[发明专利]辐射废锅及含其的气化炉、热量回收系统及热量回收工艺

说明书

本发明公开了一种辐射废锅及含其的气化炉、热量回收系统及热量回收工艺，辐射废锅包括：筒体水冷壁，筒体水冷壁沿辐射废锅的内壁面周向设置形成周向密封的辐射废锅空腔；多组换热单元，多组换热单元设置在辐射废锅空腔内且沿周向分布；每组换热单元包括对流段和第一辐射屏，对流段和第一辐射屏处于同一条直线上，且沿由筒体水冷壁到辐射废锅空腔的中心轴方向依次排列；每组换热单元的第一辐射屏和对流段组成长辐射屏；第一辐射屏的宽度大于对流段的宽度；宽度指的是周向的最大尺寸。本发明提供的辐射废锅能产生过热蒸汽，过热蒸汽的水冷管不易干烧，同时降低辐射废锅高度，降低投资成本。

技术领域

本发明涉及辐射废锅及含其的气化炉、热量回收系统及热量回收工艺。

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。气流床气化技术因其良好的技术指标、高处理负荷和环境友好等特点，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。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。随着对煤炭转化过程中能源利用率要求的提高，如何对出气化室的高温合成气进行有效的热量回收成为了越来越迫切需要解决的问题。

针对高温合成气显热回收，已经开发出了相应的辐射锅炉，比如GE水煤浆气化辐射废锅、多喷嘴水煤浆气化辐射废锅、晋华炉水煤浆气化辐射废锅等技术，且均实现工业运行。中国专利文献CN201110083947.X、CN 201310322452.7、CN201320708028、201520077861.X、CN201810001028.5公开了高温合成气通过辐射传热方式回收显热的方法或设备。以上现有技术，实现了高温合成气冷却，同时副产一定压力等级的饱和蒸汽。但是其是通过增设辐射屏或增加辐射废锅高度来增大辐射传热面积，以实现对高温合成气热量的有效回收，因此都存在投资高、不能副产过热蒸汽的局限性。中国专利文献CN108410510A公开了一种废锅除灰一体式煤气化炉，其将水冷壁分为上下两段，下段为蒸发段，产生饱和蒸汽，上段为过热段，产生过热蒸汽。其虽解决了不能副产过热蒸汽的局限，但是其过热段直接暴露在高温合成气的高热流密度中，其管道两侧温差很大，容易导致干烧而损坏。并且过热段和蒸发段上下设置，使得在锅炉中部必须设有进出口管道，具有设计复杂、可靠性差的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术不能副产过热蒸汽、投资成本高的缺陷，提供了一种低成本、同时能副产过热蒸汽的辐射废锅及含其的气化炉、热量回收系统及热量回收工艺。本发明提供的辐射废锅能副产过热蒸汽，相同处理能力下，本发明的辐射废锅高度较现有技术大幅降低。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种辐射废锅，其包括：

筒体水冷壁，所述筒体水冷壁沿所述辐射废锅的内壁面周向设置形成周向密封的辐射废锅空腔；

多组换热单元，所述多组换热单元设置在所述辐射废锅空腔内且沿周向分布；

每组所述换热单元包括对流段和第一辐射屏，所述对流段和所述第一辐射屏处于同一条直线上，且沿由所述筒体水冷壁到所述辐射废锅空腔的中心轴方向依次排列；

每组所述换热单元的所述第一辐射屏和所述对流段组成长辐射屏；

所述第一辐射屏的宽度大于所述对流段的宽度；

所述宽度指的是周向的最大尺寸。

本发明中，所述筒体水冷壁可采用本领域常规的辐射换热器形式，例如辐射面式或辐射管式，较佳地为辐射管式。

其中，所述辐射管式可由多根辐射管通过连接筋板连接而成。