一种气化合成气除尘及显热梯级利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及显热回收技术领域，具体为一种气化合成气除尘及显热梯级利用系统。


背景技术：

2.煤炭在气化炉中发生气化反应，气化反应的产物为还原性气氛的高温高压含尘合成气，有效回收合成气中的物理显热可大大提高系统的热效率，有利于响应节能减排的要求。
3.目前，国内的气化炉显热利用系统主要有三种。第一种是采用水急冷方式冷却合成气温度，此种方式合成气的显热利用率最低。第二种是采用辐射余热锅炉+水急冷方式，此种方式的显热利用率较水急冷方式提高较多。第三种是辐射余热锅炉+对流余热锅炉方式，此种方式的显热利用率最高，但是这种结构的对流余热锅炉易积灰堵塞，另外由于合成气的气体特性，为避免低温腐蚀，对流余热锅炉出口烟气温度需保持在300℃左右，这样就会导致合成气的显热未被充分利用。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种气化合成气除尘及显热梯级利用系统，使其对流余热锅炉内不易积灰堵塞，并且提高合成气的显热利用率。
5.本实用新型具体是这样的：一种气化合成气除尘及显热梯级利用系统，与气化炉配合使用，包括：
6.辐射余热锅炉，所述辐射余热锅炉的入口与所述气化炉的出气口连通，所述辐射余热锅炉的内壁上安装有第一换热组件；
7.分配室，所述分配室的入口与所述辐射余热锅炉的出口连通，所述分配室的出料口上安装有第一灰罐；
8.旋风除尘器，所述旋风除尘器的入口与所述分配室的出气口连通，所述旋风除尘器的出料口上安装有第二灰罐，所述旋风除尘器的内壁上安装有第二换热组件；
9.第一对流余热锅炉，所述第一对流余热锅炉的入口与所述旋风除尘器的出气口连通，所述第一对流余热锅炉的内壁上安装有第三换热组件；
10.除尘清洗装置，所述除尘清洗装置的入口与所述第一对流余热锅炉的出气口连通；以及
11.第二对流余热锅炉，所述第二对流余热锅炉的入口与所述除尘清洗装置的出口连通，所述第二对流余热锅炉的内壁上安装有第四换热组件。
12.进一步地，所述第一换热组件包括第一筒形膜式水冷壁和翼型屏式水冷壁，所述第一筒形膜式水冷壁的入口集箱和出口集箱与所述翼型屏式水冷壁的入口集箱和出口集箱分别独立设置。
13.进一步地，所述分配室的出气口倾斜向下设置。
14.进一步地，所述旋风除尘器包括上筒体和下锥体，所述第二换热组件包括第二筒形膜式水冷壁和圆锥形膜式水冷壁，所述第二筒形膜式水冷壁安装在所述上筒体的内壁内，所述圆锥形膜式水冷壁安装在所述下锥体的内壁内。
15.进一步地，所述第二筒形膜式水冷壁和所述圆锥形膜式水冷壁上均敷设有耐磨耐火层。
16.进一步地，所述旋风除尘器的入口和出气口上分别安装有第一膨胀节和第二膨胀节。
17.进一步地，所述第三换热组件包括过热器、第一蒸发器和省煤器，所述过热器、所述蒸发器和所述省煤器从上至下间隔设置、且依次连通，合成气和所述第三换热组件内的换热介质分别位于所述第三换热组件的内外两侧。
18.进一步地，所述第四换热组件包括第二蒸发器，合成气和第四换热组件内的换热介质分别位于所述第四换热组件的内外两侧。
19.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种气化合成气除尘及显热梯级利用系统，能够最大限度地回收合成气中的显热，并副产大量高压蒸汽以及低压蒸汽，以提高整个系统的能源利用效率。同时通过分配室和旋风除尘器的设计，能够除去合成气中85％-90％的灰分，从而使得第一对流余热锅炉和第二对流余热锅炉内不易积灰堵塞，因此本系统非常适用于气化合成气的高温合成气显热回收和除尘。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本实用新型的流程结构示意图；
22.图2为辐射余热锅炉的结构示意图；
23.图3为第一对流余热锅炉(水管结构)的结构示意图；
24.图4为第一对流余热锅炉(火管结构)的结构示意图；
25.图5为第二对流余热锅炉(火管结构)的结构示意图。
26.图中：10-辐射余热锅炉、11-第一筒形膜式水冷壁、12-翼型屏式水冷壁、20-分配室、21-第一灰罐、22-第一阀门、30-旋风除尘器、31-第二灰罐、32-第二阀门、33-上筒体、34-下锥体、35-第二筒形膜式水冷壁、36-圆锥形膜式水冷壁、37-第一膨胀节、38-第二膨胀节、40-第一对流余热锅炉、41-过热器、42-第一蒸发器、43-省煤器、50-除尘清洗装置、60-第二对流余热锅炉、61-第二蒸发器、71-第一管道、72-第二管道、73-第三管道、74-第四管道。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种气化合成气除尘及显热梯级利用系统，与气化炉配合使用。本系统包括辐射余热锅炉10、分配室20、旋风除尘器30、第一对流余热锅炉40、除尘清洗装置50和第二对流余热锅炉60。
34.辐射余热锅炉10的入口与气化炉的出气口连通，辐射余热锅炉10的内壁上安装有第一换热组件。
35.分配室20设置在辐射余热锅炉10的下方，分配室20的入口与辐射余热锅炉10的出口连通，分配室20的出料口上安装有第一灰罐21。第一灰罐21用于收集储存分配室20的沉积灰渣，第一灰罐21的出口上安装有第一阀门22。
36.旋风除尘器30的入口与分配室20的出气口之间通过第一管道71连通，旋风除尘器30的出料口上安装有第二灰罐31。第二灰罐31用于收集储存旋风分离器的沉积灰渣，第二灰罐31的出口上安装有第二阀门32。旋风除尘器30的内壁上安装有第二换热组件。
37.第一对流余热锅炉40的入口与旋风除尘器30的出气口之间通过第二管道72连通，第一对流余热锅炉40的内壁上安装有第三换热组件。
38.除尘清洗装置50的入口与第一对流余热锅炉40的出气口之间通过第三管道73连通。
39.第二对流余热锅炉60的入口与除尘清洗装置50的出口之间通过第四管道74连通，第二对流余热锅炉60的内壁上安装有第四换热组件。
40.具体的工作过程为：从气化炉的出气口排出的合成气进入到辐射余热锅炉10，与辐射余热锅炉10内的第一换热组件进行第一次换热作业。第一次换热作业后的合成气进入到分配室20内，这时合成气中的灰分会沉积落入到第一灰罐21内，从而对合成气进行第一
次除尘作业。第一次除尘作业后的合成气通过第一管道71进入到旋风除尘器30内，这时合成气中的灰分会沉积落入到第二灰罐31内，从而对合成气进行第二次除尘作业，同时合成气还与旋风除尘器30内的第二换热组件进行第二次换热作业。第二次换热作业后，合成气的温度降至850℃以下，降低了合成气中灰分的粘结性，也降低了合成气中85％-90％灰分含量，避免后续对第一对流余热锅炉40和第二对流余热锅炉60造成磨损和积灰。
41.第二次换热作业后的合成气通过第二管道72进入到第一对流余热锅炉40内，与第一对流余热锅炉40内的第三换热组件进行第三次换热作业，第三次换热作业后合成气约300℃。第三次换热作业后的合成气进入到除尘清洗装置50内，被清洗后，洁净的合成气进入第二对流余热锅炉60，与第二对流余热锅炉60内的第四换热组件进行第四次换热作业，第四次换热作业后的合成气冷却至约200℃后排出，进入下游工艺系统。
42.本系统通过整个结构流程的设计实现了合成气的显热梯级回收利用及干式除尘，最大限度地回收合成气中所蕴含的热量，以提高整个系统的能源利用效率，非常适用于合成气的显热回收和除尘。
43.同时通过分配室20和旋风除尘器30的设计，能够除去合成气中85％-90％的灰分含量，从而使得第一对流余热锅炉40和第二对流余热锅炉60内不易积灰堵塞，因此本系统非常适用于气化合成气的高温合成气显热回收和除尘，干式除尘节约用水、实现了合成气无尘回收利用。
44.在一个实施例中，第一换热组件包括第一筒形膜式水冷壁11和翼型屏式水冷壁12，第一筒形膜式水冷壁11的入口集箱和出口集箱与翼型屏式水冷壁12的入口集箱和出口集箱分别独立设置。
45.第一筒形膜式水冷壁11和翼型屏式水冷壁12为两个独立的循环系统，在辐射余热锅炉10中，合成气与第一换热组件进行第一次换热作业，合成气可冷却充分，同时第一筒形膜式水冷壁11和翼型屏式水冷壁12内的冷却水吸热后可副产大量高压饱和蒸汽。
46.在一个实施例中，分配室20的出气口倾斜向下设置。
47.在一个实施例中，旋风除尘器30包括上筒体33和下锥体34，第二换热组件包括第二筒形膜式水冷壁35和圆锥形膜式水冷壁36，第二筒形膜式水冷壁35安装在上筒体33的内壁内，圆锥形膜式水冷壁36安装在下锥体的内壁上内。
48.在旋风除尘器30中，一方面，合成气与第二换热组件进行第二次换热作业，合成气可冷却充分，同时第二筒形膜式水冷壁35和圆锥形膜式水冷壁36内的冷却水吸热后可副产大量中压饱和蒸汽。另一方面，旋风除尘器30对合成气进行气固分离，合成气中的灰分沿着旋风除尘器30的内壁下落至第二灰罐31。其融合了除尘功能和吸热功能，提高了换热效率，减少设备尺寸。
49.在一个实施例中，第二筒形膜式水冷壁35和圆锥形膜式水冷壁36上均敷设有耐磨耐火层，以提高旋风除尘器30的耐热性。
50.在一个实施例中，旋风除尘器30的入口和出气口上分别安装有第一膨胀节37和第二膨胀节38，以补偿因温度差与机械振动引起的附加应力。
51.在一个实施例中，第三换热组件包括过热器41、第一蒸发器42和省煤器43，过热器41、蒸发器和省煤器43从上至下间隔设置、且依次连通，合成气和第三换热组件内的换热介质分别位于第三换热组件的内外两侧。
52.第三换热组件内的换热介质为冷却水，冷却水吸热后可副产大量低压饱和蒸汽。
53.第三换热组件可为水管结构(即管外为合成气，管内为冷却水)，也可以为火管结构(即管内为合成气，管外为冷却水)。
54.在一个实施例中，第四换热组件包括第二蒸发器61，合成气和第四换热组件内的换热介质分别位于第四换热组件的内外两侧。
55.第四换热组件内的换热介质为冷却水，第四换热组件采用火管结构(即管内为合成气，管外为冷却水)。
56.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。