一种余热回收气化炉的制作方法

本发明实施例涉及煤气化设备领域，具体涉及一种余热回收气化炉。

背景技术：

气流床煤气化技术是现代煤化工工业的龙头技术和关键技术，根据合成气冷却方式分为水激冷流程和废锅流程。废锅流程的气流床煤气化技术采用废热锅炉回收高温合成气的显热，具有能量利用效率高的优点。但是由于增加了废热锅炉，使气化炉装置的体积和制造成本增加。传统的废锅流程气化炉的废热锅炉位于气化室的下部，高温煤气和熔融灰渣直接进入废热锅炉，结渣积灰风险大，而且由于废热锅炉的布置使气化炉装置的高度增加很多，极大地增加了气化框架的土建费用和气化炉安装难度。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种余热回收气化炉，以解决现有的气化设备存在高度过高、投资成本高以及安全性差的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种余热回收气化炉，所述余热回收气化炉包括气化炉壳体和水冷壁系统，所述气化炉壳体的内部具有第一空腔，所述气化炉壳体的顶部设置有烧嘴口，所述气化炉壳体的底部设置有渣水出口，所述水冷壁系统设置于所述第一空腔内，所述第一空腔的下部作为容纳黑水和灰渣的渣池；所述余热回收气化炉还包括余热回收器，所述水冷壁系统包括水冷壁输入总管、第一环形集箱、第一水冷壁、第二环形集箱、第二水冷壁、多根集箱连接管、第三环形集箱、第三水冷壁、第四水冷壁、第四环形集箱、第五水冷壁、第五环形集箱和水冷壁输出总管，所述第一环形集箱、第一水冷壁、第二环形集箱、第二水冷壁、第四环形集箱、第五水冷壁从下至上依次设置并连通，所述水冷壁输入总管的一端与所述第一环形集箱连通，所述水冷壁输入总管的另一端与设置于气化炉壳体上的水冷壁冷水输入口连通，所述第五环形集箱设置于所述第五水冷壁的外周并与第五水冷壁的上部连通，所述第五环形集箱通过所述水冷壁输出总管与设置于气化炉壳体上的水冷壁蒸汽输出口连通，所述第二水冷壁围成第二空腔，所述第二水冷壁的侧壁上设置有多个第一煤气出口，所述第一煤气出口与设置于气化炉壳体上的第二煤气出口连通；所述第三环形集箱、第三水冷壁、第四水冷壁从下至上依次设置于所述第二空腔内，并依次连接；所述第三环形集箱通过多根所述集箱连接管与所述第二环形集箱连通，所述第四水冷壁的上端与所述第四环形集箱连通；所述第三水冷壁、第四水冷壁以及第五水冷壁围成可供原料进行燃烧和气化反应的气化室，所述第五水冷壁围成所述气化室的进料口，所述第三水冷壁围成所述气化室的排渣口，所述第一水冷壁与所述集箱连接管围成与所述排渣口连通的气渣分离室，所述第二水冷壁与所述第四水冷壁围成分别与气渣分离室、第一煤气出口连通的余热回收室；所述余热回收器设置于所述余热回收室内，所述余热回收器用于吸收余热回收室内高温煤气释放的热量并产生饱和蒸汽或者过热蒸汽。

进一步地，所述余热回收器包括余热回收输入总管、第六环形集箱、余热回收部件、第七环形集箱和余热回收输出总管，所述余热回收输入总管的一端与设置于气化炉壳体上的余热回收器输入口连通，所述余热回收输入总管的另一端通过所述第六环形集箱与所述余热回收部件的输入口连通，所述余热回收输出总管的一端与设置于气化炉壳体上的余热回收器输出口连通，所述余热回收输出总管的另一端通过所述第七环形集箱与所述余热回收部件的输出口连通。

进一步地，所述余热回收部件为管屏或盘管。

进一步地，所述余热回收器内部的吸热介质为饱和水与饱和汽的混合物，或过热蒸汽。

进一步地，所述气化炉壳体上还设置有用于向所述第一空腔内注入安全气体的保护气入口。

进一步地，所述第一水冷壁的下端与所述第一环形集箱均处于所述渣池内。

进一步地，多根所述集箱连接管均匀且间隔布置于所述第三环形集箱的外周，相邻两根所述集箱连接管之间的距离大于300mm。

进一步地，所述第二水冷壁的侧壁上设置有四个所述第一煤气出口。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明实施例的余热回收气化炉通过将余热回收室设置于气化室的外侧，使两者处于同一高度，降低了气化炉的整体高度，降低了气化炉的制造费用和气化框架土建费用，特别适合于原料处理量100吨/天左右的情况。

2、本发明实施例的余热回收气化炉的气渣分离室位于气化室和余热回收室之间，起到高温灰渣与高温煤气分离的作用，减低了余热回收室结渣积灰的风险；水冷壁系统的第四水冷壁既是气化室的一部分，又是余热回收室的一部分，提高了受热面布置效率，节省了材料，降低了生产成本。

3、本发明实施例的余热回收气化炉的余热回收器既可以产生饱和蒸汽，也可以产生过热蒸汽，蒸汽品质高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的余热回收气化炉的侧视剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水冷壁系统的侧视剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的余热回收器的结构示意图；

图4为图1中a-a处的剖面结构示意图；

图5为图1中b-b处的剖面结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的余热回收气化炉的结构示意图。

附图标记说明：1、气化炉壳体；2、气化烧嘴；3、水冷壁系统；4、余热回收器；5、渣池；11、烧嘴口；12、水冷壁冷水输入口；13、水冷壁蒸汽输出口；14、余热回收器输入口；15、余热回收器输出口；16、激冷水入口；17、渣水出口；18、第二煤气出口；19、保护气入口；21、原料入口；22、氧化剂入口；301、水冷壁输入总管；302、第一环形集箱；303、第一水冷壁；304、第二环形集箱；305、第二水冷壁；306、集箱连接管；307、第三环形集箱；308、第三水冷壁；309、第四水冷壁；310、第四环形集箱；311、第五水冷壁；312、第五环形集箱；313、水冷壁输出总管；314、第一煤气出口；41、余热回收输入总管；42、第六环形集箱；44、余热回收部件；46、第七环形集箱；47、余热回收输出总管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。

如图1所示，该余热回收气化炉包括气化炉壳体1、水冷壁系统3和余热回收器4，气化炉壳体1的内部具有第一空腔，第一空腔的下部作为容纳黑水和灰渣的渣池5，气化炉壳体1的顶部设置有烧嘴口11，气化炉壳体1的底部设置有渣水出口17，渣水出口17用于排出灰渣和黑水，此外，气化炉壳体1的下部设置有水冷壁冷水输入口12和用于向渣池5内注入冷水的激冷水入口16，气化炉壳体1的上部设置有水冷壁蒸汽输出口13、四个第二煤气出口18、余热回收器输入口14和余热回收器输出口15，烧嘴口11用于安装气化烧嘴2，气化烧嘴2具有原料入口21和氧化剂入口22。进一步地，为了提高气化炉的安全性，气化炉壳体1的上部还设置有用于向第一空腔内注入安全气体的保护气入口19。

如图2、4、5所示，水冷壁系统3设置于第一空腔内，水冷壁系统3包括水冷壁输入总管301、第一环形集箱302、第一水冷壁303、第二环形集箱304、第二水冷壁305、多根集箱连接管306、第三环形集箱307、第三水冷壁308、第四水冷壁309、第四环形集箱310、第五水冷壁311、第五环形集箱312和水冷壁输出总管313，第一环形集箱302、第一水冷壁303、第二环形集箱304、第二水冷壁305、第四环形集箱310、第五水冷壁311从下至上依次设置并连通，第一水冷壁303的下端与第一环形集箱302均处于渣池5内，水冷壁输入总管301的一端与第一环形集箱302连通，水冷壁输入总管301的另一端与设置于气化炉壳体1上的水冷壁冷水输入口12连通，第五环形集箱312设置于第五水冷壁311的外周并与第五水冷壁311的上部连通，第五环形集箱312通过水冷壁输出总管313与设置于气化炉壳体1上的水冷壁蒸汽输出口13连通，第二水冷壁305围成第二空腔，第二水冷壁305的侧壁上设置有四个第一煤气出口314，第一煤气出口314的位置与第二煤气出口18的位置对应，每个第一煤气出口314与其对应的第二煤气出口18连通；第三环形集箱307、第三水冷壁308、第四水冷壁309从下至上依次设置于第二空腔内，并依次连接；第三环形集箱307通过多根集箱连接管306与第二环形集箱304连通，多根集箱连接管306均匀且间隔布置于第三环形集箱307的外周，相邻两根集箱连接管306之间的距离大于300mm，第四水冷壁309的上端与第四环形集箱310连通；第三水冷壁308、第四水冷壁309以及第五水冷壁311围成可供原料进行燃烧和气化反应的气化室，第五水冷壁311围成气化室的进料口，第三水冷壁308围成气化室的排渣口，第一水冷壁303与集箱连接管306围成与排渣口连通的气渣分离室，第二水冷壁305与第四水冷壁309围成分别与气渣分离室、第一煤气出口314连通的余热回收室，通过将余热回收室设置于气化室的外侧，使两者处于同一高度，降低了气化炉的整体高度，降低了气化炉的制造费用和气化框架土建费用，特别适合于原料处理量100吨/天左右的情况。气渣分离室位于气化室和余热回收室之间，起到高温灰渣与高温煤气分离的作用，减低了余热回收室结渣积灰的风险；水冷壁系统3的第四水冷壁309既是气化室的一部分，又是余热回收室的一部分，提高了受热面布置效率，节省了材料，降低了生产成本。

如图3所示，余热回收器4设置于余热回收室内，余热回收器4用于吸收余热回收室内高温煤气释放的热量并产生饱和蒸汽或者过热蒸汽。余热回收器4包括余热回收输入总管41、第六环形集箱42、余热回收部件44、第七环形集箱46和余热回收输出总管47，余热回收输入总管41的一端与设置于气化炉壳体1上的余热回收器输入口14连通，余热回收输入总管41的另一端通过第六环形集箱42与余热回收部件44的输入口连通，余热回收输出总管47的一端与设置于气化炉壳体1上的余热回收器输出口15连通，余热回收输出总管47的另一端通过第七环形集箱46与余热回收部件44的输出口连通。本实施例中余热回收部件44为管屏，管屏有多个，多个管屏沿第二水冷壁305的径向等距设置于第二水冷壁305的外周。余热回收器4内部的吸热介质是饱和水与饱和汽的混合物，也可以是过热蒸汽。通过利用余热回收器4既可以产生饱和蒸汽，也可以产生过热蒸汽，蒸汽品质高。

工作原理：原料和氧化剂进入气化烧嘴2，在气化烧嘴2中混合后进入气化室中发生燃烧和气化反应，生成粗煤气和高温熔融灰渣。高温熔融灰渣在气流的作用下沉积到第五水冷壁311和第四水冷壁309上，形成固态和液态的渣层，对水冷壁起到保护作用。液态渣层顺着水冷壁向下流动，和粗煤气一起通过排渣口进入气渣分离室。液态渣顺着第三水冷壁308向下直接落入渣池5。夹带灰渣的粗煤气在气渣分离室中发生分离，灰渣在重力沉降和惯性力的作用下也落入渣池5。粗煤气在气渣分离室中得到初步冷却，温度降低到灰熔融温度以下，之后通过集箱连接管306之间的空隙流入余热回收室。温度降低固化后的细灰碰撞并粘附到集箱连接管306上，团聚成大颗粒后在重力的作用下落入渣池5。经过上述三步气渣分离，进入余热回收室的粗煤气含尘量小，与余热回收室中的水冷壁和管屏受热面完成换热后，煤气依次通过第一煤气出口314和第二煤气出口18排出气化炉。水冷壁系统3和余热回收器4吸热产生饱和蒸汽或者过热蒸汽，流出气化炉可以外用。

在本发明的另一实施例中，如图6所示，本实施例以上述实施例为基础，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中余热回收部件44为盘管，盘管有多层，多层盘管水平且均匀围绕于第二水冷壁305的外周。

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，可以对之作一些修改或改进，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。