[实用新型]带渣室的全热回收型合成气冷却器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带渣室的全热回收型合成气冷却器，属于煤气化及整体煤气化联合循环发电技术领域。

背景技术

气流床气化炉合成气出口温度一般在1300℃以上，出口高温合成气的显热占入炉燃料热值的20-25%左右，其余主要为CO和H₂的化学能。合成气高温显热的回收对提高整个系统的能量利用效率是非常重要的。由于采用液态排渣，高温合成气携带液态熔渣和灰滴，易引起受热面的结渣和堵塞，因此合成气的高温显热回收是非常困难的。为了有效回收合成气高温显热，必须解决液态熔渣和灰滴可能引起的受热面结渣和堵塞难题。

为了解决这一难题，现有的技术状况如下：

一些气化技术放弃了合成气的显热回收，而采用水激冷的方式将合成气冷却至200-300℃，例如GE德士古的激冷流程气化技术、西门子GSP气化技术、华东理工大学的多喷嘴气化技术等。采用这样的方式避免了高温显热回收的难题，同时水蒸汽的加入有利于后续的水汽变化反应，在化工合成领域有其特定的优势；但是这样的系统合成气显热被浪费，整体能量利用效率较低。

壳牌气化技术中，采用冷合成气回注，将气化炉出口的高温合成气激冷至约900℃以下，同时液态灰滴在激冷过程中固化，再进入对流换热器回收合成气显热，从而避免了高温段显热回收的困难。但这一方法带来的问题是由于仅利用了传热强度较小的对流传热段，因此受热面金属耗量大；另外，冷合成气的回注使得下游合成气处理量加倍，相应的设备增大，投资增加；并且冷合成气回注单元因腐蚀、磨损等问题，常带来运行故障。

西安热工院以及日本三菱的气化技术则是采用两段式气化炉，第二段给入的燃料在热合成气中的热解和气化反应是吸热反应，利用此化学反应吸热效应实现高温合成气的化学冷却，将合成气冷却至灰熔点以下，再进入对流废锅，从而避免受热面结渣。但第二段给入的燃料反应不完全，需要分离后重新送回气化炉，系统复杂程度大大增加。对于分离过程在废锅之后的三菱气化技术而言，还存在废锅内气体含尘浓度大，易粘污和磨损等问题；为解决这一问题，则设备尺寸增大，投资增加。

GE德士古废锅流程气化技术，直接采用辐射式废锅回收合成气高温段的显热，辐射式废锅置于气化炉下方。辐射废锅与气化炉的接口采用优化的流场结构，同时辐射废锅通道中心不布置受热面，以避免熔渣在受热面上凝固积聚。但实际运行中还是经常会发生结渣堵塞气流通道；同时由于结渣使得辐射废锅吸热量减少，对流废锅入口温度升高，易引起对流废锅粘结性积灰和粘污等问题。

综上所述，以上采用的方法都不能从根本上解决煤中灰渣所带来的合成气冷却器的结渣、堵塞、粘污、积灰、磨损等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了有效回收合成气高温显热，解决液态熔渣和灰滴引起的受热面结渣、堵塞、粘污、积灰和磨损问题，提供一种带渣室的全热回收型合成气冷却器，在高温合成气进入废锅前，有效的将液态熔渣和灰滴从合成气中分离，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现：一种带渣室的全热回收型合成气冷却器，包括合成气冷却器和“U”形渣室，“U”形渣室的一端与合成气冷却器连通，所述渣室的底部设出渣口。

作为一种优选方式，还包括气化反应室，气化反应室的底部出口与“U”形渣室的另一端连接相通。

作为进一步优选，在渣室转向合成气冷却器的通道内设捕渣器。

作为进一步优选，捕渣器为数排捕渣管束。

作为进一步优选，捕渣管束的管子外焊接销钉，并敷设耐火材料。

作为进一步优选，在气化反应室外设有反应室压力外壳，在“U”形渣室外设有渣室压力外壳，在合成气冷却器外设有合成气冷却器压力外壳，所述反应室压力外壳、渣室压力外壳和合成气冷却器连为一个内部相通的整体，并在环隙间充入压力平衡气体。

作为一种优选方式，所述”U”形渣室为由渣室壁面围成的U形管道；所述渣室壁面为膜式水冷壁结构或者“膜式水冷壁-销钉-耐火材料”结构。

作为一种优选方式，所述合成气冷却器由合成气冷却器壁面包围，合成气冷却器内部沿气体流动方向依次设置辐射受热面和对流受热面。

作为一种优选方式，合成气冷却器壁面为膜式水冷壁结构或者“膜式水冷壁-销钉-耐火材料”结构。

作为一种优选方式，气化反应室为由反应室壁面围成的立式筒形，气化反应室的上端或侧面设至少一个与燃料、气化剂的输送管线相连的烧嘴，气化反应室采用液态排渣，合成气和熔渣的出口位于气化反应室底部。

本实用新型中部分零件的作用如下：