一种新型气流床气化炉辐射废锅及其热量回收系统

本发明涉及属于煤炭气流床气化炉辐射废锅中热量回收的热能领域，尤其涉及一种新型气流床气化炉辐射废锅及其热量回收系统。

背景技术：

1、国内煤气化技术经过多年的进步，发展形成了多喷嘴对置式气化技术、ge水煤浆气化炉炉、两段干煤粉加压气化炉等多种煤气化技术。目前在工业上，气化技术的节能降耗具有重要意义。而废锅流程能够有效回收高温合成气中的显热，降低运行成本。辐射废锅作为高温合成气显热回收系统的关键设备，其可靠性直接决定了热量回收系统能否长期稳定运行。针对高温合成气显热回收，已经开发出了相应的辐射锅炉且均实现工业运行。

2、工业应用中的辐射废锅通常布置屏式受热面，但辐射废锅内部工作环境恶劣，辐射废锅直接接受来自气化炉的携带高温熔渣颗粒的合成气，灰渣大多处于熔融状态。因此目前运行的各种辐射废锅存在屏式受热面易结渣导致挂渣、堵塞以及余热回收蒸汽流量不稳定等问题，其主要原因是辐射换热屏布置位置接近合成气入口处，合成气携带大量灰渣从入口管喷射进入辐射废锅时灰渣仍处于熔融状态，而辐射换热屏表面温度较低，合成气携带液态渣直接冲刷换热屏时会迅速固化，并凝结或沉积在受热面上。辐射废锅受热面上结渣不仅会严重影响换热效果，而且当灰渣聚集到一定程度时，径向水冷壁中间粘连的灰渣形成搭桥，逐渐堵塞中间通道及垂直水冷壁之间通道，导致气化被迫停车。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种新型气流床气化炉辐射废锅及其热量回收系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种新型气流床气化炉辐射废锅，包括辐射废锅本体，所述辐射废锅本体内设有圆柱形的水冷壁，所述水冷壁的上部设有辐射冷却空间，所述辐射废锅本体内还设有多组辐射换热屏，且多组所述辐射换热屏沿辐射废锅本体周向内壁等间距分布，多组所述辐射换热屏设置在辐射冷却空间下侧，所述辐射废锅本体上端设有用于携带熔渣高温合成气进入的喉管，所述辐射冷却空间由膜式水冷壁包围形成，且所述辐射冷却空间位于喉管下侧，所述辐射冷却空间的高度可根据具体熔渣特性进行设定，且所述辐射冷却空间的直径至少为喉管直径的三倍。

4、优选地，所述辐射废锅本体外设有金属壳体，且所述辐射废锅本体与金属壳体之间设有夹层，所述夹层用于充入保护气。

5、优选地，所述辐射换热屏为10-18组，每组所述辐射换热屏设置5-8根蒸汽管或水冷管，以副产过热蒸汽或饱和蒸汽。

6、优选地，所述辐射废锅本体的底部设有激冷段，且所述激冷段面向辐射废锅本体空腔的一侧设置有喷淋装置。

7、优选地，所述辐射废锅本体底部设有出渣口，所述出渣口为直筒结构或缩口结构。

8、优选地，所述膜式水冷壁由多根锅炉水管组成，所述多根锅炉水管辐射废锅本体内壁周向间隔设置且贴合形成内腔，相邻两根所述锅炉水管之间有连接鳍片；所述锅炉水管的上、下端分别连接有上集管与下集管，其中所述上集管上设有锅炉水出口，所述下集管上设有锅炉水进口和排污口。

9、一种新型气流床气化炉辐射废锅的热量回收系统，包括上述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，还包括饱和汽包与过热汽包，其中所述饱和汽包通过管道与水冷管连接，所述过热汽包通过管道与蒸汽管连接，所述水冷壁的进出口均与饱和汽包相连接，所述辐射换热屏的进口与饱和汽包相连，所述辐射换热屏的出口与过热汽包相连。

10、优选地，所述上集管的锅炉出水口通过管道与饱和汽包相连接，可在饱和汽包内产生饱和蒸汽。

11、本发明具有以下有益效果：

12、通过设置顶部辐射冷却空间实现充分的辐射换热，优化辐射废锅的入口流场结构、温度场分布，使熔渣快速冷却凝固成固体颗粒，从而避免液态渣颗粒直接冲刷辐射换热屏，实现废锅的温度可靠运行，提高气化系统能效，解决换热屏上颗粒大量沉积的问题，避免结渣现象、减少堵渣风险、成本低。

技术特征：

1.一种新型气流床气化炉辐射废锅，包括辐射废锅本体（1），其特征在于，所述辐射废锅本体（1）内设有圆柱形的水冷壁（103），所述水冷壁（103）的上部设有辐射冷却空间（102），所述辐射废锅本体（1）内还设有多组辐射换热屏（104），且多组所述辐射换热屏（104）沿辐射废锅本体（1）周向内壁等间距分布，多组所述辐射换热屏（104）设置在辐射冷却空间（102）下侧，所述辐射废锅本体（1）上端设有用于携带熔渣高温合成气进入的喉管（101），所述辐射冷却空间（102）由膜式水冷壁包围形成，且所述辐射冷却空间（102）位于喉管（101）下侧，所述辐射冷却空间（102）的高度可根据具体熔渣特性进行设定，且所述辐射冷却空间（102）的直径至少为喉管（101）直径的三倍。

2.根据权利要求1所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，其特征在于，所述辐射废锅本体（1）外设有金属壳体（2），且所述辐射废锅本体（1）与金属壳体（2）之间设有夹层，所述夹层用于充入保护气。

3.根据权利要求1所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，其特征在于，所述辐射换热屏（104）为10-18组，每组所述辐射换热屏（104）设置5-8根蒸汽管或水冷管，以副产过热蒸汽或饱和蒸汽。

4.根据权利要求1所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，其特征在于，所述辐射废锅本体（1）的底部设有激冷段（108），且所述激冷段（108）面向辐射废锅本体（1）空腔的一侧设置有喷淋装置。

5.根据权利要求1所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，其特征在于，所述辐射废锅本体（1）底部设有出渣口，所述出渣口为直筒结构或缩口结构。

6.根据权利要求1所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，其特征在于，所述膜式水冷壁由多根锅炉水管组成，所述多根锅炉水管辐射废锅本体（1）内壁周向间隔设置且贴合形成内腔，相邻两根所述锅炉水管之间有连接鳍片；

7.一种新型气流床气化炉辐射废锅的热量回收系统，包括如权利要求1-6任意一项所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，其特征在于，还包括饱和汽包（106）与过热汽包（107），其中所述饱和汽包（106）通过管道与水冷管连接，所述过热汽包（107）通过管道与蒸汽管连接，所述水冷壁（103）的进出口均与饱和汽包（106）相连接，所述辐射换热屏（104）的进口与饱和汽包（106）相连，所述辐射换热屏（104）的出口与过热汽包（107）相连。

8.根据权利要求7所述的一种新型气流床气化炉辐射废锅的热量回收系统，其特征在于，所述上集管的锅炉出水口通过管道与饱和汽包（106）相连接，可在饱和汽包（106）内产生饱和蒸汽。

技术总结本发明公开了一种新型气流床气化炉辐射废锅，包括辐射废锅本体，所述辐射废锅本体内设有圆柱形的水冷壁，所述水冷壁的上部设有辐射冷却空间，所述辐射废锅本体内还设有多组辐射换热屏，且多组所述辐射换热屏沿辐射废锅本体周向内壁等间距分布；本发明还公开了一种新型气流床气化炉辐射废锅的热量回收系统，包括如上述的一种新型气流床气化炉辐射废锅，还包括饱和汽包与过热汽包，其中所述饱和汽包通过管道与水冷管连接，所述过热汽包通过管道与蒸汽管连接。本发明顶部辐射冷却空间实现充分的辐射换热，能够加快熔渣颗粒的冷却速度，提高气化系统能效，解决了换热屏上颗粒大量沉积的问题，避免结渣现象、减少堵渣风险、成本低。技术研发人员：王勤辉,方梦祥,解桂林,骆仲泱,刘雨菲受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23