本实用新型属于煤气化生产设备技术领域，涉及一种废锅除灰一体式干煤粉气化装置。
背景技术：
煤炭是我国的主体能源，担负着全社会60％以上的能源供应任务。随着低碳经济发展和环境治理力度的加大，煤炭作为化石能源面临的环境压力越来越大，因此，高效、清洁的煤气化技术是我国经济和社会可持续发展必然的战略选择，是保证我国能源稳定可靠供应以及可持续发展的重要基础。
气流床气化技术是现代煤化工主流技术。国外的气流床气化技术主要有荷兰的Shell粉煤加压气化技术、西门子GSP气化技术、科林CCG粉煤加压气化技术、德士古气化炉；国内的气化技术主要有航天HT-L炉、神宁炉、东方炉、华能两段式加压气化炉、多喷嘴气化炉等；其中，干煤粉煤气化技术因煤种适用性广，气化效率高是目前煤气化技术中的主要选择。
现阶段国内在运行的气化技术以激冷流程、废锅流程为主；激冷流程具有投资低、操作维护简单的优势，但是，激冷流程煤气化技术也存在能源利用率低、水耗高的缺点；废锅流程的优势是能源回收利用率高，缺点是投资高、对煤质要求高、废锅系统维护困难；由于存在上述局限性，从一定程度上影响了干煤粉气化技术的进一步发展。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种废锅除灰一体式干煤粉气化装置，可气固分离，提高煤气化过程中的热量回收率，同时在废锅内部完成合成气的除尘、除渣、降温。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：
一种废锅除灰一体式干煤粉气化装置，包括壳体、气化/燃烧装置、辐射废锅、冷却除灰装置、三位一体除灰装置；气化/燃烧装置、辐射废锅、冷却除灰装置均位于壳体内部、且由上至下沿壳体的轴线依次排列；
壳体包括合成气出口和渣出口，合成气出口位于壳体的侧壁上，渣出口位于壳体的底部，壳体的材质为金属；
气化/燃烧装置包括膜式水冷壁、气渣出口、滴水檐、燃烧器，气渣出口位于膜式水冷壁下方、且与膜式水冷壁连通，滴水檐位于气渣出口的出口处外缘，燃烧器自壳体的外部贯穿至膜式水冷壁的内部；滴水檐的檐口与水平线的夹角为α，α为0°～30°；
辐射废锅包括水冷壁装置、锥形护板、降温喷头，水冷壁装置包括筒形水冷壁、翅片水冷壁、集气箱、集水箱，筒形水冷壁为空心圆筒结构，翅片水冷壁的数量为2～16个，且沿着筒形水冷壁的内壁均匀分布，集气箱的数量为2～16个，集气箱位于筒形水冷壁和翅片水冷壁的上方，集水箱的数量为2～16个，集水箱位于筒形水冷壁和翅片水冷壁的下方；水冷壁装置的数量为1个或2个；锥形护板位于水冷壁装置下方，降温喷头的数量为4～20个，且沿着锥形护板的内壁均匀分布；
冷却除灰装置包括降气筒、辅助激冷环、密封板、破泡条、上升筒、水浴，降气筒为空心筒状结构、且位于锥形护板下方并与锥形护板连通，辅助激冷环位于降气筒的入口处外缘，密封板水平设置于辅助激冷环下方，密封板位于降气筒和壳体之间、且其两端分别焊接于降气筒的外壁以及壳体的内壁，上升筒为空心筒状结构、且套于降气筒外侧，上升筒位于密封板下方，破泡条位于上升筒顶部的下方、且水平设置于降气筒与壳体之间，破泡条与渣出口之间灌装有水，形成水浴，降气筒的下部插入水浴中；
合成气出口位于密封板与破泡条之间；
三位一体除灰装置包括吹扫除灰装置、声波除灰装置和振打除灰装置，吹扫除灰装置的数量为2～8个，气渣出口内以及密封板的上侧均设置有至少1个吹扫除灰装置，声波除灰装置的数量为1～2个，且设置于滴水檐与筒形水冷壁之间的水冷壁管上，振打除灰装置的数量为2～8个，且设置于筒形水冷壁与壳体之间的空腔内。
优选的，燃烧器的喷嘴设置于膜式水冷壁的顶部和/或侧部；膜式水冷壁为螺旋盘管式水冷壁或直管式水冷壁；膜式水冷壁的内壁涂饰有碳化硅；气渣出口为至少2段直径尺寸逐渐增加的螺旋盘管式水冷壁或直管式水冷壁；气渣出口的内壁涂饰有耐火材料；滴水檐由水冷盘管或水冷直管制作而成；筒形水冷壁为螺旋盘管式水冷壁和/或列管式水冷壁制成。
利用本实用新型废锅除尘一体式干煤粉气化装置的有益效果为：
(1)煤种适用性广，可满足现代煤化工产业对于高灰熔点等劣质煤的气化需求，同时，有效提高气化系统的热效率，气化效率高；
(2)利用高温辐射废锅合成气中的气化显热，在产生高品质高压蒸汽的同时，可使气与灰渣进行有效分离，同时在废锅内部完成合成气的除尘、除渣、降温，节能节水、高效环保；
(3)干煤粉气化炉与辐射废锅之间具备良好的连接性和匹配性，有效避免合成气旋流而造成挂渣；
(4)在充分除灰的同时对合成气进行降温，并保证合成气的水气比，使合成气可以直接进入变换工段，节省了后续的文丘里、洗涤塔等设备，减少了设备投资；
(5)结构紧凑、维护简单。
附图说明
图1为本实用新型废锅除灰一体式干煤粉气化装置的结构示意图。
附图中的编码分别为：壳体1、合成气出口1-1、渣出口1-2、气化/燃烧装置2、膜式水冷壁2-1、气渣出口2-2、滴水檐2-3、燃烧器2-4、辐射废锅3、锥形护板3-1、降温喷头3-2、筒形水冷壁3-3、翅片水冷壁3-4、集气箱3-5、集水箱3-6、冷却除灰装置4、降气筒4-1、辅助激冷环4-2、密封板4-3、破泡条4-4、上升筒4-5、水浴4-6、三位一体除灰装置5、吹扫除灰装置5-1、声波除灰装置5-2、振打除灰装置5-3。
具体实施方式
如图1所示，一种废锅除灰一体式干煤粉气化装置，包括壳体1、气化/燃烧装置2、辐射废锅3、冷却除灰装置4、三位一体除灰装置5；
气化/燃烧装置2、辐射废锅3、冷却除灰装置4均位于壳体1内部、且由上至下沿壳体1的轴线依次排列、进行一体式布置；
壳体1包括合成气出口1-1和渣出口1-2，合成气出口1-1位于壳体1的侧壁上，渣出口1-2位于壳体1的底部，壳体1的材质为金属；
气化/燃烧装置2包括膜式水冷壁2-1、气渣出口2-2、滴水檐2-3、燃烧器2-4，膜式水冷壁2-1为螺旋盘管式水冷壁，且其内壁涂饰有碳化硅，气渣出口2-2位于膜式水冷壁2-1下方、且与膜式水冷壁2-1连通，气渣出口2-2为3段直径尺寸逐渐增加的螺旋盘管式水冷壁，且其内壁涂饰有耐火材料，滴水檐2-3位于气渣出口2-2的出口处外缘，滴水檐2-3由水冷盘管制作而成，燃烧器2-4自壳体1的外部贯穿至膜式水冷壁2-1的内部，燃烧器2-4的喷嘴设置于膜式水冷壁2-1的顶部和/或侧部，滴水檐2-3的檐口与水平线的夹角为α，α为30°；
辐射废锅3包括水冷壁装置、锥形护板3-1、降温喷头3-2，水冷壁装置包括筒形水冷壁3-3、翅片水冷壁3-4、集气箱3-5、集水箱3-6，筒形水冷壁3-3为空心圆筒结构，且其顶端通过水平设置的水冷壁管与滴水檐2-3的外沿连接，筒形水冷壁3-3为螺旋盘管式水冷壁和列管式水冷壁制成，翅片水冷壁3-4的数量为2～16个，且沿着筒形水冷壁3-3的内壁均匀分布，集气箱3-5的数量为2～16个，集气箱3-5位于筒形水冷壁3-3和翅片水冷壁3-4的上方，集水箱3-6的数量为2～16个，集水箱3-6位于筒形水冷壁3-3和翅片水冷壁3-4的下方，水冷壁装置的数量为2个；锥形护板3-1位于水冷壁装置下方，降温喷头3-2的数量为4～20个，且沿着锥形护板3-1的内壁均匀分布；
冷却除灰装置4包括降气筒4-1、辅助激冷环4-2、密封板4-3、破泡条4-4、上升筒4-5，降气筒4-1为空心筒状结构、且位于锥形护板3-1下方并与锥形护板3-1连通，辅助激冷环4-2位于降气筒4-1的入口处外缘，密封板4-3水平设置于辅助激冷环4-2下方，密封板4-3位于降气筒4-1和壳体1之间、且其两端分别焊接于降气筒4-1的外壁以及壳体1的内壁，上升筒4-5为空心筒状结构、且套于降气筒4-1外侧，上升筒4-5位于密封板4-3下方，破泡条4-4位于上升筒4-5顶部的下方、且水平设置于降气筒4-1与壳体1之间，破泡条4-4与渣出口1-2之间灌装有水，形成水浴4-6，降气筒4-1的下部插入水浴4-6中；
同时，膜式水冷壁2-1外侧、气渣出口2-2外侧、筒形水冷壁3-3外侧与壳体1、密封板4-3之间构成密闭空间；
合成气出口1-1位于密封板4-3与破泡条4-4之间；
三位一体除灰装置5包括吹扫除灰装置5-1、声波除灰装置5-2和振打除灰装置5-3，吹扫除灰装置5-1的数量为2～8个，气渣出口2-2内以及密封板4-3的上侧均设置有至少1个吹扫除灰装置5-1，声波除灰装置5-2的数量为1～2个，且设置于滴水檐2-3与筒形水冷壁3-3之间的水冷壁管上，振打除灰装置5-3的数量为2～8个，且设置于筒形水冷壁3-3与壳体1之间的空腔内。
利用本废锅除尘一体式干煤粉气化装置的工作过程为：
燃烧器2-4的喷嘴设置于膜式水冷壁2-1的顶部和/或侧部，使得燃烧器2-1采用顶喷、侧喷或顶喷加侧喷的方式，不仅满足了现代煤化工产业对于高灰熔点等劣质煤的气化需求，也有效提高了气化系统的热效率；
气渣出口2-2为至少2段直径尺寸逐渐增加的螺旋盘管式水冷壁，即为多段沿着出口方向直径渐扩的盘管式水冷壁，其内径的尺寸范围为Φ400mm～Φ1200mm，采用强制循环，有效避免合成气旋流进入辐射废锅3的工作段而造成挂渣；同时，多段直径尺寸逐渐增加的气渣出口2-2与滴水檐2-3的结合，解决了干煤粉气化炉与辐射废锅3之间的连接匹配问题；
一段或两段式结构的筒形水冷壁3-3和翅片水冷壁3-4，可产生高压过热蒸汽和高压饱和蒸汽，极大的提高了高品质热量回收利用效率；
降温喷头3-2的数量为4～20个，位于翅片水冷壁3-4下部、且沿着锥形护板3-1的内壁均匀分布，有利于对降温喷头3-2的保护，可以使用喷水增湿冷却或气体冷却，使合成气中的细灰颗粒充分湿润；辅助激冷环4-2可辅助降温喷头3-2进行合成气冷却；
辅助激冷环4-2的下方、合成气出口1-1的上方设置有密封板4-3，有效避免了水浴4-6或合成气中的水蒸气窜入密闭空间，防止壳体1或筒形水冷壁3-3被腐蚀；
降温喷头3-2、辅助激冷环4-2、降气筒4-1、水浴4-5、破泡条4-4以及上升筒4-5的设计，将半废锅半激冷的流程进行进一步改进，在充分除灰的同时对合成气进行降温，并保证合成气的水气比，使合成气可以直接进入变换工段，节省了后续的文丘里、洗涤塔等设备，减少了设备投资；具体的为，当合成气经过降气筒4-1进入水浴4-6，再通过降气筒4-1加破泡条4-4或降气筒4-1加上升筒4-5到达合成气出口1-1，使合成气中细灰颗粒被水浴4-6洗涤，从而减少流出辐射废锅3合成气的灰含量，除灰降温的同时达到一定的水气比，使得从辐射废锅3流出的合成气可直接进入变换工段，同时，该设计可以适应不同煤种；三位一体除灰装置5，解决了辐射废锅水冷壁的积灰问题。