本发明涉及煤气化技术领域，具体涉及一种两程二次捕灰辐射热回收气化炉。
背景技术：
全热回收流程一直以来被认为是煤气化领域热量利用率最为高效的工艺流程，首先是在辐射热回收气化炉内将灼热粗煤气的高位(700℃～1600℃)辐射热，以蒸汽的形式回收；再通过对流废锅将低位(700℃以下)的热量，以蒸汽的形式回收；该工艺流程在IGCC发电、煤制燃气等有广阔的市场前景。
粗合成气中含有大量的灰渣，辐射热回收气化炉后的对流废锅常常因积灰而堵塞，导致的安全事故频发，热效率低，积灰难清理等问题。由于对流废锅中布管密集，没有可操作的空间，这些问题一直是全热回收工艺流程中难以解决的瓶颈。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种两程二次捕灰辐射热回收气化炉，用以解决现有的全热回收气化装置存在安全事故频发，热效率低，积灰难清理等问题。
为实现上述目的，本发明提供一种两程二次捕灰辐射热回收气化炉，所述两程二次捕灰辐射热回收气化炉包括承压壳体，所述承压壳体由上到下依次包括：
气化段，所述气化段内部设置有气化段膜式水冷壁和第一耐热通道，所述气化段膜式水冷壁的内部限定出气化室，所述第一耐热通道的上端与所述气化室的下端连通；
辐射热回收段，所述辐射热回收段内部设置有下降膜式壁、上升膜式壁、过滤除灰器和第二耐热通道，所述上升膜式壁的内部限定出辐射室，所述第一耐热通道的下端与所述辐射室的上端连通，所述下降膜式壁设置于所述辐射室内部，所述过滤除灰器设置于所述下降膜式壁与所述上升膜式壁之间的环空间隙内，所述第二耐热通道的一端与所述辐射室连通，另一端与所述承压壳体的外部连通；
渣池段，所述渣池段内部限定出渣池，所述渣池段的承压壳体上设置有补充水入口、渣出口和黑水出口，所述渣池内设置有与所述上升膜式壁下端连接的液封环。
优选的，所述第二耐热通道的一端与所述辐射室的上部连通。
优选的，所述上升膜式壁与所述下降膜式壁同轴设置。
优选的，所述上升膜式壁的内径与所述下降膜式壁的外径之差大于800mm。
优选的，所述下降膜式壁的下端部与所述液封环的下端部之间的距离大于500mm。
优选的，所述过滤除灰器为干法过滤除灰器。
优选的，所述渣出口设置于所述渣池段承压壳体的底部。
本发明具有如下优点：本发明的两程二次捕灰辐射热回收气化炉将气化段反应生成的粗煤气中的灰渣在辐射热回收段有效捕获。其中，“两程”分别指合成气在下降膜式壁内的下降程流动方向和在上升膜式壁内的上升程流动方向。“二次”指捕获粗合成气中灰渣的手段，其中，一次捕灰手段为粗合成气中的灰渣在下降程依靠重力和惯性被渣池捕获，二次捕灰手段为粗合成气中的细灰在上升程中被滤除灰器被捕获。本发明的两程二次捕灰辐射热回收气化炉从根本上实现了对流废锅的安全稳定运行，进一步提高了全热回收流程的可行性。
附图说明
图1为本发明两程二次捕灰辐射热回收气化炉的剖面结构示意图。
附图标记：1-气化段、2-辐射热回收段、3-渣池段、11-气化段膜式水冷壁、12-第一耐热通道、100-气化室、21-下降膜式壁、22-上升膜式壁、23-过滤除灰器、24-第二耐热通道、200-辐射室、31-补充水入口、32-渣出口、33-黑水出口、34-液封环、300-渣池、400-承压壳体。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，该两程二次捕灰辐射热回收气化炉包括承压壳体400，承压壳体400由上到下依次包括气化段1、辐射热回收段2和渣池段3。
气化段1位于承压壳体400的上部，气化段1内部设置有气化段膜式水冷壁11和第一耐热通道，气化段膜式水冷壁11的内部限定出气化室100，第一耐热通道12的上端与气化室100的下端连通。气化段膜式水冷壁11作为气化室100承压壳体400的隔热层，使得气化室100内煤气化的反应温度不受限制，完全可以接受高灰熔点的煤。
辐射热回收段2位于承压壳体400的中部，气化段1的承压壳体400通过辐射热回收段2的承压壳体400与渣池段3的承压壳体400连接，并且三段承压壳体400一体成型。辐射热回收段2内部设置有下降膜式壁21、上升膜式壁22、过滤除灰器23和第二耐热通道24，上升膜式壁22的内部限定出辐射室200，第一耐热通道12的下端与辐射室200的上端连通，下降膜式壁21设置于辐射室200的内部。进一步的，在本发明的一个实施例中，上升膜式壁22与下降膜式壁21同轴设置，且上升膜式壁22的内径与下降膜式壁21的外径之差大于800mm，优选项为900mm。过滤除灰器23设置于下降膜式壁21与上升膜式壁22之间的环空间隙内，过滤除灰器23为干法过滤除灰器，过滤除灰器23用于过滤掉粗合成气中的细灰。第二耐热通道24的一端与辐射室200内连通，另一端与承压壳体400的外部连通，经过过滤除灰器23净化后的合成气通过第二耐热通道24输送至对流废锅。
下降膜式壁21可以双面接受灼热合成气的热辐射，将合成气的高位热能以蒸汽的形式回收。设置上升膜式壁22一方面可作为辐射热回收段2的承压壳体400的隔热层，另一方面可以单面接受热辐射提高传热效率。气化室100内生成的含灰渣的灼热粗合成气经第一耐热通道12进入辐射室200内的下降膜式壁21，粗合成气中的灰渣在下降程依靠重力和惯性被渣池300捕获，而粗合成气在压力降的作用下向上折返，向上升膜式壁22的上部运动，粗合成气中大颗粒的灰渣进入渣池300，从而完成一次捕灰。接着，向上折返的粗合成气夹带细灰进入上升膜式壁22与下降膜式壁21之间的环空间隙内，在上升程中通过过滤除灰器23将细灰捕集，净化后的合成气继续在上升程上行，从而完成二次捕灰。最终净化后的合成气上行至上升膜式壁22的上部，再经第二耐热通道24输送至对流废锅。
渣池段3位于承压壳体400的下部，渣池段3内部限定出渣池300，渣池段3的承压壳体400上设置有补充水入口31、渣出口32和黑水出口33，其中，补充水入口31的高度高于黑水出口33的高度，渣出口32设置于渣池段3承压壳体400的底部。设置补充水入口31和黑水出口33可使得渣池段3内部的液位基本稳定，保证液封的形成。在辐射热回收段2被捕集的灼热灰渣在渣池300内被冷却沉积，经渣出口32排出气化炉。进一步的，渣池300内设置有与上升膜式壁22下端连接的液封环34，下降膜式壁21的下端部与液封环34的下端部之间的距离大于500mm，优选项为1000mm，设置液封环34的目的是防止高温合成气窜入上升膜式壁22与辐射热回收段2的承压壳体400之间的间隙，从而导致辐射热回收段2的承压壳体400受热超温。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。