[发明专利]一种辐射废锅系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种辐射废锅系统及其工作方法，本发明辐射废锅系统包括外壳、辐射废锅和吹扫组件，合成气/燃气和熔渣从辐射废锅上部入口进入辐射废锅，通过辐射废锅进行换热后，合成气/燃气经合成气/燃气出口排出，熔渣从辐射废锅下部出口排出；使用吹扫组件对辐射废锅内径向水冷壁进行吹扫。本发明的辐射废锅系统能通过辐射传热，实现高温气体显热回收；通过设置吹扫组件等手段，可以实现辐射废锅运行中水冷壁表面积灰进行有效清除，同时实现高效辐射换热、水冷壁面积灰或结渣的吹扫。提高了辐射废锅的热回收效率和安全长周期稳定运行水平。

技术领域

本发明涉及一种高温合成气/燃气高温显热回收装置，具体涉及一种辐射废锅系统及其工作方法。

背景技术

煤炭气化过程是以氧气(空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂，通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为合成气/可燃性气体的工艺过程，煤气化工艺可分为固定床常压(加压)气化工艺、流化床煤气化工艺和气流床煤气化工艺，其中气流床气化技术因其良好的技术指标、高处理负荷和环境有好等特点，成为当今煤炭气化的主流技术。

气流床气化工艺特点是高温，即利用纯氧/氧化剂与煤发生部分氧化反应，使得煤中的大部分可燃物在～1300℃的高温下转化为合成气/可燃气。为了提高气化反应速率，同时确保气化炉液态排渣，大部分工业化运行的气流床气化工艺的气化温度控制在灰熔点(FT)以上50～100℃。在如此高的温度下，出气化炉的高温合成气/燃气含有大量高品位显热。目前对高温合成气/燃气含有大量高品位显热的利用方式主要有全激冷流场(如多喷嘴全激冷、GE全激冷、GSP、科林、HT-L等气化技术)、辐射废锅+激冷流程(如多喷嘴半废锅、清华炉等)、激冷+对流废锅(如Shell、E-Gas、TPRI两段炉等)和全废锅流程(如GE全废锅)等工艺。对于以需要变换反应的化工品生产工艺，辐射+激冷流程具有较大的优势，而激冷+对流废锅流程因需要大量的激冷气使得系统能耗较高。从上面分析可以看出，辐射废锅是气流床气化工艺中高温合成气/燃气显热回收的关键装备。

关于辐射废锅，发明专利CN201110083947.X公开了一种底部带有调节激冷气的双筒型辐射废锅，可通过内容底部增加激冷装置来调控外筒操作条件；发明专利CN201310322452.7公开了一种底部带溢流水膜固化熔渣的辐射废锅；实用新型专利CN201320708028公开了一种不带缩口的直筒型辐射废锅，底部气体直接进入等径的激冷室。实用新型专利CN201520077861.X公开了一种带辐射屏(径向水冷壁)的辐射废锅；发明专利CN201610687492.5和CN201710240395.6也公开了一种带辐射屏(径向水冷壁)显热辐射回收装置，其中出辐射废锅的合成气直接通过水激冷后进入下游除尘单元；发明专利CN201810001028.5也公开了一种带辐射屏(径向水冷壁)显热辐射回收装置，不同的是在其下锥段增加了一个喷水环，用于冷却后的合成气喷淋冷却和熔渣固化。上述专利所涉及的均是合成气上进下出，发明专利CN201711114639.2公开了一种下进上出辐射废锅，其也设有径向辐射屏。

从以上公开专利可以看出，辐射废锅的原理均为利用高温合成气的热辐射对较低温度的膜式水冷壁(包括径向水冷壁)径向传热，降低合成气温度，副产蒸汽，其中区别仅仅在于辐射废锅下部的激冷方式。然而，在工业运行中，制约辐射废锅长周期稳定运行的是水冷管表面的结渣或积灰。与锅炉一样，其壁面结渣或积灰直接影响到壁面换热性能和系统安全运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中辐射废锅水冷管表面易结渣、积灰的缺陷，提供了一种具备吹扫功能的辐射废锅系统及其工作方法，同时实现高效辐射换热、水冷壁面积灰或结渣的吹扫。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种辐射废锅系统，其包括：

外壳，所述外壳上设有合成气/燃气出口，所述外壳内部布置有辐射废锅和吹扫组件；