CN101581446A - 一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉 - Google Patents

Abstract

一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉，它涉及一种对流废热锅炉。本发明为解决现有对流废热锅炉只能产生饱和蒸汽且蒸汽温度为250℃，不适合直接发电的问题。数个立管平行设置，且数个立管构成方筒形，相邻的两个立管之间设有连接板，管筒组件设置在锅炉本体中，两个管屏上集箱和两个管屏下集箱与管筒组件构成独立的水回路；两个过热器上集箱和两个过热器下集箱与至少两个过热器蛇形管束构成独立的水回路；两个省煤器上集箱和两个省煤器下集箱与至少一个省煤器蛇形管束构成独立的水回路，粗煤气连接管与管筒组件上的数个接管围成的筒形的外侧端面连接。本发明利用废热锅炉产生过热蒸汽，且蒸汽温度达到450℃以上，这个温度的蒸汽适合发电。

Description

一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉

技术领域

本发明涉及一种对流废热锅炉。

背景技术

在整体气化联合循环(IGCC)系统中，煤气化炉出口的粗煤气，一般都具有较高的温度，因而有大量显热能。显热的多少与气化炉型式有关，按照煤气化方式不同，一般出口合成气的温度在1000～1500℃左右。在目前技术条件下，可靠的煤气净化方法仍是低温湿法净化。为此，煤气化炉出口的粗煤气在净化前必须降温，回收其含有的大量显热能是提高能源转换效率的重要手段。显热回收系统很复杂，它可以以各种形式分布在从煤气化炉出口至燃气轮机燃烧室入口之间的整个流程中。最主要的热回收装置是位于气化炉出口的辐射废热锅炉与其后的对流废热锅炉。在这里合成气将其大部分显热传给辐射废热锅炉和对流废热锅炉中的水，产生高压或中压蒸汽。如果通过废热锅炉产生饱和蒸汽，这些蒸汽可用作气化炉的气化剂或经余热锅炉过热后送蒸汽轮机发电。如果通过废热锅炉产生过热蒸汽，这些蒸汽将可直接送入蒸汽轮机发电。公开号为CN 201028470、公开日为2008年2月27日、名称为一种对流废热锅炉的实用新型专利，该锅炉虽然能导热、传热和回收热量，但该锅炉产生的蒸汽是饱和蒸汽，当蒸汽中压为4兆帕时，产生的蒸汽温度为250℃，250℃的饱和蒸汽只能用于回收，不适合直接送入蒸汽轮机发电。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有对流废热锅炉只能产生饱和蒸汽且蒸汽温度为250℃，不适合直接送入蒸汽轮机发电的问题，提供一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉。

本发明包括锅炉本体、承压管、至少两个过热器蛇形管束、两个过热器上集箱、两个过热器下集箱、至少一个省煤器蛇形管束、两个省煤器上集箱、两个省煤器下集箱、管筒组件、两个管屏上集箱、两个管屏下集箱和粗煤气连接管，承压管设置在锅炉本体底部的外壁上，且与锅炉本体连通，锅炉本体下部的外壁上设有检修人孔，管筒组件由数个立管、数个连接板和数个接管组成，数个立管平行设置，由数个立管围成方筒形，相邻的两个立管之间通过连接板连接，数个接管设置在管筒组件上部一侧侧壁上且分别与其对应的立管相通，管筒组件设置在锅炉本体中，两个管屏上集箱设置在管筒组件的上端，两个管屏下集箱设置在管筒组件的下端，其中一半数量的立管的顶端与一个管屏上集箱连通、且底端与一个管屏下集箱连通，另一半数量的立管的顶端与另一个管屏上集箱连通、且底端与另一个管屏下集箱连通，至少两个过热器蛇形管束并排设置在管筒组件的筒形内腔中的上部，至少一个省煤器蛇形管束设置在管筒组件的筒形内腔中的下部，两个过热器上集箱设置在过热器蛇形管束的上端，两个过热器下集箱设置在过热器蛇形管束的下端，其中一个过热器蛇形管束的上端与一个过热器上集箱连通、且下端与一个过热器下集箱连通，另一个过热器蛇形管束的上端与另一个过热器上集箱连通、且下端与另一个过热器下集箱连通，两个省煤器上集箱设置在省煤器蛇形管束的上端，两个省煤器下集箱设置在省煤器蛇形管束的下端，省煤器蛇形管束中一半数量的蛇形管的上端与一个省煤器上集箱连通、且下端与一个省煤器下集箱连通，省煤器蛇形管束中另一半数量的蛇形管的上端与另一个省煤器上集箱连通、且下端与另一个省煤器下集箱连通，粗煤气连接管与数个接管围成的筒形的外侧端面连接，所述过热器蛇形管束内充有工作介质，所述管筒组件中的立管和接管内充有工作介质。

本发明具有以下有益效果：一、本发明利用废热锅炉产生过热蒸汽，且蒸汽温度达到450℃以上，这个温度的蒸汽适合直接送入蒸汽轮机发电，有利于提高整体煤气化联合循环发电系统的转换效率。二、本发明耐热膨胀性能好，传热面的传热系数大。三、本发明结构简单、紧凑、焊接缝少、流速快、停留时间短，与其他形式的废热锅炉相比较，其单位换热面积的金属消耗量较小，适应的介质操作条件较为广泛，并在废热锅炉内产生过热蒸汽，能满足工艺生产和安全运行。四、本发明在废热锅炉上直接产生要求参数的过热蒸汽，能够提高IGCC系统的循环效率。

附图说明

图1是本发明对流废热锅炉的整体结构示意图，图2是图1的左视图，图3是图2的A-A剖视图，图4是图1的B-B剖视图，图5是图2的C-C剖视图，图6是图2的D-D剖视图，图7是图2的E-E剖视图，图8是图1的I局部放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图8说明本实施方式，本实施方式包括锅炉本体1、承压管2、至少两个过热器蛇形管束4、两个过热器上集箱5、两个过热器下集箱6、至少一个省煤器蛇形管束7、两个省煤器上集箱8、两个省煤器下集箱9、管筒组件10、两个管屏上集箱11、两个管屏下集箱12和粗煤气连接管13，承压管2设置在锅炉本体1底部的外壁上，且与锅炉本体1连通，锅炉本体1下部的外壁上设有检修人孔3，管筒组件10由数个立管10-1、数个连接板10-2和数个接管10-3组成，数个立管10-1平行设置，由数个立管10-1围成方筒形，相邻的两个立管10-1之间通过连接板10-2连接，连接板10-2的两端分别与相邻的两个立管10-1焊接，数个接管10-3设置在管筒组件10上部一侧侧壁上且分别与其对应的立管10-1相通，管筒组件10设置在锅炉本体1中，两个管屏上集箱11设置在管筒组件10的上端，两个管屏下集箱12设置在管筒组件10的下端，其中一半数量的立管10-1的顶端与一个管屏上集箱11连通、且底端与一个管屏下集箱12连通，另一半数量的立管10-1的顶端与另一个管屏上集箱11连通、且底端与另一个管屏下集箱12连通，至少两个过热器蛇形管束4并排设置在管筒组件10的筒形内腔中的上部，至少一个省煤器蛇形管束7设置在管筒组件10的筒形内腔中的下部，两个过热器上集箱5设置在过热器蛇形管束4的上端，两个过热器下集箱6设置在过热器蛇形管束4的下端，其中一个过热器蛇形管束4的上端与一个过热器上集箱5连通、且下端与一个过热器下集箱6连通，另一个过热器蛇形管束4的上端与另一个过热器上集箱5连通、且下端与另一个过热器下集箱6连通，两个省煤器上集箱8设置在省煤器蛇形管束7的上端，两个省煤器下集箱9设置在省煤器蛇形管束7的下端，省煤器蛇形管束7中一半数量的蛇形管的上端与一个省煤器上集箱8连通、且下端与一个省煤器下集箱9连通，省煤器蛇形管束7中另一半数量的蛇形管的上端与另一个省煤器上集箱8连通、且下端与另一个省煤器下集箱9连通，粗煤气连接管13与数个接管10-3围成的筒形的外侧端面连接，过热器蛇形管束4内充有工作介质，管筒组件10中的立管10-1和接管10-3内充有工作介质。锅炉本体1为承压密封结构，承受压力＞4.0MPa。两个管屏上集箱11和两个管屏下集箱12与管筒组件10构成独立的水回路；两个过热器上集箱5和两个过热器下集箱6与至少两个过热器蛇形管束4构成独立的水回路；两个省煤器上集箱8和两个省煤器下集箱9与至少一个省煤器蛇形管束7构成独立的水回路。使用时，两个管屏上集箱11通过过热蒸汽管道与汽包连通，两个管屏下集箱12通过管道与给水管道连接，两个省煤器下集箱9与给水管道连接，两个省煤器上集箱8通过另外的省煤器引出管道与汽包连通，两个过热器上集箱5通过过热蒸汽管道与主蒸汽管道相连，两个过热器下集箱6通过饱和蒸汽管道与汽包连通，过热器蛇形管束4内的水由下至上流动，直接进入两个过热器上集箱5。管筒组件10内腔的工质为粗煤气，管筒组件10外壁与锅炉本体1内壁形成的内腔的工质为氮气，粗煤气的温度高于氮气的温度。检修人孔3便于及时检修以排除系统故障。管筒组件10内的工作介质温度等于或者低于过热器蛇形管束4内工质的工作压力对应的饱和温度。

具体实施方式二：本实施方式的过热器蛇形管束4内的工作介质为过热蒸汽，其温度大于其工作压力下的饱和温度。这样设计可以增加过热器蛇形管束4的过热面积，使过热蒸汽出口温度升高，从而提高了发电能力。其它方法与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式的所述管筒组件10中的立管10-1和接管10-3内的工作介质为水或者水和水蒸汽的混合物。这样设计为吸收管筒组件10的筒形内腔中的粗煤气的显热。其它方法与具体实施方式一相同。

本发明的工作过程：粗煤气经粗煤气连接管13进入管筒组件10的方筒形内腔中，粗煤气连接管13入口的粗煤气的温度约为500～700℃，之后粗煤气沿方筒形的管筒组件10内腔向下流动，将过热器蛇形管束4上的过热器蛇形管、省煤器蛇形管束7上的省煤器蛇形管和管筒组件10上的立管10-1中的水加热，达到或者接近饱和温度，同时使过热器蛇形管束4上的过热器蛇形管中的水蒸汽吸热变成满足要求的过热蒸汽，最后粗煤气从锅炉本体1下端的承压管2排出，温度降低至350℃左右，流向粗煤气净化系统。系统给水分别通过给水管道进入两个管屏下集箱12和两个省煤器下集箱9，管屏下集箱12分配进入各立管10-1向上进行换热，省煤器下集箱9分配进入省煤器蛇形管束7上的各省煤器蛇形管向上进行换热，将欠饱和参数下的给水加热至饱和温度及饱和温度以下温度，然后通过两个管屏上集箱11和两个省煤器上集箱8引出送入汽包；经过汽包汽水分离的饱和蒸汽通过饱和蒸汽管道送入两个过热器下集箱6，进入过热器蛇形管束4换热产生过热蒸汽，最后汇集到两个过热器上集箱5通过过热蒸汽管道送入主蒸汽管道。

本发明达到的性能如下：

1、散热损失＜0.4％；

2、维修周期＞1年；

3、可用率＞98％。

Claims (3)

1、一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉，所述锅炉包括锅炉本体(1)和承压管(2)，承压管(2)设置在锅炉本体(1)底部的外壁上，且与锅炉本体(1)连通，锅炉本体(1)下部的外壁上设有检修人孔(3)，其特征在于：所述锅炉还包括至少两个过热器蛇形管束(4)、两个过热器上集箱(5)、两个过热器下集箱(6)、至少一个省煤器蛇形管束(7)、两个省煤器上集箱(8)、两个省煤器下集箱(9)、管筒组件(10)、两个管屏上集箱(11)、两个管屏下集箱(12)和粗煤气连接管(13)，管筒组件(10)由数个立管(10-1)、数个连接板(10-2)和数个接管(10-3)组成，数个立管(10-1)平行设置，由数个立管(10-1)围成方筒形，相邻的两个立管(10-1)之间通过连接板(10-2)连接，数个接管(10-3)设置在管筒组件(10)上部一侧侧壁上且分别与其对应的立管(10-1)相通，管筒组件(10)设置在锅炉本体(1)中，两个管屏上集箱(11)设置在管筒组件(10)的上端，两个管屏下集箱(12)设置在管筒组件(10)的下端，其中一半数量的立管(10-1)的顶端与一个管屏上集箱(11)连通、且底端与一个管屏下集箱(12)连通，另一半数量的立管(10-1)的顶端与另一个管屏上集箱(11)连通、且底端与另一个管屏下集箱(12)连通，至少两个过热器蛇形管束(4)并排设置在管筒组件(10)的筒形内腔中的上部，至少一个省煤器蛇形管束(7)设置在管筒组件(10)的筒形内腔中的下部，两个过热器上集箱(5)设置在过热器蛇形管束(4)的上端，两个过热器下集箱(6)设置在过热器蛇形管束(4)的下端，其中一个过热器蛇形管束(4)的上端与一个过热器上集箱(5)连通、且下端与一个过热器下集箱(6)连通，另一个过热器蛇形管束(4)的上端与另一个过热器上集箱(5)连通、且下端与另一个过热器下集箱(6)连通，两个省煤器上集箱(8)设置在省煤器蛇形管束(7)的上端，两个省煤器下集箱(9)设置在省煤器蛇形管束(7)的下端，省煤器蛇形管束(7)中一半数量的蛇形管的上端与一个省煤器上集箱(8)连通、且下端与一个省煤器下集箱(9)连通，省煤器蛇形管束(7)中另一半数量的蛇形管的上端与另一个省煤器上集箱(8)连通、且下端与另一个省煤器下集箱(9)连通，粗煤气连接管(13)与数个接管(10-3)围成的筒形的外侧端面连接，所述过热器蛇形管束(4)内充有工作介质，所述管筒组件(10)中的立管(10-1)和接管(10-3)内充有工作介质。

2、根据权利要求1所述的一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉，其特征在于：所述过热器蛇形管束(4)内的工作介质为过热蒸汽。

3、根据权利要求1或2所述的一种产生过热蒸汽的对流废热锅炉，其特征在于：所述管筒组件(10)中的立管(10-1)和接管(10-3)内的工作介质为水或者水和水蒸汽的混合物。

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