高温显热回收装置的制作方法

本发明涉及一种高温显热回收装置，属于余热回收技术领域。

背景技术：

煤气化后的产物通常是高温并带粉尘的合成气，其温度通常高于1400℃，合成气的这部分高温显热如被有效回收，可大大提高系统热效率，有利于全系统的节能减排，尤其用于回收高温合成气显热的辐射式废热锅炉对提高煤化工装置的热效率尤为重要。

辐射式废热锅炉与气化炉直接连接，为了充分回收合成气高温显热，通常要求合成气通过辐射废锅后温度降低至500℃以下。为了使合成气温度降到500℃以下，只能通过增加水冷壁传热面积，然而传统增加水冷壁传热面积的方法通常是增加水冷壁的长度或增大水冷壁的直径，压力壳体也随之增长或增大，使材料消耗量及占用空间增加。即使合成气的温度降至500℃以下，其中仍含有一定量的飞灰，不能直接用于化工生产，为了使其满足化工生产要求，则需要配套除尘系统和水洗系统，增加了整体设备投资成本，不仅使设计流程复杂化，系统运行可靠性降低，而且也不便于制造、运输及安装。

技术实现要素：

本发明提供一种高温显热回收装置，该装置采用“辐射废锅和激冷除尘”的方式，不仅能够降低合成气的温度，并且能减小合成气的含尘量，有效减少下游换热与除尘设备的投入，降低整体设备的投资成本。

本发明提供一种高温显热回收装置，包括：

辐射废锅，所述辐射废锅包括管屏水冷壁、内层水冷壁、外层水冷壁和顶锥水冷壁，其中，所述管屏水冷壁、内层水冷壁、外层水冷壁由内至外依序同轴套设，所述顶锥水冷壁与所述内层水冷壁的上部连接；

除尘组件，设置在所述内层水冷壁的下部，所述除尘组件包括激冷集箱和均匀分布在所述激冷集箱内侧并与所述激冷集箱连通的激冷喷管；

废渣池，所述废渣池与所述外层水冷壁的下部连接；

外壳，所述外壳套设在所述辐射废锅、除尘组件和废渣池的外部。

在一实施方式中，还包括外层进水集箱和外层出水集箱，所述外层进水集箱设置在所述外层水冷壁下部并与所述外层水冷壁连通，所述外层出水集箱设置在所述外层水冷壁上部并与所述外层水冷壁连通。

在一实施方式中，还包括内层进水集箱和内层出水集箱，所述内层进水集箱设置在所述管屏水冷壁和内层水冷壁的下部并与所述管屏水冷壁和内层水冷壁连通，所述内层出水集箱设置在所述顶锥水冷壁的上方并与所述顶锥水冷壁连通。

在一实施方式中，还包括中间集箱，所述中间集箱设置在所述管屏水冷壁和内层水冷壁上部并分别与所述管屏水冷壁和内层水冷壁连通；

所述内层水冷壁通过所述中间集箱与所述顶锥水冷壁连接。

在一实施方式中，所述除尘组件与所述内层进水集箱平行设置并处于所述内层进水集箱的内侧。

在一实施方式中，所述激冷喷管的中心线与水平面的夹角为0-75°。

在一实施方式中，还包括导流组件，所述导流组件包括导流筒和下降管，所述导流筒的一端与所述下降管连接，所述导流筒的另一端与所述内层进水集箱连接；

所述下降管的下部伸入所述废渣池中。

在一实施方式中，所述导流筒包括互相连接的直段筒和锥段筒，其中，所述直段筒与所述内层进水集箱连接，所述锥段筒与所述下降管连接。

在一实施方式中，还包括穿设于所述外壳的合成气输出管道，所述合成气输出管道一端与外界相通，另一端与所述外层水冷壁和内层水冷壁之间的腔室相通。

在一实施方式中，所述辐射废锅的上部还设置有接收合成气的入口。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明通过“辐射废锅+激冷除尘”的方式回收高温合成气的显热，生成中压或高压蒸汽，有效提高传热效率，减小装置所占空间；

2、本发明涉及的激冷除尘设备，能够明显降低去下游合成气的温度与含尘量，减少下游换热与除尘设备投入，降低整体设备投资成本；

3、本发明简化设计流程使制造、运输及安装方便；

4、本发明涉及的带激冷与除尘的辐射式高温显热回收装置，能够有效控制去下游合成气的各项指标，有利于后续工段的变换反应，便于化工生产与运用。

附图说明

图1为本发明高温显热回收装置的剖面结构示意图；

图2是本发明的除尘组件横截端面示意图；

图3是本发明的除尘组件俯视示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明高温显热回收装置的剖面结构示意图，图2是本发明的除尘组件横截端面示意图，图3是本发明的除尘组件俯视示意图，请参考图1-图3，本发明的高温显热回收装置包括辐射废锅1，辐射废锅1包括管屏水冷壁2、内层水冷壁3、外层水冷壁4和顶锥水冷壁5，其中，管屏水冷2壁、内层水冷壁3、外层水冷壁4由内至外依序同轴套设，顶锥水冷壁5与内层水冷壁3的上部连接；除尘组件6，设置在内层水冷壁3和管屏水冷壁2的下部，除尘组件6包括激冷集箱61和均匀分布在激冷集箱61内侧并与激冷集箱61连通的激冷喷管62；废渣池7，废渣池7与外层水冷壁4的下部连接；外壳8，外壳8套设在辐射废锅1、除尘组件6和废渣池7的外部。

具体地，管屏水冷壁2、内层水冷壁3以及外层水冷壁都4是具有上下开口的管状结构，并且管屏水冷壁2、内层水冷壁3、外层水冷壁4由内至外依序同轴套设，其中，管屏水冷壁2由多组管屏同轴围绕而成并且与内层水冷壁长度3相等。本发明并不限制管屏水冷壁2、内层水冷壁3以及外层水冷壁4的具体形状，但优选为具有上下开口的圆管状结构。其中，顶锥水冷壁5为圆弧状，其与内层水冷壁3的上端连接。由于辐射废锅1是对合成气进行冷却的主要场所，因此，辐射废锅1上部包括一个接收合成气的入口11，该入口11与管状结构的管屏水冷壁2、内层水冷壁3以及外层水冷壁4的上开口连通。

除尘组件6设置在内层水冷壁3和管屏水冷壁2的下部，因此，当合成气被辐射废锅1冷却后能够接着被除尘组件6进行处理，以降低合成气中的含尘量。本发明中的激冷集箱61中的介质为水，因此水会从激冷喷管62喷出，对合成气进行除尘处理。

废渣池7与外层水冷壁4的下部连接，用于接收由除尘组件6除尘后的废水并且该废水能够通过设置在废渣池7底部的废水出口排出。外壳8将管屏水冷壁2、内层水冷壁3、外层水冷壁4、顶锥水冷壁5、除尘组件6以及水冷渣池7容置其中，并且与管屏水冷壁2、内层水冷壁3、外层水冷壁4同轴设置。

同时，可以想到的是本发明的高温显热回收装置还包括合成气输出管道12用于向下游输送降温除尘后的合成气，该合成气输出管道12一端与外界相通，另一端与外层水冷壁4和内层水冷壁3之间的腔室相通。为了增强合成气的降温效果，该合成气输出管道12一般设置在靠近外层水冷壁4上部的位置。

本发明的高温显热回收装置构造简单，当待冷却的合成气由入口11进入辐射废锅1后，合成气先经过顶锥水冷壁5被顶锥水冷壁5冷却，然后继续向下运动至管屏水冷壁2所形成的腔室中被管屏水冷壁2冷却，接着与除尘组件6接触被激冷除尘，除尘后产生的废水会进入废渣池7，而合成气会自下至上进入外层水冷壁4与内层水冷壁3之间的腔室再次被冷却，最后进入合成气输出管道12排出高温显热回收装置。本发明的装置采用“辐射废锅+激冷除尘”的方式对合成气进行了降温除尘处理，在不增大后处理投资成本的前提下有效的控制了去下游合成气的各项指标。

进一步地，还包括外层进水集箱41和外层出水集箱42，外层进水集箱41设置在外层水冷壁4下部并与外层水冷壁4连通，外层出水集箱42设置在外层水冷壁4上部并与外层水冷壁4连通。外层进水集箱41用于向外层水冷壁4提供冷却水，冷却水从外层进水集箱41进入外层水冷壁4后，自下而上经过整个外层水冷壁4，当冷却水吸收了合成气的热量后会变成蒸汽，蒸汽进入外层出水集箱42后再通过汽包排出系统外。

进一步地，还包括内层进水集箱31和内层出水集箱32，内层进水集箱31设置在管屏水冷壁2和内层水冷壁3的下部并与管屏水冷壁2和内层水冷壁3连通，内层出水集箱32设置在顶锥水冷壁5的上方并与顶锥水冷壁5连通。同时，由于顶锥水冷壁5为圆弧状，因此为了便于其与内层水冷壁3的连接，本发明还包括中间集箱51，中间集箱51设置在管屏水冷壁2和内层水冷壁3上部并分别与管屏水冷壁2和内层水冷壁3连通；内层水冷壁3通过中间集箱51与顶锥水冷壁5连接。

具体地，内层进水集箱31用于向内层水冷壁3和管屏水冷壁2提供冷却水，冷却水从内层进水集箱31进入内层水冷壁3和管屏水冷壁2后，自下而上经过整个内层水冷壁3和管屏水冷壁2后会进入中间集箱51，再由中间集箱51进入顶锥水冷壁5，最后冷却水吸收了合成气的热量后会变成蒸汽，蒸汽进入内层出水集箱32后再通过汽包排出系统外。

进一步地，除尘组件6与内层进水集箱31平行设置并处于内层进水集箱31的内侧。并且当除尘组件6中的激冷喷管62的中心线与水平面的夹角为0-75°时，除尘组件6对合成气的除尘效果最佳。

可以想到的是，内层进水集箱31以及外层进水集箱41分别与进水管道33相连，内层出水集箱32以及外层出水集箱42分别与出水管道44相连。

本发明并不限制内层进水集箱31、外层进水集箱41、内层出水集箱32、外层出水集箱42、中间集箱51、除尘组件6以及合成气输出管道12的个数，在图1中，上述元件分别为两个，并且两两对称设置。

进一步地，为了便于除尘后的合成气与废水分离，在除尘组件6与废渣池7之间还包括导流组件9，导流组件包括导流筒和下降管91，导流筒的一端与下降管91连接，导流筒的另一端与内层进水集箱31连接；下降管91的下部伸入废渣池7中。具体地，导流筒包括互相连接的直段筒92和锥段筒93，直段筒92与内层进水集箱31连接，锥段筒93与下降管91连接。其中，锥段筒93的收窄端与下降管91连接。

被除尘后的合成气与废水依序沿着直段筒93、锥段筒94、下降管92，最终进入废渣池7。废水收集在废渣池7中，合成气会从废渣池7中逸出，进入内层水冷壁3与外层水冷壁4之间的腔室中继续被冷却。

本发明是通过“辐射废锅+激冷除尘”的方式回收高温合成气的显热，生成中压或高压蒸汽，有效提高传热效率，减小装置所占空间，同时能够明显降低去下游合成气的温度与含尘量，减少下游换热与除尘设备投入，降低整体设备投资成本，简化设计流程使制造、运输及安装方便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。