本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉅t，具體的，本發(fā)明涉及一種既能產(chǎn)生蒸汽也能產(chǎn)生燃?xì)獠⑶覍⒄羝厥盏沫h(huán)保型燃?xì)鉅t。
背景技術(shù)：
近些年在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，環(huán)保的壓力及能源的高效利用問題越來越突出，國內(nèi)能源的消耗以煤為主，主要集中在鍋爐發(fā)電、供熱及煤化工領(lǐng)域。雖然煤粉鍋爐、流化床鍋爐、固定床煤氣化技術(shù)、流化床煤氣化技術(shù)、氣流床煤氣化技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用均得到長足的發(fā)展，技術(shù)逐步走向成熟，但對于能源的轉(zhuǎn)化效率、達(dá)標(biāo)排放、水資源消耗等仍存在一定的缺陷。對于鍋爐來說，目前大部分地區(qū)存在著分布式的小鍋爐效率低下、排放不達(dá)標(biāo)的問題；對于不同的煤氣化技術(shù)來說，存在著不同程度的能量利用率低、水耗高、廢水排放不達(dá)標(biāo)、電耗高等問題。
公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于通過產(chǎn)生燃?xì)夂驼羝⒊浞謱⑵浠厥盏娜細(xì)鉅t，不但提高了燃燒反應(yīng)過程的能量利用效率，而且降低了生產(chǎn)過程中的能源消耗。
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生燃?xì)獠⒒厥照羝娜細(xì)鉅t，其包括：燃?xì)鉅t本體，在該燃?xì)鉅t本體的內(nèi)部設(shè)置有燃燒室、輻射式換熱器和水浴式排渣室；
所述燃燒室包括第一燃燒器、第二燃燒器和第一汽水混合物出口，所述第一燃燒器包括第一燃料和氣化劑接口并且該第一燃燒器設(shè)置在燃燒室的頂部，所述第二燃燒器包括第二燃料和氣化劑接口并且該第二燃燒器設(shè)置在燃燒室的側(cè)壁上，所述第一汽水混合物出口設(shè)置在燃燒室的側(cè)壁上并且與外界連通；
所述輻射式換熱器的頂部與所述燃燒室的底部連通，并且該輻射式換熱器包括噴頭、第二汽水混合物出口和燃?xì)獬隹?，所述噴頭設(shè)置在輻射式換熱器的頂部并且沿該輻射式換熱器的周向設(shè)置，該噴頭的出口與該輻射式換熱器的內(nèi)部連通，以用于向該輻射式換熱器的內(nèi)部噴射液體或氣體；所述第二汽水混合物出口和燃?xì)獬隹诜謩e設(shè)置在輻射式換熱器的側(cè)壁上并且分別與外界連通；
所述水浴式排渣室設(shè)置在燃?xì)鉅t本體的底部，并且在該水浴式排渣室的底部設(shè)有廢水排放口。
優(yōu)選地，所述燃?xì)鉅t還包括：蒸汽過熱器和對流換熱器；所述燃?xì)獬隹谂c該蒸汽過熱器的入口連接，該蒸汽過熱器出口與該對流換熱器的入口連接。
優(yōu)選地，所述燃?xì)獬隹谠O(shè)置在輻射式換熱器的底部；所述蒸汽過熱器的頂部憑借導(dǎo)管與所述對流換熱器的頂部連接。
優(yōu)選地，所述燃燒室為水冷壁式燃燒室，在該燃燒室的內(nèi)壁和出口處設(shè)有膜式壁。
優(yōu)選地，所述輻射式換熱器的頂部與所述燃燒室的底部憑借下錐口連通；所述輻射式換熱器的內(nèi)徑大于所述燃燒室的內(nèi)徑。
優(yōu)選地，所述燃燒室的內(nèi)壁上設(shè)有耐火材料層，所述輻射式換熱器的內(nèi)壁上不設(shè)有耐火材料層。
優(yōu)選地，所述燃燒室、輻射式換熱器和水浴式排渣室同軸心布置。
優(yōu)選地，經(jīng)由所述第一燃料和氣化劑接口和第二燃料和氣化劑接口進(jìn)入到所述燃燒室進(jìn)行燃燒的燃料包括：煤粉、石油焦或焦粉。
優(yōu)選地，經(jīng)由所述第一燃料和氣化劑接口和第二燃料和氣化劑接口進(jìn)入到所述燃燒室的氣體為：純氧、富氧空氣或空氣。
優(yōu)選地，所述燃燒室內(nèi)的反應(yīng)壓力為：0～10mpa；所述燃燒室的出口處的燃?xì)鉁囟葹?200～1750℃，所述輻射式換熱器的燃?xì)獬隹谔幍娜細(xì)鉁囟刃∮?00℃。
本發(fā)明采取以上技術(shù)方案，其有以下有益效果：
(1)本發(fā)明回收高品位熱量的燃?xì)鉅t采用燃燒室和輻射式換熱器集成化的設(shè)置方式，可實現(xiàn)能量的梯級利用，并產(chǎn)出高品質(zhì)的蒸汽，減少激冷水的消耗，尤其適用于水資源匱乏的地區(qū)。
(2)水浴式排渣室出口燃料氣的溫度可通過水或氣體的噴入量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(3)燃燒反應(yīng)生成的大顆?；以M(jìn)入到水浴式排渣室中，細(xì)顆粒的飛灰以固態(tài)形式予以回收，有效減少了溶解于水浴式排渣室中的可溶性礦物質(zhì)，改善了灰渣水系統(tǒng)的水質(zhì)。
附圖說明
下文將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。為清楚起見，不同附圖中相同的部件以相同標(biāo)號示出。需要說明的是，附圖僅起到示意作用，其并不必然按照比例繪制。在附圖中：
圖1為本發(fā)明的用于產(chǎn)生燃?xì)獠⒒厥照羝娜細(xì)鉅t的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將參考所附附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，一種用于產(chǎn)生燃?xì)獠⒒厥照羝娜細(xì)鉅t，其包括：燃?xì)鉅t本體1和附屬設(shè)備，在該燃?xì)鉅t本體內(nèi)從上至下并且同軸心地設(shè)有燃燒室2、輻射式換熱器3和水浴式排渣室4。該附屬設(shè)備包括蒸汽過熱器5和對流換熱器6。
所述燃燒室2包括第一燃燒器21、第二燃燒器22和第一汽水混合物出口27，該第一燃燒器21設(shè)置在燃燒室的頂部并且在該燃燒器中設(shè)置有第一燃料和氣化劑接口，用于將燃料和氣化劑接入到燃燒室2中進(jìn)行燃燒。該第二燃燒器22為輔助燃燒器，設(shè)置在燃燒室的側(cè)壁上并且設(shè)置有第二燃料和氣化劑接口，用于調(diào)整燃燒室2中的流場。所述第一汽水混合物出口27設(shè)置在燃燒室2的側(cè)壁上并且與外界連通。
該水冷壁式燃燒室2位于燃?xì)鉅t的上部，經(jīng)過研磨干燥后的粉煤(或者石油焦或焦粉)和氣化劑通過頂部和側(cè)部的燃燒器噴射進(jìn)入到燃?xì)鉅t后，粉煤和氣化劑發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)生成主要成分為一氧化碳和氫氣的燃料氣，反應(yīng)溫度達(dá)到1200～1750℃。此時灰渣被加熱至灰熔點以上約150～200℃，受氣流的旋流作用灰渣被甩到水冷壁耐火材料的內(nèi)壁，進(jìn)而冷卻固化形成穩(wěn)定的渣層，通過“以渣抗渣”的方式有效提高了水冷壁的壽命。根據(jù)下游裝置燃料氣熱值的要求來選擇氣化劑，此燃料氣也可以用作化工原料。
具體的，燃燒室2的水冷壁由頂部膜式壁23、側(cè)面膜式壁24和渣口膜式壁25組成，通過敷設(shè)于膜式壁內(nèi)部的耐火材料形成一個完整的燃燒室，所述燃燒反應(yīng)即在燃燒室2中進(jìn)行。根據(jù)下游對產(chǎn)品的需求不同，燃燒反應(yīng)可控制在0～10mpa間調(diào)整，燃燒反應(yīng)壓力確定后燃?xì)鉅t的強(qiáng)度則按照該壓力計算，因此燃?xì)鉅t的操作壓力應(yīng)低于已確定的反應(yīng)壓力。所述的三組膜式壁分別設(shè)有下進(jìn)上出的鍋爐水連接管口，為避免膜式壁破裂時燃料氣竄入到鍋爐水中，應(yīng)控制鍋爐水壓力高于燃?xì)鉅t壓力，因此副產(chǎn)蒸汽壓力高于燃燒反應(yīng)壓力，實際生產(chǎn)中可根據(jù)工廠的需求產(chǎn)出不高于10mpa的高壓蒸汽，通過第一汽水混合物出口27從水冷壁(側(cè)壁)引出與外界連通。
所述輻射式換熱器3的頂部與所述燃燒室2的底部連通，并且該輻射式換熱器3包括有噴頭31、第二汽水混合物出口32和燃?xì)獬隹?3，所述噴頭31設(shè)置在該輻射式換熱器3的頂部并且沿?fù)Q熱器的周向設(shè)置，該噴頭31的出口與該輻射式換熱器的內(nèi)部連通，以用于向該輻射式換熱器的內(nèi)部噴射液體或氣體。所述第二汽水混合物出口32和燃?xì)獬隹?3分別設(shè)置在輻射式換熱器3的側(cè)壁上，并且第二汽水混合物出口32和燃?xì)獬隹?3分別與外界連通。
高溫燃料氣和熔融態(tài)灰渣經(jīng)渣口進(jìn)入到輻射傳熱室34，與輻射式換熱器3進(jìn)行換熱并產(chǎn)生與燃燒室水冷壁相同壓力等級的高壓蒸汽。為保持輻射段爐殼外表面溫度保持在300℃以下，在輻射式換熱器3和燃?xì)鉅t爐殼間的環(huán)腔內(nèi)通入氮氣或二氧化碳等惰性氣體，該惰性氣體經(jīng)輻射式換熱器膜式壁后與燃料氣混合后進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。
具體的，該輻射式換熱器3為膜式壁結(jié)構(gòu)，鍋爐水自輻射式換熱器3的底部通過集水管(未示出)分配后進(jìn)入到膜式壁內(nèi)，鍋爐水為自循環(huán)或泵強(qiáng)制循環(huán)模式，換熱后的汽水混合物通過頂部環(huán)管匯集后在汽包內(nèi)副產(chǎn)飽和蒸汽，該蒸汽通過過熱器提溫后可作為壓縮機(jī)組或發(fā)電汽輪機(jī)的驅(qū)動蒸汽。
進(jìn)一步的，該輻射式換熱器3通過下錐口26與燃燒室2的底部連通并且輻射式換熱器3的內(nèi)壁直徑應(yīng)遠(yuǎn)大于燃燒室2底部渣口氣流通道的直徑，避免熔融態(tài)的灰渣附著于輻射式換熱器膜式壁的內(nèi)表面。如果熔融態(tài)的灰渣粘覆在輻射式換熱器3上既會影響輻射式換熱器3的傳熱效果也會腐蝕換熱器的表面，影響換熱器的使用壽命。此外，通過輻射式換熱器換熱3后的燃料氣溫度需要從高溫降低至900℃以下，保證熔融態(tài)的灰渣全部變?yōu)楣虘B(tài)，避免堵塞后續(xù)系統(tǒng)。
此外，在氣化水冷壁和輻射式換熱器3之間設(shè)有沿周向布置的噴頭31，其噴水(氣)量與燃料氣出氣導(dǎo)管處的溫度相對應(yīng)，當(dāng)煤質(zhì)波動引起合成氣溫度上升或下降時，噴水(氣)量根據(jù)出氣溫度自動調(diào)節(jié)。根據(jù)煤粉燃燒溫度、燃料氣需要的熱值或作為原料氣需要的組分來調(diào)整噴入的水(氣)量。此外，在所述燃燒室2的內(nèi)壁上設(shè)有耐火材料層，而所述輻射式換熱器3的內(nèi)壁上不設(shè)有耐火材料層。
在燃?xì)鉅t的底部為水浴式排渣室4，其包括上部的分離室42、導(dǎo)氣管(未示出)、黑水排放口41和黑水循環(huán)管口。該水浴式排渣室4和上部的氣化水冷壁、輻射式換熱器3為同軸心設(shè)計，保證高溫燃料氣和灰渣順流而下，避免爐膛內(nèi)部局部超溫。經(jīng)輻射式換熱器3降低至900℃以下的燃料氣經(jīng)水浴式排渣室4折向后從導(dǎo)氣管進(jìn)入到附屬設(shè)備。這里，所述黑水為含固量較高或者煤灰含量較高的廢水。
具體的，高溫燃料氣和灰渣與水面接觸后，相界面處的水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)進(jìn)入到燃料氣中，隨燃料氣進(jìn)入下游附屬設(shè)備。而大顆粒的灰渣直接進(jìn)入到水浴中被快速冷卻，隨強(qiáng)制循環(huán)的黑水向下進(jìn)入灰渣緩沖罐。該過程實現(xiàn)了燃料氣與大顆?；以姆蛛x，同時避免更多的細(xì)顆?；以M(jìn)入到水浴中，可有效改善水系統(tǒng)的水質(zhì)，進(jìn)而節(jié)約水資源的消耗。
具體的，液面上方與輻射式換熱器3之間的分離室可將燃料氣折向時夾帶的小水滴進(jìn)行分離，避免黑水進(jìn)入到后續(xù)設(shè)備造成設(shè)備結(jié)垢。操作時應(yīng)嚴(yán)格控制黑水系統(tǒng)的水質(zhì)，保證黑水的硬度低于1500mg/l。具體的，導(dǎo)氣管的直徑需要根據(jù)燃料氣的總氣量進(jìn)行確定，控制導(dǎo)氣管內(nèi)的最大氣體流速不超過15m/s，為避免導(dǎo)氣管受熱損壞，在導(dǎo)氣管內(nèi)壁敷設(shè)一定厚度的耐火材料。
此外，為了充分回收利用燃?xì)獾娘@熱，可通過進(jìn)一步換熱副產(chǎn)更多的飽和蒸汽和過熱蒸汽。該燃?xì)鉅t還包括附屬設(shè)備，該附屬設(shè)備為蒸汽過熱器5和對流換熱器6，所述燃?xì)獬隹?3與該蒸汽過熱器5的入口連接，該蒸汽過熱器5出口與該對流換熱器6的入口連接。優(yōu)選地，所述燃?xì)獬隹?3設(shè)置在輻射式換熱器3的底部，所述蒸汽過熱器5的頂部通過導(dǎo)管51與所述對流換熱器6的頂部連接。
本發(fā)明是將燃燒反應(yīng)、回收高品位熱量、實現(xiàn)灰渣初步分離為一體的集成化設(shè)計。該燃?xì)鉅t的特點是煤種適應(yīng)性廣，可選用無煙煤、煙煤和褐煤等多種煤種，燃燒反應(yīng)既可以摻燒一定量的有機(jī)廢水，自身廢水排放量又相對較小，有助于全廠實現(xiàn)廢水近零排放。氣化過程副產(chǎn)的大量高品位蒸汽可替換部分鍋爐系統(tǒng)的負(fù)荷，用于驅(qū)動壓縮機(jī)組或聯(lián)產(chǎn)發(fā)電，實現(xiàn)節(jié)能減排，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
以單臺產(chǎn)氣量為50000nm3/h的燃?xì)鉅t為例，采用傳統(tǒng)激冷流程需要消耗脫鹽水80t/h(噸/小時)，且水冷壁副產(chǎn)蒸汽僅為2～5t/h，幾乎全部灰渣進(jìn)入到水系統(tǒng)后，廢水排放量達(dá)到10～70t/h。采用本發(fā)明方案后，通過輻射式換熱器和后續(xù)的熱回收設(shè)備可副產(chǎn)高品位蒸汽50t/h，系統(tǒng)補(bǔ)水可降至激冷流程的20％，廢水排放量僅為激冷流程的20％，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且流程方案可根據(jù)產(chǎn)品需要靈活調(diào)整。
雖然已示出和描述了本發(fā)明的實施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以在這些實施方案中做出改變而不偏離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求及其等價形式中限定。