本發(fā)明涉及煤化工節(jié)能環(huán)保設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于我國煤多油少氣貧的資源稟賦，煤炭一直是我國重要的基礎(chǔ)能源和化工原料。煤化工是煤炭清潔高效利用的重要途徑，但具有原料復雜，反應(yīng)過程高溫、高壓，處理流程長的特點，造成其能耗較高，雖然新型煤化工通過采用新工藝、新催化劑和節(jié)能設(shè)備，能耗水平與傳統(tǒng)工藝相比大幅下降，但與天然氣和石油化工相比，煤化工的高能耗已成為制約其快速發(fā)展的主要因素。

近年來，國家頒布了一系列的能源法規(guī)和相應(yīng)的煤化工標準規(guī)范，對煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴等能源轉(zhuǎn)化項目的單位產(chǎn)品能源消耗提出了準入條件。煤氣化是煤化工裝置的龍頭，其能耗占整個裝置能耗比例最大，提高煤氣化裝置的能效水平，對降低煤化工裝置的能耗具有至關(guān)重要作用。

目前，煤氣化裝置中氣化爐產(chǎn)生的高溫合成氣的冷卻主要有兩種，一種是水激冷降低合成氣出口溫度，合成氣中的高位熱均進入到黑水中，能量利用效率較低；另一種是采用廢鍋回收合成氣中的高位熱量，此方法的能量利用效率較高。廢鍋式熱量回收方式主要有以下幾種：一是殼牌煤氣化技術(shù)為代表的技術(shù)，其余熱回收裝置中無輻射廢鍋段，不能回收高位余熱，合成氣在氣化爐頂部通過合成氣激冷降低溫度，再進入對流廢鍋段，同時，合成氣帶入廢鍋中的顆粒含量較高，易造成廢鍋堵塞和磨蝕，降低其運行周期；二是以ge廢鍋式氣化為代表的技術(shù)，其設(shè)置有輻射廢鍋段，但對流廢鍋中易產(chǎn)生積灰，影響換熱效果，同時無法實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行；三是兩段式氣化技術(shù)，在氣化爐上部增加二次粉煤或水煤漿進料，通過煤與合成氣的二次反應(yīng)，降低粗合成氣溫度，然后再用輻射廢鍋回收合成氣中的熱量，二段進料的主要問題是，煤的碳轉(zhuǎn)化率偏低，廢鍋段易發(fā)生磨蝕和堵塞，影響裝置長周期穩(wěn)定運行。另外，為降低合成氣出氣化爐溫度，大部分氣化技術(shù)(ge水煤漿、se東方爐、航天爐等)均被采用。

授權(quán)公告號為cn101161792b(申請?zhí)枮?00710175473.5)的中國發(fā)明專利《一種煤氣化制合成氣過程的熱量回收工藝方法》，其中公開的煤氣化制合成氣過程的熱量回收方法，需要先將合成氣進行激冷，將合成氣溫度降低到灰熔點t1以下，然后再進入蒸汽發(fā)生器回收合成氣的余熱，最后還要經(jīng)過激冷進行除渣增濕，才能進入后續(xù)裝置。該技術(shù)造成了合成氣中的高位余熱的浪費，同時進入ⅰ段對流廢鍋中的灰含量較高，易造成蒸汽過熱器的磨蝕、腐蝕和積灰問題。

授權(quán)公告號為cn101768474b(申請?zhí)枮?01010106070.7)的中國發(fā)明專利《一種氣流床高溫粗煤氣余熱回收工藝》，其中公開方案的主要特點是：氣化爐出口的粗合成氣先用高溫時進行激冷，部分合成氣進入廢鍋，再與另一部分合成氣混合后，經(jīng)激冷除塵后進入下游裝置。該技術(shù)對合成氣的高位余熱有浪費，同時，冷熱合成氣的混合易造成材料腐蝕，工程上較難實現(xiàn)，可操作性低。

授權(quán)公告號為cn204138607u(申請?zhí)枮?01420563103.4)的中國實用新型專利《一種煤氣化余熱回收系統(tǒng)》，公開的煤氣化余熱回收系統(tǒng)主要包括了氣化爐、旋風分離器和廢熱鍋爐，其氣化爐為激冷式氣化，出氣化爐的合成氣經(jīng)過激冷直接降溫到900℃以下，浪費高位熱能。

授權(quán)公告號為cn204550484u(申請?zhí)枮?01520124087.3)的中國實用新型專利《一種帶高溫熱回收裝置的激冷流程氣化爐》，其中公開的方案僅僅采用輻射廢鍋回收高位熱能，需要將900℃的高位合成氣直接激冷至200℃左右，浪費能量較多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能夠回收高溫合成器中的高位余熱、分離出合成器中的固體顆粒的煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)，包括氣化爐、高溫旋風分離器和對流廢鍋，所述高溫旋風分離器的出氣口與所述對流廢鍋的進氣口相連接，所述高溫旋風分離器的下部具有出灰口，其特征在于：還包括位于所述氣化爐下方的輻射廢鍋以及設(shè)置在所述輻射廢鍋下方的激冷裝置，所述輻射廢鍋的進氣口與所述氣化爐的出氣口相連通，所述輻射廢鍋具有通過一內(nèi)筒相隔離的內(nèi)通道和圍設(shè)在所述內(nèi)通道外的環(huán)隙通道，所述內(nèi)通道和環(huán)隙通道的底部相連通，所述內(nèi)筒和環(huán)隙通道的外壁均采用水冷壁，所述輻射廢鍋的出氣口開設(shè)在所述環(huán)隙通道的外壁上，所述輻射廢鍋的出氣口與所述高溫旋風分離器的進氣口相連接。

優(yōu)選地，所述內(nèi)筒采用盤管水冷壁，所述環(huán)隙通道的外壁采用螺旋盤管水冷壁。

優(yōu)選地，所述環(huán)隙通道的外壁外還圍設(shè)有耐火保溫層。

簡單地，所述氣化爐、輻射廢鍋均設(shè)置在一個承壓殼體內(nèi)，所述耐火保溫層設(shè)置在所述螺旋盤管水冷壁和承壓殼體之間；

所述承壓殼體的下部形成有渣池，所述渣池位于所述輻射廢鍋的下方，所述激冷裝置設(shè)置在所述內(nèi)筒的底部或者渣池的上部。

優(yōu)選地，所述激冷裝置包括多個激冷噴頭，所述激冷噴頭的噴射方向與水平面之間的夾角為－40°～40°。

優(yōu)選地，所述對流廢鍋包括相連通的ⅰ段對流廢鍋和ⅱ段對流廢鍋，所述ⅰ段對流廢鍋的進氣口與所述高溫旋風分離器的出氣口相連接。

可選擇地，所述ⅰ段對流廢鍋為蒸汽過熱器或高壓蒸汽發(fā)生器，所述ⅱ段對流廢鍋包括多段廢鍋。

可選擇地，所述高溫旋風分離器的出氣口與所述ⅰ段對流廢鍋設(shè)置在頂部的進氣口相連接，所述ⅰ段對流廢鍋設(shè)置在底部的出氣口與所述ⅱ段對流廢鍋設(shè)置在頂部的進氣口相連接；

或者高溫旋風分離器的出氣口與所述ⅰ段對流廢鍋設(shè)置在底部的進氣口相連接，所述ⅰ段對流廢鍋設(shè)置在側(cè)壁上的出氣口與所述ⅱ段對流廢鍋設(shè)置在側(cè)壁上的進氣口相連接。

可選擇地，所述氣化爐為水煤漿氣化爐或者粉煤氣化爐。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)該煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)在氣化爐底部設(shè)置有輻射廢鍋，并且輻射廢鍋內(nèi)設(shè)置有兩層水冷壁，可以充分回收高溫合成氣的高位熱量，副產(chǎn)高壓蒸汽，克服了合成氣激冷帶來的能量損失，大大提高能量利用效率。

(2)該煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)只在輻射廢鍋內(nèi)筒底部設(shè)置有一套激冷裝置，由于在激冷前，合成氣中大部分高位余熱已經(jīng)被水冷壁回收利用，激冷裝置所用激冷劑量很小，還充分減少合成氣熱量損失。整個系統(tǒng)可有效回收煤熱值10～15％左右的高位熱能，用于副產(chǎn)高溫蒸汽。

(3)在輻射廢鍋和對流廢鍋之間，設(shè)置有高溫旋風分離器，分離出合成氣中的細灰，不僅可以降低進入對流廢鍋合成氣的灰含量，保證對流廢鍋長周期穩(wěn)定運行，而且可以減少下游合成氣除灰單元的負荷，減少氣化裝置黑水排放量。

可以完全回收高溫合成氣中的高位余熱，并且該煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)分離出合成氣中的固體顆粒，減少輻射廢鍋磨蝕和堵塞情況，提高廢鍋使用壽命，延長該煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)的操作周期。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中另一種連接方式的煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1和圖2所示，本實施例中的煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)，包括依次連通的氣化爐1、輻射廢鍋4、高溫旋風分離器2、對流廢鍋3，還包括激冷裝置5。

其中氣化爐1和輻射廢鍋4安裝設(shè)置在一個承壓殼體100內(nèi)，輻射廢鍋4位于氣化爐1下方，輻射廢鍋4頂部的進氣口與氣化爐1底部的出氣口直連對接。在承壓殼體100的底部形成有位于輻射廢鍋4的下方的渣池6。

氣化爐1可以根據(jù)生產(chǎn)需要選擇水煤漿氣化爐或者粉煤氣化爐。承壓殼體100內(nèi)在氣化爐1的下方設(shè)置有一內(nèi)筒41，該內(nèi)筒41將承壓殼體100內(nèi)的空間隔離為輻射廢鍋4的內(nèi)通道401和圍設(shè)在內(nèi)通道401外的環(huán)隙通道402，內(nèi)通道401和環(huán)隙通道402的通過下部相連通，輻射廢鍋4的出氣口則開設(shè)在該環(huán)隙通道402的外壁42上。其中內(nèi)筒41采用盤管水冷壁，而環(huán)隙通道402的外壁42采用螺旋盤管水冷壁，該螺旋盤管水冷壁和承壓殼體100之間填充有耐火保溫層43。

根據(jù)需要激冷裝置5設(shè)置在內(nèi)筒41的底部或者渣池6的上部。激冷裝置5包括多個激冷噴頭，各激冷噴頭可以布置在同一高度平面上，也可以布置在不同高度上。各激冷噴頭的噴射方向與水平面之間的夾角為－40°～40°。較宜地，各激冷噴頭的噴射方向相對于水平面向下傾斜5～30°。根據(jù)情況激冷裝置5中的激冷介質(zhì)可以采用低溫合成氣、水蒸氣或水。

輻射廢鍋4的出氣口與開設(shè)在高溫旋風分離器2一側(cè)的進氣口通過導管相連接，高溫旋風分離器2的底部設(shè)置有出灰口21。

對流廢鍋3包括相連通的ⅰ段對流廢鍋31和ⅱ段對流廢鍋32。其中ⅰ段對流廢鍋31的進氣口與高溫旋風分離器2設(shè)置在頂部的出氣口相連接。

根據(jù)具體的要求，高溫旋風分離器2的出氣口通過導管與ⅰ段對流廢鍋31設(shè)置在頂部的進氣口相連接，而ⅰ段對流廢鍋31設(shè)置在底部的出氣口則與ⅱ段對流廢鍋32設(shè)置在頂部的進氣口直連對接?；蛘吒邷匦L分離器2的出氣口與ⅰ段對流廢鍋31設(shè)置在底部的進氣口直連對接，ⅰ段對流廢鍋31設(shè)置在側(cè)壁上的出氣口通過導管與ⅱ段對流廢鍋32設(shè)置在側(cè)壁上的進氣口相連接。ⅱ段對流廢鍋32的出氣口則位于ⅱ段對流廢鍋32的底部。

可選擇地，ⅰ段對流廢鍋31為蒸汽過熱器或高壓蒸汽發(fā)生器，ⅱ段對流廢鍋32包括多段廢鍋。ⅰ段對流廢鍋31和ⅱ段對流廢鍋32均可采用火管式或者水管式廢鍋。

該煤氣化高位熱能回收系統(tǒng)的工作過程為：由氣化爐1產(chǎn)生的高溫高壓合成氣通過與輻射廢鍋4相連的入口進入輻射廢鍋4的內(nèi)通道401中，沿著輻射廢鍋4的內(nèi)通道401向下流動，在此過程中，通過輻射傳熱將高溫傳遞到構(gòu)成內(nèi)筒41的水冷壁管道內(nèi)的水中，產(chǎn)生高溫蒸汽，以實現(xiàn)對高位熱能的利用。在內(nèi)筒41的下部，根據(jù)情況采用灰水將合成氣激冷至900℃以下，根據(jù)需要，可以激冷至800℃或者700℃，以將合成氣中的渣充分硬化，然后廢渣則掉落至渣池6中，如此則避免自輻射廢鍋4內(nèi)通道401進入的合成氣中的渣帶入到輻射廢鍋4的環(huán)隙通道402中去。激冷后的粗合成氣進入環(huán)隙通道402，通過環(huán)隙通道402兩側(cè)的水冷壁中的水充分吸收粗合成氣中的熱量，如此可將自輻射廢鍋4出氣口流出的合成氣溫度降低650℃或600℃等750℃以下的溫度，降溫后的合成氣通過輻射廢鍋4和高溫旋風分離器2間連接的導管進入高溫旋風分離器2，高溫旋風分離器2分離出合成氣中90％以上的細灰，以減少下游流廢鍋積灰和磨蝕的風險，延長運行周期。分離出的細灰自高溫旋風分離器2的出灰口21排出。除灰后的粗合成氣先進入i段對流廢鍋3，該i段對流廢鍋3采用對流水管廢鍋，通過對流方式加熱飽和氣或水分，生產(chǎn)過熱蒸汽或飽和蒸汽。然后在i段對流廢鍋3降溫后的合成氣再進入ii段對流廢鍋3，ii段對流廢鍋3可以包含2段或者3段廢鍋，加熱ii段對流廢鍋3的鍋爐水生產(chǎn)飽和蒸汽，降溫后的合成氣最終自ii段對流廢鍋3底部的出氣口排出，排出合成氣的溫度控制在340℃左右，然后進入下游裝置。