专利名称：一种带有回热系统的高压粉煤气化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有回热系统的高压粉煤气化炉，属于煤炭气化设备领域。
背景技术：
上世纪80年代国际上气流床加压气化技术崛起，表现出优良的技术性能和环境指标，因而成为世界上公认的煤炭高效、清洁利用技术之一。气流床气化炉的共同特点是气化温度高达130(TC左右，反应物在炉内的停留时间较短，能够取得满意的碳转化率和气化效率，但出口煤气带走的显热增多，降低了气流床的热效率。 目前的气化技术还未能很好解决气化炉出口煤气高温显热利用，限制了现有气化技术总体热效率的提高。例如典型的Shell炉和Texaco炉，Shell炉煤气带走的显热约占入炉煤气热值的13^，Texaco炉约占20X (不含潜热)。虽然这些显热可以在后面的废锅中被部分回收产生蒸汽，但冷煤气的效率要降低13% 20%，这是冷煤气效率较低的主要原因。 Shell和Prenf lo气化炉均为以干煤粉形式进料的气化装置，只有一级气化反应，为了让高温煤气中的熔融态灰渣凝固以免使煤气冷却器堵塞，不得不采用后续工艺中大量的冷煤气对高温煤气进行急冷，方可使高温煤气由140(TC冷却到90(TC，其有效能损失很大，气化炉的冷煤气效率和总热效率等指标均比较低。 Texaco采用辐射式废热锅炉将煤气温度降至低于900°C的温度之后进入对流换热器，无论是废热锅炉的水冷壁还是对流式冷却器，多以水作为冷却工质，因此对后续的煤气进一步利用有较大障碍，限制了整体的能源利用效率的提高。 综上所述，煤气化炉流程中，粗煤气显热的回收是一个非常重要的问题，它影响到煤气化炉及其能量利用系统的综合热效率。现有的煤气化炉粗煤气显热回收一般采用辐射式冷却器加对流式冷却器，或者是冷煤气再循环加对流式冷却器，这两种冷却方法均采用冷却水作为冷却介质，有效能损失是非常巨大，从而造成后续的能量利用效率的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种能量利用效率较高的高压粉煤气化炉。 为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种带有回热系统的高压粉煤气化
炉，其特征在于，包括水冷高压粉煤气化室，水冷高压粉煤气化室连接带有膜式水冷壁的辐
射式粗煤气冷却器，带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器连接第一级回热装置的被冷却
介质进口 ，第一级回热装置的被冷却介质出口连接第二级回热装置的被冷却介质进口 ，第
二级回热装置的被冷却介质出口连接除尘器，除尘器连接脱硫脱氮净化设备，脱硫脱氮净
化设备连接第二级回热装置的冷却介质进口。 进一步地，所述第二级回热装置的冷却介质出口为洁净高温煤气出口，第一级回热装置的冷却介质进口和冷却介质出口分别连接冷却水管。 所述第二级回热装置的冷却介质出口连接煤气膨胀透平，煤气膨胀透平分别连接第一级回热装置的冷却介质进口以及发电机，第一级回热装置的冷却介质出口为洁净高温 煤气出口。 本发明在这种气化炉的粗煤气对流冷却段里布置两级回热装置，将高粗煤气的显 热通过间壁式换热器传递给净化后的高压煤气，由于二者的比热容变化不大，因此可以做 到近等温差传热，把粗煤气的显热用于提升净化后的低温煤气的热能品质，从而减小气化 炉能量利用系统的热效率。对于一些煤气利用的工艺，高压粉煤气化炉与低压用气工艺尚 需要压力衔接，在两者之间必须要设置减压设备流程才能连接起来。本发明也可以解决这 个问题。两级回热装置出口煤气的温度由回热装置的金属耐受温度、热量平衡和保证煤气 在该温度下不发生析碳的原则确定，均不得高于500°C。 与现有技术相比，本发明的改进点在于1、可以采用^或(A携带粉煤为进料的加 压气化方式，如采用C02携带粉煤为进料的加压气化方式不仅煤的气化效率高(碳的转化 率高达97% )，能适应品位不同的煤种，对煤的热值尤其对煤的灰熔点无严格的限制，且生 产出来的还原气纯度很高(C0+H2 > 95% )，冷煤气效率高；2、在高压承压外壳内布置水冷 壁，采用辐射式冷却器降低高温粗煤气的温度，可以取消冷煤气再循环系统，而换热主要由 水冷壁来完成；3、可以采用两级回热装置将粗煤气的显热交换给净化后的煤气，净化后的 煤气加热后送入煤气透平做功，实现了余压和余热的高效利用；4、可以采用其中一级回热 装置，将粗煤气的显热交换给净化后的煤气，而另外一级用于加热其他工质，有利于气化炉 的布置；5、最重要的是，粗煤气在回热装置中被冷却至一定的温度后进入除尘净化系统净 化，净化后的温度较低的煤气返回回热装置与温度较高的粗煤气进行换热，使净化后煤气 的热能品质提高后输出，为后续系统如IGCC等的能量利用效率的提高创造了良好的条件。
图1为一种带有回热系统的高压粉煤气化炉结构示意图；
图2为另一种带有回热系统的高压粉煤气化炉结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例具体说明本发明。
实施例1 如图1所示，为一种带有回热系统的高压粉煤气化炉结构示意图，所述的高压粉 煤气化炉由水冷高压粉煤气化室l，带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器2、第一级回热 装置3、第二级回热装置4、除尘器5、脱硫脱氮净化设备6以及出渣设备9组成，煤由C02携 带进入水冷高压粉煤气化室1，与输入的气化剂氧气和水蒸气发生气化反应生成富含CO和 H2的高温粗煤气，熔融的灰渣从出渣设备9排出，高温粗煤气进入布置有膜式水冷壁的辐射 式粗煤气冷却装置2冷却至900°C以下，再进入第一级回热装置3。第一级回热装置3是一 列管式对流换热装置，管内是冷却水，管外为高温高压的粗煤气，粗煤气在该回热器内将热 量传递给管内的冷却水使5 6MPa的冷却水的温度由185"升温变成45(TC蒸汽，粗煤气 温度由90(TC降温至645t:。第二级回热装置4是一列管式对流换热装置，管内是低温高压 的净化煤气，管外为高温高压的粗煤气，粗煤气在该回热器内将热量传递给管内的净化后 的冷煤气，粗煤气温度由645°C降温至25(TC再进入除尘器5和脱硫脱氮净化设备6，冷煤气
4由4(TC升温到45(TC变成洁净高温煤气输出。
实施例2 如图2所示，为另一种带有回热系统的高压粉煤气化炉结构示意图，所述的高压 粉煤气化炉由水冷高压粉煤气化室l，带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器2、第一级回 热装置3、第二级回热装置4、除尘器5、脱硫脱氮净化设备6、发电机7、煤气膨胀透平8以及 出渣设备9组成，煤由C02携带进入水冷高压粉煤气化室l，与输入的气化剂氧气和水蒸气 发生气化反应生成富含CO和H2的高温粗煤气，熔融的灰渣从出渣设备9排出高温粗煤气 进入布置有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却装置2冷却至900°C以下，再进入第一级回热 装置3。第一级回热装置3是一列管式对流换热装置，管内是低温高压的净化煤气，管外为 高温高压的粗煤气，粗煤气在该回热器内将热量传递给管内的净化后的冷煤气使冷煤气由 185"升温到450°C ，粗煤气温度由900°C降温至645°C 。第二级回热装置4是一列管式对流 换热装置，管内是低温高压的净化煤气，管外为高温高压的粗煤气，粗煤气在该回热器内将 热量传递给管内的净化后的冷煤气使冷煤气由4(TC升温到45(TC，粗煤气温度由645t:降 温至250°C 。第一级回热装置3和第二级回热装置4之间设置煤气膨胀透平8，利用洁净煤 气的压力能和热能，带动发电机7发电。
权利要求
一种带有回热系统的高压粉煤气化炉，其特征在于，包括水冷高压粉煤气化室(1)，水冷高压粉煤气化室(1)连接带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器(2)，带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器(2)连接第一级回热装置(3)的被冷却介质进口，第一级回热装置(3)的被冷却介质出口连接第二级回热装置(4)的被冷却介质进口，第二级回热装置(4)的被冷却介质出口连接除尘器(5)，除尘器(5)连接脱硫脱氮净化设备(6)，脱硫脱氮净化设备(6)连接第二级回热装置(4)的冷却介质进口。
2. 如权利要求1所述的一种带有回热系统的高压粉煤气化炉，其特征在于，所述第二 级回热装置(4)的冷却介质出口为洁净高温煤气出口，第一级回热装置(3)的冷却介质进 口和冷却介质出口分别连接冷却水管。
3. 如权利要求1所述的一种带有回热系统的高压粉煤气化炉，其特征在于，所述第二 级回热装置(4)的冷却介质出口连接煤气膨胀透平(8)，煤气膨胀透平(8)分别连接第一级 回热装置(3)的冷却介质进口以及发电机(7)，第一级回热装置(3)的冷却介质出口为洁净 高温煤气出口。
全文摘要
本发明提供了一种带有回热系统的高压粉煤气化炉，其特征在于，包括水冷高压粉煤气化室，水冷高压粉煤气化室连接带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器，带有膜式水冷壁的辐射式粗煤气冷却器连接第一级回热装置的被冷却介质进口，第一级回热装置的被冷却介质出口连接第二级回热装置的被冷却介质进口，第二级回热装置的被冷却介质出口连接除尘器，除尘器连接脱硫脱氮净化设备，脱硫脱氮净化设备连接第二级回热装置的冷却介质进口。本发明的优点是具有较高能量利用效率。
文档编号C10J3/48GK101696361SQ20091019800
公开日2010年4月21日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者刘建斌, 刘银河, 张伯弟, 曹子栋, 曹钧, 杨震, 郭琴琴 申请人:上海锅炉厂有限公司;西安交通大学;