堵塞；同時由于輻射廢鍋出口的合成氣溫度過高，也會導致對流廢鍋后方的氣體出口的溫度升高，致使設備部分腐蝕速度加快。2、對流廢鍋內采用的是整體彎曲盤管U形管束，造成進入對流廢鍋的粗合成氣中的細灰易粘附在橫向盤管表面，從而導致?lián)Q熱管結垢嚴重，換熱效果差，易于堵塞合成氣通道。
發(fā)明內容為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種新型的全廢鍋流程氣流床氣化爐組。 采用該全廢鍋流程氣流床氣化爐組能更合理有效地回收利用合成氣的熱量，通過最大限度地利用煤氣化產生的熱能，可以實現(xiàn)煤化工聯(lián)產發(fā)電，從而降低煤化工生產成本和發(fā)電時產生的各種污染物的排放。本實用新型所提供的全廢鍋流程氣流床氣化爐組包括氣流床氣化爐、輻射廢鍋和對流廢鍋，其中，所述輻射廢鍋包括輻射廢鍋筒體、渣氣進口、滴水檐、內管膜式水冷壁、 外管膜式水冷壁、徑向膜式水冷壁、粗合成氣出口、渣浴室和排渣口，所述徑向膜式水冷壁位于內管膜式水冷壁靠近輻射廢鍋中心軸線的一側；所述對流廢鍋包括對流廢鍋筒體、U 形列管膜式水冷壁、粗合成氣進口和合成氣出口 ；所述氣流床氣化爐的渣氣出口連接輻射廢鍋的渣氣進口，所述輻射廢鍋通過套管式水冷連接管與對流廢鍋連通。在本實用新型中，所述“膜式水冷壁”是將冷卻水管和翅片按照“冷卻水管-翅片-冷卻水管”的形式沿縱向依次地焊接起來所組成的水冷壁受熱面，其目的是為了吸收輻射廢鍋內的高溫合成氣的輻射熱量，并在冷卻水管內產生蒸汽。通常，膜式水冷壁按冷卻水循環(huán)回路管組的要求整焊而成，安裝時每組膜式水冷壁之間再通過焊接密封。在本實用新型中，將設置于靠近輻射廢鍋中心軸線四周的膜式水冷壁稱為“內管膜式水冷壁”，將設置于靠近輻射廢鍋爐膛四周的膜式水冷壁稱為“外管膜式水冷壁”。另外，為了加大輻射廢鍋的換熱量，根據本實用新型的一個優(yōu)選實施方式，所述徑向膜式水冷壁共設置3-10組，所有徑向膜式水冷壁呈徑向對稱地分布輻射廢鍋內，每組膜式水冷壁由2片互相平行的水冷壁組成，每片水冷壁內設有2-10根冷卻水管。在本實用新型所提供的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的輻射廢鍋內，由內管膜式水冷壁和徑向膜式水冷壁組成第一通道，由內管膜式水冷壁和外管膜式水冷壁組成第二通道。根據本實用新型的一個優(yōu)選的實施方式，所述輻射廢鍋內的滴水檐是由Y型不銹鋼錨固釘和搗打料形成的一體式滴水檐。進一步優(yōu)選地，將Y型不銹鋼錨固釘焊接在氣流床氣化爐內的鰭板上，根據錨固釘布置的形狀，將搗打料搗打成所述滴水檐。在本實用新型中采用上述滴水檐，大大提高了滴水檐的強度，并且可以改變物料的噴射角度，使氣化爐的灰渣噴入輻射廢鍋時不易與水冷壁接觸，解決了水冷壁易于掛渣堵塞灰渣中心通道的問題。根據本實用新型的另一個優(yōu)選的實施方式，所述U形列管膜式水冷壁由4-10片互相平行的水冷壁組成，每片水冷壁內設有4-10根冷卻水管。根據本實用新型的另一個優(yōu)選的實施方式，所述徑向膜式水冷壁上設有第一水冷壁聯(lián)箱，所述U形列管膜式水冷壁上設有第二水冷壁聯(lián)箱。徑向膜式水冷壁的冷卻水管通過第一水冷壁聯(lián)箱連在一起，對流U形列管膜式水冷壁的冷卻水管通過第二水冷壁聯(lián)箱連在一起，從而使得冷卻水管內的冷卻水在所述水冷壁聯(lián)箱內匯集、混合。因此，所述水冷壁聯(lián)箱起到勻質和溫度的均勻作用，消除或減小因受熱面所形成的熱偏差。另外，由所述水冷壁聯(lián)箱通過冷卻水管把冷卻水引出去，起到再分配的作用。[0018]根據本實用新型提供的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的一個優(yōu)選的實施方式，其中所述水冷連接管為套管式水冷連接管。在本實用新型所提供的全廢鍋流程氣流床氣化爐組中，所述氣流床氣化爐可以采用德士古氣流床氣化爐、多噴嘴對置式氣流床氣化爐、GSP氣化爐等。本實用新型所提供的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的工作原理主要是煤在氣流床氣化爐內部燃燒產生粗合成氣，粗合成氣分別經由輻射廢鍋、對流廢鍋換熱后用于煤化工產品的生產，經換熱產生的高壓蒸汽用于發(fā)電。與現(xiàn)有的德士古全廢鍋流程氣流床氣化爐組相比，本實用新型主要具有以下有益效果1、通過在輻射廢鍋的內管膜式水冷壁內設置徑向膜式水冷壁，加大了輻射廢鍋的換熱量，避免了粗合成氣中夾帶的過高溫度的細顆粒粘附于第二通道膜壁上導致通道堵塞，同時使輻射廢鍋出口的粗合成氣的溫度降低，減緩了設備的腐蝕速率。2、在對流廢鍋內設置U形列管膜式水冷壁，獲得的換熱效果更好，降低了對流廢鍋筒體的溫度，同時通過合成氣氣流的縱向沖刷，避免了合成氣中的細灰粒粘附在橫向盤管表面，易于吹灰裝置吹掃。3、采用套管式水冷連接管作為連接輻射廢鍋和對流廢鍋的合成氣輸送管線，降低了熱應力對管線的損傷，同時加大了熱能的回收。4、采用本實用新型所提供的氣化爐組，可以充分利用粗合成氣的熱量，在輻射廢鍋、對流廢鍋內部產生高品位的蒸汽，能量利用率高。

圖1為根據本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的結構示意圖；圖2為圖1中所示的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的輻射廢鍋的橫截面示意圖；圖3為圖1中所示的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的對流廢鍋的橫截面示意圖；圖4為圖1中所示的全廢鍋流程氣流床氣化爐組應用于煤化工聯(lián)產發(fā)電的示意圖，其中1-氣流床氣化爐2-輻射廢鍋3-對流廢鍋4-套管式水冷連接管5-·氣出口6-輻射廢鍋筒體7-渣氣進口8-內管膜式水冷壁9-外管膜式水冷壁10-徑向膜式水冷壁11-第一水冷壁聯(lián)箱12-渣浴室[0042]13-排渣口[0043]14-粗合成氣出口[0044]15-第一通道[0045]16-第二通道[0046]17-對流廢鍋筒體[0047]18-U形列管膜式水冷[0048]19-第二水冷壁聯(lián)箱[0049]20-粗合成氣進口[0050]21-合成氣出口[0051]22-汽包
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例進一步詳細說明本實用新型所提供的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，但本實用新型并不因此而受到任何限制。只要不偏離本實用新型的構思和限定的范圍，本實用新型可以有其它的變形。圖1示出了根據本實用新型的優(yōu)選實施方式的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，圖4 示出了其應用于煤化工聯(lián)產發(fā)電的示意圖。如圖1、圖2、圖3和圖4所示，從氣流床氣化爐1的渣氣出口 5出來的大顆?；以皻怏w經由渣氣進口 7、一體式滴水檐(未示出)噴入輻射廢鍋2的第一通道15，與內管膜式水冷壁8和徑向膜式水冷壁10內的冷卻水(來自汽包的高壓熱水)進行換熱，其中的冷卻水汽化為高壓蒸汽，大顆粒的灰渣落入渣浴室12降溫，然后由渣浴室下部的排渣口 13進入后續(xù)的渣處理系統(tǒng)(未示出)。經換熱后的粗合成氣從第一通道15與第二通道16之間的拐彎處進入第二通道 16，進一步與內管膜式水冷壁8和外管膜式水冷壁9內的冷卻水(來自汽包的高壓熱水) 換熱，其中的冷卻水汽化為高壓蒸汽，所述徑向膜式水冷壁共設置10組，并呈徑向對稱地分布在輻射廢鍋內，每組膜式水冷壁由2片水冷壁組成，每片水冷壁內設有6根冷卻水管， 所述徑向膜式水冷壁內的冷卻水通過第一水冷壁聯(lián)箱11匯集、混合、再分配。換熱后的粗合成氣經由粗合成氣出口 14進入套管式水冷連接管4的內管，并與夾套內的冷卻水(來自汽包的高壓熱水)進行換熱，其中的冷卻水汽化為高壓蒸汽。粗合成氣經由粗合成氣進口 20進入對流廢鍋3的殼程，與U形列管膜式水冷壁18內的冷卻水進行換熱，其中的冷卻水汽化為高壓蒸汽，所述U形列管膜式水冷壁18由6片互相平行的水冷壁組成，每片水冷壁內設有10根冷卻水管，所述U形列管膜式水冷壁內的冷卻水通過第二水冷壁聯(lián)箱19匯集、混合、再分配。經過降溫后的合成氣從合成氣出口 21流出，進入后續(xù)的洗滌系統(tǒng)(未示出)。所有由汽化產生的高壓蒸汽進入汽包22，汽包內的蒸汽可以作為高品位蒸汽去發(fā)電系統(tǒng)用于發(fā)電。
實施例按照圖4所示，將圖1示出的全廢鍋流程氣流床氣化爐組用于生產甲醇并聯(lián)合發(fā)電。其中圖1中采用的氣流床氣化爐為德士古水煤漿氣化爐，該氣化爐的直徑為2.8米，輻
6射廢鍋的直徑為3. 6米，氣化爐與輻射廢鍋的總高為36米，對流廢鍋的直徑為1. 6米，高19米。氣化爐日投煤量(以干煤計)1200噸，采用兩臺氣化爐和一臺備用氣化爐，每臺氣化爐內的壓力為4. OMPa，每臺氣化爐的出口溫度為1300°C左右。按照圖4所示的方式進行換熱后，兩臺氣化爐產生壓力為IOMI^a的蒸汽約101t/h，并且所述蒸汽可發(fā)電23^0kWh，經降溫后的合成氣經洗滌后可在后續(xù)的系統(tǒng)中以31t/h的產率生產甲醇。由此可見，本氣化爐組合理地將設有不同換熱器的輻射廢鍋、對流廢鍋與氣流床氣化爐組合使用，不僅使產生的合成氣用于生產煤化工產品，而且充分利用了煤化工工藝產生的大量熱能，并副產高壓蒸汽，可以供煤化工生產用電。另外，與采用激冷式氣流床氣化爐組相比，采用本實用新型所述的全廢鍋流程氣流床氣化爐組的熱量回收率高，操作更穩(wěn)定、方便、靈活。
權利要求1.一種全廢鍋流程氣流床氣化爐組，包括氣流床氣化爐(1)、輻射廢鍋( 和對流廢鍋(3)，其特征在于，所述輻射廢鍋包括輻射廢鍋筒體(6)、渣氣進口(7)、滴水檐、內管膜式水冷壁(8)、外管膜式水冷壁(9)、徑向膜式水冷壁(10)、粗合成氣出口(14)、渣浴室(12) 和排渣口(13)，所述徑向膜式水冷壁位于所述內管膜式水冷壁靠近輻射廢鍋中心軸線的一側；所述對流廢鍋包括對流廢鍋筒體(17)、U形列管膜式水冷壁(18)、粗合成氣進口 00) 和合成氣出口 ；所述氣流床氣化爐的渣氣出口( 連接輻射廢鍋的渣氣進口(7)，所述輻射廢鍋通過套管式水冷連接管(4)與對流廢鍋連通。
2.根據權利要求1所述的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，其特征在于，所述徑向膜式水冷壁(10)共設置3-10組，所有徑向膜式水冷壁呈徑向對稱地分布在輻射廢鍋內，每組膜式水冷壁由2片互相平行的水冷壁組成，每片水冷壁內設有2-10根冷卻水管。
3.根據權利要求1所述的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，其特征在于，所述U形列管膜式水冷壁(18)由4-10片互相平行的水冷壁組成，每片水冷壁內設有4-10根冷卻水管。
4.根據權利要求1或2所述的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，其特征在于，所述徑向膜式水冷壁(10)上設有第一水冷壁聯(lián)箱(11)，所述U形列管膜式水冷壁(18)上設有第二水冷壁聯(lián)箱(19)。
5.根據權利要求1所述的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，其特征在于，所述輻射廢鍋(2) 內的滴水檐是由Y型不銹鋼錨固釘和搗打料形成的一體式滴水檐。
6.根據權利要求1或2或3或5所述的全廢鍋流程氣流床氣化爐組，其特征在于，所述氣流床氣化爐(1)為德士古氣流床氣化爐、多噴嘴對置式氣流床氣化爐或GSP氣化爐。
專利摘要本實用新型公開了一種全廢鍋流程氣流床氣化爐組，包括氣流床氣化爐、輻射廢鍋、對流廢鍋和套管式水冷連接管，所述輻射廢鍋包括輻射廢鍋筒體、渣氣進口、滴水檐、內管膜式水冷壁、外管膜式水冷壁、粗合成氣出口、渣浴室以及排渣口，并且所述內管膜式水冷壁靠近輻射廢鍋中心軸線的一側設置有徑向膜式水冷壁，所述對流廢鍋包括對流廢鍋筒體、U形列管膜式水冷壁、粗合成氣進口和合成氣出口，氣流床氣化爐的渣氣出口連接輻射廢鍋的渣氣進口，輻射廢鍋通過套管式水冷連接管與對流廢鍋連通。采用本實用新型所述的氣化爐組，不僅使產生的合成氣用于生產煤化工產品，而且充分利用了煤化工工藝產生的大量熱能，并副產高壓蒸汽可供煤化工生產用電。
文檔編號C10J3/84GK202284195SQ20112037736
公開日2012年6月27日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者井云環(huán), 劉洪剛, 姚敏, 李剛健, 楊磊, 潘強, 焦洪橋, 王儉, 羅春桃 申請人:神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司, 神華集團有限責任公司