带热回收系统的气化炉的制作方法

本发明涉及一种气化炉，特别是涉及一种带热回收系统的气化炉，尤其是涉及到一种可采用高灰熔点煤作为原料生产粗煤气，而同时回收高温气体的热能，生产高压蒸汽的气化炉。

背景技术：

相关技术的气化炉中通常采用激冷流程，然而，从气化室出来的1200℃～1700℃高温合成气通过激冷水降温到200℃～300℃送后续工段，这样就浪费了大量热能。再者，能源高效综合利用是当今世界能源与环境保护领域中的重大技术课题，也是我国国民经济持续发展的关键技术之一。

技术实现要素：

本发明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，本发明在于提出一种带热回收系统的气化炉，所述气化炉可以实现热量的回收利用，提高能源的综合利用率，节约能源。

根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉，包括：外壳、内壳、喷嘴、气渣通道、吹灰系统和导向定位组件，所述外壳的顶部设有外壳进口且底部设有外壳出口；所述内壳设置在所述外壳内且所述内壳与外壳间隔开，所述内壳分为上内壳和下内壳，所述上内壳内限定出气化室，所述上内壳的顶部与所述外壳进口对应连通，所述下内壳内限定出热回收室和激冷室，所述下内壳的顶部设有与所述上内壳底部的出口对应连通的下内壳进口且底部设有与所述外壳出口相对应连通的下内壳出口，所述上内壳具有第一冷却水进口和第一冷却水出口，所述下内壳具有单独的第二冷却水进口和第二冷却水出口；所述喷嘴设置在所述外壳和所述上内壳的顶部并穿过所述外壳进口和上内壳进口伸入所述气化室内；所述气渣通道设置在所述上内壳的底部出口与所述下内壳顶部进口之间。

根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉，可以实现热量的回收利用，节约能源，且可提高能源的综合利用率。还可以解决以煤为原料的气化炉原料煤选择受限于灰熔点和煤浆浓度，无法广泛使用廉价煤的问题且可以满足能源高效利用的需求。

另外，根据本发明上述实施例的带热回收系统的气化炉还可以具有如下附加的技术特 征：

根据本发明的一个实施例，所述外壳包括从上到下依次相接的上封头、上直筒段、锥段、下直筒段和下封头，所述下直筒段的径向尺寸大于所述上直筒段的径向尺寸。

进一步地，所述外壳的所述下封头为从上往下尺寸逐渐减小的锥形封头，且锥形封头中部设置有水和气的混合出口，锥形封头底部设有排渣口。

可选地，所述上内壳的第一冷却水进口和第一冷却水出口均位于所述外壳的上封头，所述下内壳的第二冷却水进口和第二冷却水出口均位于所述外壳下直筒段的上部。

根据本发明的一些实施例，所述上内壳由膜式壁构成，所述下内壳由带热回收屏的膜式壁构成。

进一步地，所述上内壳包括：第一上集箱、第一下集箱和多根第一冷却管；所述下内壳包括：第二上集箱、第二下集箱、多根第二冷却管和热回收屏。

进一步地，所述第一上集箱、所述第一下集箱、所述第二上集箱以及所述第二下集箱均为环形管，多根所述第一冷却管之间以及多根所述第二冷却管之间均带有鳍片。

可选地，所述热回收屏进一步包括：多排列管，多边形列管，圆形列管，组合型列管。

可选地，所述下内壳的下端伸入到所述外壳内的冷却水液面下方。

进一步地，所述热回收屏的下端伸入到所述外壳内的冷却水液面下方，所述热回收屏为列管式，轴向向下延伸与所述下内壳的第二下集箱相连，轴向向上延伸与所述下内壳的第二上集箱相连。

根据本发明的一些实施例，所述气渣通道为盘管构成，且所述气渣通道具有单独的第三冷却水进口和第三冷却水出口。

进一步地，所述气渣通道为锥形盘管。

根据本发明的一些实施例，所述气化炉还包括吹灰系统，所述吹灰系统设置在所述气渣通道与所述下内壳顶部进口之间，所述吹灰系统包括多孔环形管和多组进气管，所述多孔环形管位于所述下内壳顶部，所述多组进气管位于所述外壳的下直筒段的上部，所述进气管沿气渣通道下行与多孔环形管连接。

根据本发明的一些实施例，所述气化炉还包括导向定位组件，所述导向定位组件设置在所述外壳和所述内壳之间，所述导向定位组件包括在所述上内壳和下内壳之间设置的多组，用于控制上内壳和下内壳只能在轴向相对移动。

进一步地，所述导向定位组件包括定位杆和定位导向板，所述定位杆沿上下可滑动地与所述定位导向板相连，所述定位杆和所述定位导向板中的一个安装在所述外壳上且另一个安装在所述内壳上。

根据本发明的一些实施例，进一步包括水和气的收集器，所述收集器设置于所述外壳 下端的冷却水中。

进一步地，所述收集器包括：收集槽、下降管和汇集总管。

进一步地，所述收集器的收集槽呈上方为敞口的环形，所述收集槽上方的敞口与所述外壳内的冷却水齐平，所述下降管沿轴线方向的上端与收集槽连接且下端与汇集总管连接，且所述下降管为多根。

可选地，所述收集槽与所述外壳下端的混合出口相连接。

附图说明

图1是本发明实施例的带热回收系统的气化炉的示意图。

图2是本发明实施例的带热回收系统的气化炉中热回收屏的一个实施例的示意图。

图3是本发明实施例的带热回收系统的气化炉中热回收屏的另一个实施例的示意图。

图4是本发明实施例的带热回收系统的气化炉中热回收屏的再一个实施例的示意图。

附图标记：

气化炉100，外壳1，混合出口13，排渣口14，内壳2，上内壳21，气化室211，第一冷却水进口212，第一冷却水出口213，下内壳22，热回收室221，激冷室222，第二冷却水进口223，第二冷却水出口224，热回收屏225，喷嘴3，气渣通道4，吹灰系统5，导向定位组件6，收集器7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明旨在解决从气化炉产生的高温粗煤气在冷却过程中热能回收的问题。

下面结合图1至图4详细描述根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100。

参照图1至图4，根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，包括：外壳1、内壳2、喷嘴3、气渣通道4、吹灰系统5和导向定位组件6。

具体而言，如图1所示，外壳1的顶部设有外壳进口且底部设有外壳出口。内壳2设置在外壳1内且内壳2与外壳1间隔开，内壳2分为上内壳21和下内壳22，上内壳21内限定出气化室211，上内壳21的顶部与外壳进口对应连通，下内壳22内限定出热回收室221和激冷室222，下内壳22的顶部设有与上内壳21底部的出口对应连通的下内壳进口且底部设有与外壳出口相对应连通的下内壳出口，上内壳21具有第一冷却水进口212和第一 冷却水出口213，下内壳22具有单独的第二冷却水进口223和第二冷却水出口224。喷嘴3设置在外壳1和上内壳21的顶部并穿过外壳进口和上内壳进口伸入气化室211内。气渣通道4设置在上内壳21的底部出口与下内壳顶部进口之间。吹灰系统5设置在气渣通道4与下内壳顶部进口之间，吹灰系统5包括多孔环形管和多组进气管。导向定位组件6设置在外壳1和内壳2之间。

根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，包括：外壳1，外壳1的顶部和底部分别设有外壳进口和外壳出口；内壳2，内壳2为双内壳，设置在外壳1内并与外壳1间隔开，双内壳分为上内壳21和下内壳22，上内壳21限定出气化室211，上内壳21的顶部与外壳1的进口对应，上内壳21的底部与气渣通道4的入口对应，下内壳22的顶部与气渣通道出口对应，下内壳22的底部下端伸入外壳1内的冷却水液面下方；气渣通道4，气渣通道4设置在上内壳21和下内壳22之间，气渣通道4的顶部与上内壳21的底部对应，气渣通道4的底部与下内壳22的顶部对应；导向定位组件6，导向定位组件6设置在外壳1和内壳2之间沿轴向方向从上向下设置多组导向定位组件6；水和气收集器7，水和气收集器7设置在外壳底部冷却水中，收集槽的收集口与冷却水液面齐平，出口与外壳下封头水和气的混合出口13相连接。

根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，可以实现热量的回收利用，节约能源，且可提高能源的综合利用率。还可以解决以煤为原料的气化炉原料煤选择受限于灰熔点和煤浆浓度，无法广泛使用廉价煤的问题且可以满足能源高效利用的需求。

根据本发明的一些具体实施例，参照图1，外壳1包括从上到下(例如，图1中所示的上下方向)依次相接的上封头、上直筒段、锥段、下直筒段和下封头，下直筒段的径向尺寸大于上直筒段的径向尺寸。

进一步地，结合图1，外壳1的下封头为从上往下尺寸逐渐减小的锥形封头，且锥形封头中部设置有水和气的混合出口13，锥形封头底部设有排渣口14。

可选地，参照图1，上内壳21的第一冷却水进口212和第一冷却水出口213均位于外壳1的上封头处，下内壳22的第二冷却水进口223和第二冷却水出口224均位于外壳下直筒段的上部。

具体地，如图1所示，外壳1包括：上封头，上直筒段，锥段，下直筒段，下封头，其中，上述各段上下相连形成外壳1。由此，外壳顶部进口设有喷嘴连接口，外壳1的上封头设置有上内壳21的第一冷却水进口212和第一冷却水出口213，外壳1的下直筒段设置有下内壳22的第二冷却水进口223和第二冷却水出口224，外壳下封头设置有水和气的混合出口13，外壳1的底部设有排渣口14。

根据本发明的一些实施例，上内壳21由膜式壁构成，下内壳22由带热回收屏225的 膜式壁构成。

根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，热回收激冷室由单独的带热回收屏225的膜式壁结构的下内壳22构成，由于有带冷却系统的膜式壁的保护，与下内壳22对应的外壳1的材质不受限于进口材质，而热回收屏225则回收高温气体的热能生产高压蒸汽，实现能源综合利用。

另外，根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，气化室211由单独的膜式壁构成的上内壳21构成，由于有冷却系统的膜式壁保护，外壳1的工作温度降低，外壳1的材质不再受限于进口材质，可降低造价，缩短制造工期，同时可提高气化室211的气化温度，使用高灰熔点的煤作为原料生产煤气成为可能。

进一步地，上内壳21包括：第一上集箱、第一下集箱和多根第一冷却管；下内壳22包括：第二上集箱、第二下集箱、多根第二冷却管和热回收屏225。

进一步地，第一上集箱、第一下集箱、第二上集箱以及第二下集箱均为环形管，多根第一冷却管之间以及多根第二冷却管之间均带有鳍片。

其中，第一冷却管和第二冷却管选用鳍片管可以增加受热面(或散热)、提高传热效率。

上内壳21包括：第一上集箱、第一下集箱和多根带鳍片的第一冷却管，第一上集箱为环形以限定出上内壳21的进口，第一下集箱为环形以限定出上内壳21的出口，每根第一冷却管并排地沿上下方向延伸，两端分别与第一上集箱和第一下集箱相连。

其中，上内壳21由环形的第一上集箱和环形的第一下集箱以及在第一上集箱和第一下集箱之间并排带有鳍片的多根第一冷却管构成，因此上内壳21的结构简单，制造方便。

下内壳22包括：第二上集箱、第二下集箱、多根带鳍片的第二换热管和多屏热回收屏225构成，第二上集箱为环形，限定出下内壳22的进口；第二下集箱为环形以限定出下内壳22的出口。每根带鳍片的第二换热管沿轴线方向上下延伸与第二上集箱和第二下集箱相连。热回收屏225，包括：上集箱，上集箱为直管型；下集箱，下集箱为直管型；和多根带鳍片的换热管，每根换热管沿轴线方向上下延伸两端分别与热回收屏225的上下集箱相连。热回收屏225的上下集箱分别与下内壳22的上下集箱相连，构成下内壳22整体。下内壳22的结构紧凑，便于安装。

可选地，参照图2至图4，热回收屏225进一步包括：多排列管，多边形列管，圆形列管，组合型列管。

如图2至图4所示，热回收屏225可以是直板扇形，多边形，圆形，组合型。

当然，回收屏225不限定于上述的结构形式，具体结构形式可以根据实际需要进行设置。

具体地，热回收屏225的结构形式，可根据气化炉100的结构尺寸、型式来选定，但 不限定于某单一型式，也可选用几种型式的组合。

如图1所示，下内壳22的下端伸入到外壳1内的冷却水液面下方。

进一步地，结合图1，热回收屏225的下端伸入到外壳1内的冷却水液面下方，热回收屏225为列管式，轴向向下延伸与下内壳22的第二下集箱相连，轴向向上延伸与下内壳22的第二上集箱相连。

根据本发明的一些实施例，气渣通道4为盘管构成，且气渣通道4具有单独的第三冷却水进口和第三冷却水出口。进一步地，气渣通道4为锥形盘管。

具体地，气渣通道4为锥形盘管，气渣通道4是连接气化室211和热回收激冷室的关键部件。来自气化室211的高温气体和熔渣通过气渣通道4时会对气渣通道4造成磨蚀，由于气渣通道4呈锥形，并有多通道冷却系统，可以保证气化炉100的正常运行。气渣通道4的结构简单，制造和安装方便。气渣通道4的冷却水系统不限定为几通道。具体的冷却水系统通道数量可以根据实际情况进行适应性调整。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，气化炉100还包括吹灰系统5，吹灰系统5设置在气渣通道4与下内壳顶部进口之间，吹灰系统5包括多孔环形管和多组进气管，多孔环形管位于下内壳顶部，多组进气管位于外壳1的下直筒段的上部，进气管沿气渣通道4下行与多孔环形管连接。

具体地，吹灰系统5的多孔环形管上的孔与下内壳22按一定角度设置，以定时清理热回收屏225上的积灰。

根据本发明的一些具体实施例，参照图1，气化炉100还包括导向定位组件6，导向定位组件6设置在外壳1和内壳2之间，导向定位组件6包括在上内壳21和下内壳22之间设置的多组，用于控制上内壳21和下内壳22只能在轴向相对移动。

根据本发明的一些实施例，导向定位组件6包括定位杆和定位导向板，定位杆沿上下可滑动地与定位导向板相连，定位杆和定位导向板中的一个安装在外壳1上且定位杆和定位导向板中的另一个安装在内壳2上。

进一步地，三组导向定位组件6为一套，每一套在气化炉100的同一截面上沿圆周均布，在气化炉100的轴线方向，在外壳1和内壳2之间设置多套。

参照图1，根据本发明的一些实施例，气化炉100进一步包括水和气的收集器7，收集器7设置于外壳下端的冷却水中。进一步地，收集器7包括：收集槽、下降管和汇集总管。

进一步地，如图1所示，收集器7的收集槽呈上方为敞口的环形，收集槽上方的敞口与外壳1内的冷却水齐平，下降管沿轴线方向的上端与收集槽连接且下端与汇集总管连接，且下降管为多根。

可选地，收集槽与外壳下端的混合出口13相连接。

水和气的收集器7的收集槽为环形敞口从气化室211产生的高温合成气，在下行经热能回收后，与激冷水一同进入收集槽，经混合激冷后，由外壳下封头侧面水和气的混合出口13排出气化炉100。外壳下端的激冷水液位受收集槽的控制，方便气化炉100操作控制。

根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，集气化、热回收、激冷为一体。结构简单、紧凑、投资省、热效率高。可广泛用于以煤为原料的各类化工装置。

本发明公开了一种带热回收系统的气化炉100，包括：顶部和底部分别设有外壳进口和外壳出口的外壳1；设置在外壳1内并与外壳隔开的上下双内壳，上内壳21由膜式壁构成，下内壳22由带热回收屏225的膜式壁构成；气化炉底部设有排渣口14，底部侧壁上设有出气口(即混合出口13)；根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100，不但可以使用高灰熔点煤作原料生产合成气，并能回收高温气体的热量生产高压蒸汽。

下面参考图1至图4详细描述根据本发明实施例的带热回收系统的气化炉100。

结合图1至图4，根据本发明实施例的气化炉100，包括：外壳1，下内壳22，上内壳21，气渣通道4，吹灰系统5，热回收屏225，水和气的收集器7，喷嘴3，导向定位组件6。

外壳1为承压外壳，外壳1的顶部和底部分别设有外壳进口和外壳出口，内壳2(包括上内壳21和下内壳22)设置在外壳1内并与外壳1间隔开，从而在内壳2(包括上内壳21和下内壳22)与外壳1之间限定出一个空间，内壳2(包括上内壳21和下内壳22)设置在外壳1内的方式没有特别的限制。示例性且不限制地，内壳2(包括上内壳21和下内壳22)可以吊挂在外壳1的支架上。

上内壳21内限定有气化室211，气化室211内压力通常大体为0.1～0.9mpa，上内壳21的顶部设有与外壳1进口对应的上内壳21的进口，上内壳21的出口与气渣通道4的进口相连。上内壳21由膜式壁构成，膜式壁具有第一冷却水进口212和第一冷却水出口213，由此，可以利用冷却水对上内壳21进行冷却降温，从而可以保护外壳1，并提高气化室211的气化温度，例如气化室211的温度可达到1500℃以上。因此，为使用高灰熔点的煤作为气化原料生产粗煤气提供了有效的保证。

喷嘴3设置在外壳1和上内壳21的顶部，通过外壳1的进口和上内壳21的进口伸入气化室211内。换言之，喷嘴3安装在外壳1和上内壳21的进口内，上端伸出外壳1，下端伸入气化室211内。例如，喷嘴3可通过自身的进口和出口分别向气化室211喷入水煤浆和氧化剂。

气渣通道4的进口与上内壳21的出口相连，气渣通道4的出口与下内壳22的进口相连。气渣通道4设置有单独的冷却系统，以保证在气化室211生产的高温粗煤气和熔渣安全通过气渣通道4进入下内壳22。

下内壳22内限定有热回收室221，下内壳22的顶部进口与气渣通道4的底部出口相对 应，下内壳22由带有热回收屏225的膜式壁构成，膜式壁具有第二冷却水进口223和第二冷却水出口224。下内壳22的下端和热回收屏225的下端插入外壳1下部的激冷水中，与水和气的收集器7相对应，由此利用下内壳22来应对高温气体和熔渣，利用热回收屏225来回收高温余热生产高压蒸汽。

如图1所示，可以通过单独的管道向外壳1与内壳2(包括上内壳21和下内壳22)之间限定的空间内供给惰性气体，以防止气化室211反应生成的高温气体进入空间，由此，为保持空间与内壳2(包括上内壳21和下内壳22)间的压力平衡，需在内壳2(包括上内壳21和下内壳22)上开压力平衡孔。

结合图1，吹灰系统5设置在气渣通道下出口的外侧，与下内壳22顶部连接。吹灰系统5通过单独管道供给的惰性气体来清除热回收屏225上的浮灰，提高热回收效率。

参照图1，水和气的收集器7设置在外壳1的下部，水和气的收集器7顶部收集槽与下内壳22的底部相连，水和气收集器7出口与外壳1下部侧面水和气的混合出口13相连，水和气收集器7底部与外壳1底部出口即排渣口14相对应，经过激冷水冷却后的熔渣通过水和气收集器7从外壳1的底部的排渣口14排出。

如图1所示，在气化室211产生的高温粗煤气和熔渣，经气渣通道4进入热回收室221，高温粗煤气在下行过程中与下内壳22和热回收屏225进行热交换作用产生高压蒸汽送出，粗煤气进入水和气的收集器顶部的收集槽与激冷水混合后由排渣口14排出，熔渣入激冷水后形成固态渣由混合出口13排出。

导向定位组件6设置在外壳1与内壳2(包括上内壳21和下内壳22)之间，如图1所示，三个导向定位组件6为一套，每一套导向定位组件6在气化炉100的同一截面上沿圆周均布，不限定单一固定在外壳1或内壳2(上内壳21或下内壳22)上，在气化炉100的轴线方向不限定设置几套或多套导向定位组件6，具体视气化炉100的结构尺寸和推力大小而定。由此，导向定位组件6具有结构形式简单，制造安装方便，便于现场施工，安装调试灵活，定位定向准确等优点。

如图2至图4所示，热回收屏225可以是直板扇形，多边形，圆形，组合型。当然，回收屏225不限定于上述的结构形式，具体结构形式可以根据实际需要进行设置。

具体地，热回收屏225的结构形式可根据气化炉100的结构尺寸、型式来选定，但不限定于某单一型式，也可选用几种型式的组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。