CN107830750A - 煤气化炉灰渣冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤气化炉灰渣冷却器,它包括筒体,焊接在筒体两端的上封头和下封头,筒体的内腔中设有数组竖直的蛇形管束,蛇形管束以筒体的中轴线为中心沿径向呈辐射状排布,蛇形管束的进水口与环绕于下封头外部的冷却水进水箱相连通,蛇形管束的出水口与环绕于上封头外部的冷却水出水箱相连通;筒体的外壁上设有刚性环耳式支座。本发明所述的冷却器为立式结构,占地面积小;筒体内部的蛇形管束有效加大了管束与灰渣之间的换热面积,提高了换热效率;本发明中冷却器为焊接结构,与煤气化炉之间的连接部位液位焊接结构,无法兰密封,适用于带压工况,密封性能好;在使用过程中,灰渣的沉降依靠其自身的重力,不需要电机传动,降低了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及换热设备技术领域,具体的说是一种煤气化炉灰渣冷却器,能够在带压状态下干法冷却粉煤气化反应产生的高温灰渣。
背景技术
加压粉煤气化技术是先进的煤气化技术,粉煤在气化炉中燃烧产生的高温熔融灰渣需要通过换热设备进行冷却,使其温度从1000℃降低到200~300℃,否则下游设备如渣锁斗等会长期在高温条件下工作,材料的力学性能下降明显,抗腐蚀性能大幅降低,无法长期稳定运行。因此高温熔融灰渣的冷却是粉煤气化工艺中的重要环节。合理的冷却方式有以下优点:将灰渣完全冷却至工艺要求的温度范围内,延长设备的使用寿命;将灰渣的物理显热有效回收,节约能源;有效的改善了工人的工作环境。
目前行业采用的煤气化炉灰渣冷却设备包括螺旋冷渣机、滚筒式冷渣器等,这些设备的灰渣冷却效果好,但是其缺点也很明显,主要表现为:场地适应性较差,这些设备均为卧式,占地面积大,在空间布置上有一定的局限性;设备承压能力差,带压工况下故障频繁,易出现漏水、漏渣问题;需要电机传动,能耗大。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤气化炉灰渣冷却器,以解决现有的灰渣冷却设备占地面积大,承压能力不高,带压工况下故障频繁,需要电机传动,能耗大的问题。
为达到上述目的,本发明所采取的技术方案为:
一种煤气化炉灰渣冷却器,它包括筒体,焊接在筒体两端的上封头和下封头,上封头的顶端为灰渣入口,灰渣入口与煤气化炉炉渣出口接管相焊接,下封头的底端为灰渣出口,所述筒体的直径小于筒体的高度,筒体的内腔中设有数组竖直的蛇形管束,蛇形管束以筒体的中轴线为中心沿径向呈辐射状排布,蛇形管束的进水口与环绕于下封头外部的冷却水进水箱相连通,蛇形管束的出水口与环绕于上封头外部的冷却水出水箱相连通,蛇形管束中的冷却水自下而上流动,与自上而下降落的灰渣的流动方向相反;筒体的外壁上设有刚性环耳式支座。
优选的,紧邻所述筒体、上封头、下封头的外壁分别设有形状相适配的夹套筒体、夹套上封头、夹套下封头,夹套筒体、夹套上封头、夹套下封头与筒体、上封头、下封头构成夹套换热设备,夹套中充满冷却水;夹套上封头的底端与环绕在上封头外壁上的环板相连接,环板位于冷却水出水箱的上方。
优选的,所述蛇形管束包括数种径向宽度不同的蛇形换热管,径向宽度不同的换热管间隔均布。
优选的,所述换热管底部的进水管道与下封头的切入口高度不同;换热管顶部的出水管道与筒体顶部的切入口高度相同,位于下封头的底端与筒体的顶端之间,环板位于上封头的外壁底端。
优选的,每根所述换热管整体煨弯成径向长度一致的蛇型管,换热管的外壁均布金属翅片。
优选的,所述筒体的内壁上设有数个筋板,换热管的弯头处通过U型螺栓固定在筋板上。
优选的,所述上封头的灰渣入口下方吊装有分布器。
优选的,所述分布器包括一个位于灰渣入口正下方的椎顶,椎顶的底面边缘下方设有一个垂直截面为锥形的锥形圆环,锥形圆环水平悬挂在上封头的内腔中,锥形圆环底面的高度高于蛇形管束顶部的高度。
优选的,所述上封头的侧壁上设有贯穿夹套上封头、上封头的氮气吹扫口;下封头的侧壁上设有贯穿夹套下封头、下封头的氮气吹扫口。
优选的,所述筒体、下封头的侧壁上设有检修孔。
本发明的工作过程为:
当熔融的高温灰渣从灰渣入口进入上封头内腔中,灰渣在自身重力的作用下垂直向下降落,蛇形管束中的冷却水自下而上流动,与灰渣进行热交换,降落至灰渣出口的灰渣温度从1000℃降低到200-300℃,符合工况要求。
本发明的有益效果为:
(1)本发明所述的灰渣冷却器筒体的直径小于筒体的高度,冷却器为立式结构,占地面积小;筒体内部设有数组蛇形管束,管束以筒体中轴线为中心沿径向呈辐射状排布,有效加大了管束与灰渣之间的换热面积,提高了换热效率;
(2)本发明中冷却器为焊接结构,与煤气化炉之间的连接部位也为焊接结构,无法兰密封,适用于带压工况,密封性能好;
(3)本发明在使用过程中,灰渣的沉降依靠其自身的重力,不需要电机传动,降低了能耗;
(4)本发明安装在筒体内腔中的蛇形管束通过U型螺栓、筋板进行固定,使换热管能够自由伸缩,补偿温差应力,同时可承受灰渣下降过程的冲击,设备稳定性能强;
(5)安装在灰渣入口下方的分布器将灰渣均匀分散,既增加了灰渣与蛇形管束之间的接触面积,又避免了灰渣的拥堵;
(6)夹套筒体、夹套上封头、夹套下封头与筒体、上封头、下封头构成夹套换热设备,夹套中充满冷却水,进一步增加了换热面积,提高了换热效率;
(7)本发明在筒体的外壁安装刚性环耳式支座,用于支撑冷却器,增强了设备的稳定性;
(8)本发明中单根蛇形换热管煨弯整体成型,增强了换热管的密封性能,不易产生冷却水的泄漏;换热管的外壁均布翅片,增强了换热效果;
(9)本发明在筒体上设置氮气吹扫口,便于灰渣的清理,节约原材料。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是筒体中蛇形管束的结构示意图;
图3是蛇形管与筒体的连接结构示意图;
图4是图1中分布器的结构示意图;
图中:1、冷却水进水箱,2、夹套下封头,3、夹套筒体,4、筒体,5、蛇形管束,6、换热管,7冷却水出水箱,8、夹套上封头,9、分布器,901、锥顶,902、锥形圆环,10、上封头,11、氮气吹扫口,12、下封头,13、筋板,14、U型螺栓,15、刚性环耳式支座,16、环板,17、检修孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图4所示的一种煤气化炉灰渣冷却器,它包括筒体4、焊接在筒体4两端的上封头10和下封头12,上封头10的顶端为灰渣入口,灰渣入口与煤气化炉炉渣出口接管相焊接,下封头12的底端为灰渣出口,筒体4的直径小于筒体4的高度,筒体4的内腔中设有16组竖直的蛇形管束5,蛇形管束5以筒体4的中轴线为中心沿径向呈辐射状排布,蛇形管束5包括3种径向宽度不同的蛇形换热管6,径向宽度不同的换热管6间隔均布。蛇形管束5的进水口与环绕于下封头12外部的冷却水进水箱1相连通,蛇形管束5的出水口与环绕于上封头10外部的冷却水出水箱7相连通,蛇形管束5中的冷却水自下而上流动,与自上而下降落的灰渣的流动方向相反;筒体4的外壁上设有刚性环耳式支座15。
紧邻筒体4、上封头10、下封头12的外壁分别设有形状相适配的夹套筒体3、夹套上封头8、夹套下封头2,夹套筒体3、夹套上封头8、夹套下封头2与筒体4、上封头10、下封头12构成夹套换热设备,夹套中充满冷却水;夹套上封头8的底端与环绕在上封头10外壁上的环板16相连接,环板16位于冷却水出水箱7的上方。
换热管6底部的进水管道与下封头12的切入口高度不同;换热管6顶部的出水管道与筒体4顶部的切入口高度相同,位于下封头10的底端与筒体4的顶端之间,环板16位于上封头10的外壁底端。
每根换热管6整体煨弯成径向长度一致的蛇型管,换热管6的外壁均布金属翅片11。筒体4的内壁上设有数个筋板13,换热管6的弯头处通过U型螺栓14固定在筋板13上。
上封头10的灰渣入口下方吊装有分布器9。分布器9包括一个位于灰渣入口正下方的锥顶901,锥顶901的底面边缘下方设有一个垂直截面为锥形的锥形圆环902,锥形圆环902水平悬挂在上封头10的内腔中,锥形圆环902底面的高度高于蛇形管束5顶部的高度。
上封头10的侧壁上设有贯穿夹套上封头8、上封头10的氮气吹扫口11;下封头12的侧壁上设有贯穿夹套下封头2、下封头12的氮气吹扫口11。筒体4、下封头12的侧壁上设有检修孔17。
本发明的工作过程为:
当熔融的高温灰渣从灰渣入口进入上封头10内腔中,灰渣在自身重力的作用下垂直向下降落,蛇形管束5中的冷却水自下而上流动,与灰渣进行热交换,降落至灰渣出口的灰渣温度从1000℃降低到200-300℃,符合工况要求。
本发明所述的冷却器为立式结构,占地面积小;筒体内部设有数组蛇形管束,管束以筒体中轴线为中心沿径向呈辐射状排布,有效加大了管束与灰渣之间的换热面积,提高了换热效率;本发明中冷却器为焊接结构,与煤气化炉之间的连接部位液位焊接结构,无法兰密封,适用于带压工况,密封性能好;在使用过程中,灰渣的沉降依靠其自身的重力,不需要电机传动,降低了能耗。
Claims (10)
1.一种煤气化炉灰渣冷却器,它包括筒体(4)、焊接在筒体(4)两端的上封头(10)和下封头(12),上封头(10)的顶端为灰渣入口,灰渣入口与煤气化炉炉渣出口接管相焊接,下封头(12)的底端为灰渣出口,其特征在于:所述筒体(4)的直径小于筒体(4)的高度,筒体(4)的内腔中设有数组竖直的蛇形管束(5),蛇形管束(5)以筒体(4)的中轴线为中心沿径向呈辐射状排布,蛇形管束(5)的进水口与环绕于下封头(12)外部的冷却水进水箱(1)相连通,蛇形管束(5)的出水口与环绕于上封头(10)外部的冷却水出水箱(7)相连通,蛇形管束(5)中的冷却水自下而上流动,与自上而下降落的灰渣的流动方向相反;筒体(4)的外壁上设有刚性环耳式支座(15)。
2.根据权利要求1所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:紧邻所述筒体(4)、上封头(10)、下封头(12)的外壁分别设有形状相适配的夹套筒体(3)、夹套上封头(8)、夹套下封头(2),夹套筒体(3)、夹套上封头(8)、夹套下封头(2)与筒体(4)、上封头(10)、下封头(12)构成夹套换热设备,夹套中充满冷却水;夹套上封头(8)的底端与环绕在上封头(10)外壁上的环板(16)相连接,环板(16)位于冷却水出水箱(7)的上方。
3.根据权利要求1或2所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述蛇形管束(5)包括数种径向宽度不同的蛇形换热管(6),径向宽度不同的换热管(6)间隔均布。
4.根据权利要求3所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述换热管(6)底部的进水管道与下封头(12)的切入口高度不同;换热管(6)顶部的出水管道与筒体(4)顶部的切入口高度相同,位于下封头(10)的底端与筒体(4)的顶端之间,环板(16)位于上封头(10)的外壁底端。
5.根据权利要求4所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:每根所述换热管(6)整体煨弯成径向长度一致的蛇型管,换热管(6)的外壁均布金属翅片(11)。
6.根据权利要求5所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述筒体(4)的内壁上设有数个筋板(13),换热管(6)的弯头处通过U型螺栓(14)固定在筋板(13)上。
7.根据权利要求1或2所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述上封头(10)的灰渣入口下方吊装有分布器(9)。
8.根据权利要求7所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述分布器(9)包括一个位于灰渣入口正下方的椎顶(901),椎顶(901)的底面边缘下方设有一个垂直截面为锥形的锥形圆环(902),锥形圆环(902)水平悬挂在上封头(10)的内腔中,锥形圆环(902)底面的高度高于蛇形管束(5)顶部的高度。
9.根据权利要求8所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述上封头(10)的侧壁上设有贯穿夹套上封头(8)、上封头(10)的氮气吹扫口(11);下封头(12)的侧壁上设有贯穿夹套下封头(2)、下封头(12)的氮气吹扫口(11)。
10.根据权利要求9所述的煤气化炉灰渣冷却器,其特征在于:所述筒体(4)、下封头(12)的侧壁上设有检修孔(17)。
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