[发明专利]水冷壁衬里及包含其的辐射废锅和气化炉

说明书

本发明公开了一种水冷壁衬里及包含其的辐射废锅和气化炉。所述水冷壁衬里包括筒体水冷壁，筒体水冷壁周向设置形成辐射废锅炉膛；多组换热单元，多组换热单元设置在辐射废锅炉膛内且沿周向分布；每组换热单元包括鳍片水冷壁Ⅰ和至少一组鳍片水冷壁Ⅱ；鳍片水冷壁Ⅰ沿由筒体水冷壁到辐射废锅炉膛的中心轴方向分布；鳍片水冷壁Ⅱ周向设置且与鳍片水冷壁Ⅰ交叉。本发明提供的水冷壁衬里在相同换热量下，能有效降低废锅和气化炉的高度，同时有效减少水冷壁积灰，提高水冷壁的长周期运行效率。

技术领域

本发明涉及一种水冷壁衬里及包含其的辐射废锅和气化炉。

背景技术

煤炭在现阶段仍是我国的重要基础能源和原料。近年来，我国现代煤化工产业发展迅速，以气流床煤气化为代表的煤炭清洁高效利用技术是发展现代煤化工产业的核心技术和龙头技术。我国在煤气化技术基础研究、技术开发、工程示范与应用等方面成绩显著，开发了以多喷嘴对置式水煤浆气化技术等为代表的大型煤气化技术，可满足多元化煤化工产品对气化技术的需求，对保障国家能源安全发挥了重要作用。

气流床煤气化技术主要包括激冷流程、废锅流程、废锅-激冷联合流程(亦即半废锅流程)，其中，激冷流程应用最为广泛且装置投资低，由于气化炉产生的高温合成气在激冷后水气比较高，可满足全变换的蒸汽需要，该流程工艺主要应用于煤制合成氨、煤制氢等产业。废锅流程能源利用率高，通过设置在气化炉燃烧室出口的辐射废锅和对流废锅充分回收高温合成气热量，但因设备庞大且装置复杂，其一次投资较高，主要应用于IGCC发电等行业。半废锅流程气化技术的开发介于激冷流程和废锅流程之间，既可以提高能源利用效率又可以适当降低设备投资，对于煤制甲醇、煤制油F-T合成等采用部分变换工艺的行业以及电力行业更为适用，应用前景较为广阔。

目前，关于半废锅气化技术的开发，国内的多喷嘴对置式煤气化技术、晋华炉气化技术等已完成了工程示范。半废锅气化炉在运行过程中除面临水冷壁表面易积灰、结渣等问题外，辐射废锅尺寸大、设备高度高也是半废锅气化技术的一项短板，这也是该类型装置投资增加的主要原因。半废锅气化炉与传统激冷型气化炉相比，相当于将激冷型气化炉的气化/燃烧室与激冷室两部分分开后，在原气化炉中部加入辐射废锅，变成由气化/燃烧室、辐射废锅和激冷室三部分组成。以单炉日处理煤2000吨级气化炉为例，半废锅流程气化炉较激冷流程气化炉高度增加约20米，气化框架高度也相应增加，导致气化炉本体和气化框架工程造价同时增加。若可以在保障热量有效回收的基础上进一步降低设备高度，对提高该技术的竞争优势具有重要意义。

在辐射废锅内部增设水冷壁，以增加单位体积废锅的换热面积，强化换热效果，这在本领域技术人员而言，是比较容易实现，但是水冷壁的增加会造成水冷壁间距缩小，很容易形成积灰、挂渣、架桥等现象，影响辐射废锅长期运行的换热效率。当前急需开发一种既能强化换热效果、降低废锅高度，又能减少水冷壁积灰等问题的水冷壁结构。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术半废锅气化炉单位体积内热量回收效率不高、设备尺寸大、高度太高，水冷壁易积灰导致换热效率下降的缺陷，提供了一种水冷壁衬里及包含其的辐射废锅和气化炉。本发明提供的水冷壁衬里在相同换热量下，能有效降低废锅和气化炉的高度，同时有效减少水冷壁积灰，提高水冷壁的长周期运行效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种水冷壁衬里，其包括：

筒体水冷壁，所述筒体水冷壁周向设置，形成辐射废锅炉膛；

多组换热单元，所述多组换热单元设置在所述辐射废锅炉膛内且沿周向分布；

每组所述换热单元包括鳍片水冷壁Ⅰ和至少一组鳍片水冷壁Ⅱ；

所述鳍片水冷壁Ⅰ沿由所述筒体水冷壁到所述辐射废锅炉膛的中心轴方向分布；

所述鳍片水冷壁Ⅱ周向设置且与所述鳍片水冷壁Ⅰ交叉；