[发明专利]一种旋风换热装置及工艺

说明书

本发明属于煤气化生产技术领域，公开了一种旋风换热装置及工艺。该装置包括旋风分离罐、列管式换热器，配套的高压蒸汽加热炉、蒸汽发电机、干灰锁斗冷却器。旋风分离罐、列管式换热器为同轴安装，并且与换热器管程形成通路；本发明的有益效果在于：本发明结构简单、便于安装成型，旋风分离罐可以进行有效的气、固分离，相对于传统的水洗涤方式，可节省大量的水资源；另外，换热器可以回收含固气体大量显热，用于副产蒸汽，用来发电，产生较大的经济效益，而且有利于节能、环保。

技术领域

本发明涉及一种旋风换热装置及工艺，属于煤气化生产技术领域。

背景技术

煤气化技术是煤制油、煤制气、煤制甲醇等煤化工的龙头技术。近年来，我国具有自主知识产权的煤气化技术取得了显著的科技成果和进步；粉煤加压气化技术因其煤种适应性好、气化效率高、环保性能优越等优点从而成为工业运行的主流技术，但该技术在节能、节水、规模化效益等方面仍然存在很大发展空间，特别是气化技术的大型化领域。因此，为了支撑煤化工产业的可持续发展，开发具有自主知识产权的大规模、节能节水新型干煤粉气流床气化技术势在必行。国际上，比较成熟的气流床气化技术有：壳牌干煤粉气化技术；GSP干煤粉气化技术；科林干煤粉气化技术；GE水煤浆气化技术。国产化粉煤加压气化技术主要有航天炉、神宁炉、东方炉和二段加压气化炉。但无论是哪种粉煤气化技术，它们都是能量利用率低的激冷流程，大多采用合成气与水直接接触洗涤的方式进行除尘，由于粗合成气温度高、压力高、流速快，经洗涤后的合成气仍会夹带少许的固体颗粒进入变换工序，除尘效果并不十分理想，而且该工艺不仅合成气除灰流程长、设备投资大、洗涤水用量大，而且除尘操作仍较为复杂，在生产中带来了一些新的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中煤气化生产除尘过程中存在的流程长、设备投资大、洗涤水量大、后续处理成本高等问题，提供一种符合现代煤气化生产除尘要求的新型旋风换热装置及工艺。

本发明提供了一种旋风换热装置，包括旋风分离罐、列管式换热器，高压蒸汽加热炉、蒸汽发电机、锁斗冷却器；所述旋分离罐为由一个圆柱筒体和一个下部的圆锥筒体组成，圆柱筒体中部设有切向入口，圆锥筒体底部设有轴向出口，切向入口为高温含固气体入口，下端轴向出口为固体出口，旋风分离罐分为含固气体入口、旋流腔和废料腔，圆柱筒体内部腔室为旋流腔，圆锥筒体内部腔室为废料腔，锁斗冷却器与废料腔底部连通，锁斗冷却器带有水冷壁夹套；

列管式换热器切向入口有两个，下部为冷却介质进口，上部为冷却介质出口，列管式换热器底部为进气口，气体在列管式换热器的管程与水换热，列管式换热器顶部设有气体出口，气体出口连接进入集气腔，集气腔与外部气体管线相连接，冷却介质出口连接加热炉。

上述装置中，旋风分离罐、列管式换热器均经过耐磨衬里处理。

优选的，含固气体穿过旋风分离罐中部进入旋风分离罐，经过气、固分离后的气体向上穿过列管式换热器。

本发明提供了一种旋风换热工艺，包括以下步骤：

（1）含固气体以500~800℃的温度、3.0~7.0 MPa的压力由含固气体入口切向进入旋风分离罐内，送入圆柱筒体，在进气腔中高速旋转产生离心力，在离心力和重力共同作用下，含固气体中的固体颗粒发生离心沉降，再沿着旋风分离罐内壁面向下旋动至废料腔，最后由固体出口定时排出到锁斗冷却器；分离后的气体向中间聚集，并沿着轴向方向上旋动进入列管式换热器的管程入口；

（2）分离后的气体进入上部的列管式换热器，气体与水进行换热，换热后的气体从管程顶部进入集气腔，集气腔与外部气体管线相连接；

（3）冷却介质高压液态水从冷却介质进口进入列管式换热器底部，沿壳程从上部的冷却介质出口排出，所产高压饱和蒸汽经过加热炉继续加热后变成过热蒸汽，所产的过热蒸汽用于发电。