[发明专利]一种带有回热系统的高压粉煤气化炉

说明书

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1300℃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20％(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Prenflo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1400℃冷却到900℃，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℃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℃。