CN109340727A - 辐射对流一体式蒸汽发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了辐射对流一体式蒸汽发生装置，包括：壳体，壳体的顶部具有与气化腔体连接口，壳体的上部具有合成气出口；辐射废锅，辐射废锅包括：第一水冷壁，第一水冷壁设置在壳体内，第一水冷壁形成合成气下行通道；第一组水冷屏，第一组水冷屏包括多个第一水冷屏，多个第一水冷屏设置在合成气下行通道内且沿周向分布；第二水冷壁，第二水冷壁套设在第一水冷壁外，且第二水冷壁与第一水冷壁之间形成有连通合成气下行通道与合成气出口的合成气上行通道；第二组水冷屏，第二组水冷屏包括多个第二水冷屏，多个第二水冷屏设置在合成气上升通道内；排渣池，排渣池设置在壳体的下方且与壳体的底端相连。该辐射对流一体式蒸汽发生装置具有换热面积大、显热回收效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于锅炉领域，具体而言，本发明涉及辐射对流一体式蒸汽发生装置。
背景技术
一种带有辐射废锅的气化炉能消化高硫、高灰、高灰熔点煤，实现了原料煤本地化，解决山西“三高”煤的气化难题，也为全国“三高”煤综合利用、气化提供了新方法、新手段；对山西省改造传统煤化工和发展煤制天然气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工产业具有重要意义。而通过在气化炉内部设置辐射废锅装置，，在设备运行过程中，通过回收高温高压合成气热量、副产高温高压蒸汽等方式，节约燃料消耗，提高能源转换效率，从而降低了设备整体的运行成本。然而现有的辐射废锅装置存在换热面积和换热效率低等问题，因此需要进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有换热面积大，显热回收率高的辐射对流一体式蒸汽发生装置。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种辐射对流一体式蒸汽发生装置，根据本发明的实施例，该辐射对流一体式蒸汽发生装置包括：
壳体，所述壳体的顶部具有开口，所述壳体的上部具有合成气出口；
辐射废锅，所述辐射废锅包括：
第一水冷壁，所述第一水冷壁设置在所述壳体内，所述第一水冷壁形成合成气下行通道；
第一组水冷屏，所述第一组水冷屏包括多个第一水冷屏，所述多个第一水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述第一水冷屏均由所述第一水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；
第二水冷壁，所述第二水冷壁套设在所述第一水冷壁外，且所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述合成气出口的合成气上行通道；
第二组水冷屏，所述第二组水冷屏包括多个第二水冷屏，所述多个第二水冷屏设置在所述合成气上升通道内，每个所述第二水冷屏由一根蛇形管形成；
其中，所述第一水冷壁的下集箱、每个所述第一水冷屏的下集箱、所述第二水冷壁的下集箱和每个所述第二水冷屏的下集箱相连并与穿过所述壳体下部的冷却水进水管相连通；
所述第一水冷壁的上集箱、每个所述第一水冷屏的上集箱、所述第二水冷壁的上集箱和每个所述第二水冷屏的上集箱相连并与穿过所述壳体上部的冷却水出水管相连通，
排渣池，所述排渣池设置在所述壳体的下方且与所述壳体的底端相连，所述排渣池的底部具有排渣口。
由此，本发明上述实施例的辐射废锅显热回收装置的辐射废锅内具有由第一水冷壁和第二水冷壁组成的双筒式水冷壁，并分别在第一水冷壁内和第一水冷壁与第二水冷壁之间设置第一水冷屏和第二水冷屏，使得合成气首先进入合成气下行通道内与第一水冷壁和第一水冷屏换热，之后再进入合成气上升通道内与第二水冷壁和第二水冷屏换热，最后排出。因此，本发明上述实施例的辐射废锅显热回收装置通过增加了第二水冷壁和第二水冷屏，有效延长了合成气换热通道，并进一步增加了换热面积，从而显著提高了合成气显热回收效率。
另外，根据本发明上述实施例的辐射对流一体式蒸汽发生装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述多个第一水冷屏为8-24个。
在本发明的一些实施例中，每相邻两个所述第一水冷屏之间的夹角为15-45度。
在本发明的一些实施例中，每个所述第一水冷屏具有6-15根水冷管。
在本发明的一些实施例中，所述第一水冷屏与所述第一水冷壁通过鳍片相连，所述第一水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/9-1/4。
在本发明的一些实施例中，所述多个第二水冷屏为8-24个。
在本发明的一些实施例中，每个所述第二水冷屏与一个所述第一水冷屏位于同一平面内。
在本发明的一些实施例中，所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离为辐射废锅筒体的1/10-1/8。
在本发明的一些实施例中，由所述蛇形管形成的所述第二水冷屏的宽度为所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离1/10-1/2。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的辐射对流一体式蒸汽发生装置的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的辐射对流一体式蒸汽发生装置中辐射废锅的A-A水平截面俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，下面详细描述本发明实施的辐射对流一体式蒸汽发生装置，根据本发明的具体实施例，如图1所示，辐射对流一体式蒸汽发生装置1000包括：
壳体100，壳体100的顶部具有与气化腔体连接口110，壳体100的上部具有合成气出口120；
辐射废锅200，辐射废锅200包括：
第一水冷壁210，第一水冷壁210设置在壳体100内，第一水冷壁210形成合成气下行通道211；
第一组水冷屏220，第一组水冷屏220包括多个第一水冷屏221，多个第一水冷屏221设置在合成气下行通道211内且沿周向分布，每个第一水冷屏221均由第一水冷壁210向合成气下行通道211中心轴方向延伸；
第二水冷壁230，第二水冷壁230套设在第一水冷壁210外，且第二水冷壁230与第一水冷壁210之间形成有连通合成气下行通道211与合成气出口120的合成气上行通道231；
第二组水冷屏240，第二组水冷屏240包括多个第二水冷屏241，多个第二水冷屏241设置在合成气上升通道231内，每个第二水冷屏241由一根蛇形管形成；
其中，第一水冷壁210的下集箱、每个第一水冷屏220的下集箱、第二水冷壁230的下集箱和每个第二水冷屏240的下集箱相连并与穿过壳体100下部的冷却水进水管相连通；
第一水冷壁210的上集箱、每个第一水冷屏220的上集箱、第二水冷壁230的上集箱和每个第二水冷屏240的上集箱相连并与穿过壳体上部的冷却水出水管相连通，
排渣池300，排渣池300设置在壳体100的下方且与壳体100的底端相连，排渣池300的底部具有排渣口310。
由此，本发明上述实施例的辐射对流一体式蒸汽发生装置的辐射废锅200内具有由第一水冷壁210和第二水冷壁230组成的双筒式水冷壁，并分别在第一水冷壁210内和第一水冷壁210与第二水冷壁230之间设置第一水冷屏221和第二水冷屏241，使得合成气首先进入合成气下行通道211内与第一水冷壁210和第一水冷屏221换热，之后再进入合成气上升通道231内与第二水冷壁230和第二水冷屏241换热，最后排出。因此，本发明上述实施例的辐射对流一体式蒸汽发生装置通过增加了第二水冷壁230和第二水冷屏241，有效延长了合成气换热通道，并进一步增加了换热面积，从而显著提高了合成气显热回收效率。
根据本发明的具体实施例，多个第一水冷屏221设置在合成气下行通道211内且沿周向分布。具体地，多个第一水冷屏221可以均匀分布，进而可以提高换热均匀性和辐射废锅200的结构稳定性。
另外，第一水冷屏的个数可以为8-24个，具体可以根据第一水冷壁内空间大小适当增减。但是第一水冷屏的个数也不宜过多或者过少，如果过少会浪费空间降低换热面积，进而显热回收效率低；而第一水冷屏的个数设置过多则会使得成合成气下行通道211过于狭窄，进而可能会造成熔渣堵塞和挂壁，严重影响设备运行。
根据本发明的具体实施例，发明人为了避免第一水冷壁内空间大小对第一水冷屏个数的设置影响，发明人发现，如图2所示，将每相邻两个第一水冷屏之间的夹角α设置为15-45度，进而可以更加方便确定第一水冷屏的个数设置。而且通过设置上述角度可以而且通过控制每相邻两个第一水冷屏之间的夹角为15-45度还可以有效保持第一水冷屏的分布密度，使得第一组水冷屏220达到最大换热面积和最佳换热效果。另外，发明人还发现，使得每相邻两个第一水冷屏之间的夹角为15-45度还可以避免熔渣堵塞和挂壁，进而提高效益，节省成本。
根据本发明的具体实施例，每个第一水冷屏221具有6-15根水冷管。由此可以有效提高换热面积。并且第一水冷屏的水管根数还可以根据第一水冷屏由第一水冷壁向中心方向延伸的宽度不造成熔渣堵塞、挂壁和易于空间操作为准。
根据本发明的具体实施例，如图2所示，第一水冷屏221与第一水冷壁210通过鳍片相连，第一水冷屏221的宽度L1为合成气下行通道211半径R的1/9-1/4。由此可以在保证最大换热面积的同时，不会造成积灰结渣、堵塞辐射废锅通道。根据本发明的具体实施例，当合成气由合成气下行通道211通过并换热后，进入合成气上行通道231内与多个第二水冷屏241进行换热。具体地，位于合成气上行通道231内的第二水冷屏241的个数可以为8-24个，由此可以进一步增大换热面积，提高显热回收效率。
优选地，第二水冷屏241的个数可以与第一水冷屏221的个数相同。具体地，每个第二水冷屏241与一个第一水冷屏221位于同一平面内。由此可以保证合成气顺利通过，同时保证辐射废锅200的重心居中，结构更加稳定。
具体地，如图2所示，合成气上行通道231的宽度由第一水冷壁210与第二水冷壁230之间的距离H决定。根据本发明的具体示例，第一水冷壁210与第二水冷壁之间的距离H可以为辐射废锅筒体结构的1/10-1/8。由此可以保证合成气的顺利排出，若合成气上行通道231的宽度过小，则合成气不能够顺利排出，若过大则合成气下降通道水冷屏管数将减少，影响换热效率，且合成气下降通道容易结渣。
根据本发明的具体实施例，第二水冷屏由蛇形管形成，并且蛇形管的宽度L2为第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离H的1/10-1/2。由此可以在保证合成气顺利通过的同时最大限度地提高蛇形管的换热面积，进而提高显热回收率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体的顶部具有与气化腔体连接口，所述壳体的上部具有合成气出口；
辐射废锅，所述辐射废锅包括：
第一水冷壁，所述第一水冷壁设置在所述壳体内，所述第一水冷壁形成合成气下行通道；
第一组水冷屏，所述第一组水冷屏包括多个第一水冷屏，所述多个第一水冷屏设置在所述合成气下行通道内且沿周向分布，每个所述第一水冷屏均由所述第一水冷壁向所述合成气下行通道中心轴方向延伸；
第二水冷壁，所述第二水冷壁套设在所述第一水冷壁外，且所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间形成有连通所述合成气下行通道与所述合成气出口的合成气上行通道；
第二组水冷屏，所述第二组水冷屏包括多个第二水冷屏，所述多个第二水冷屏设置在所述合成气上升通道内，每个所述第二水冷屏由一根蛇形管形成；
其中，所述第一水冷壁的下集箱、每个所述第一水冷屏的下集箱、所述第二水冷壁的下集箱和每个所述第二水冷屏的下集箱相连并与穿过所述壳体下部的冷却水进水管相连通；
所述第一水冷壁的上集箱、每个所述第一水冷屏的上集箱、所述第二水冷壁的上集箱和每个所述第二水冷屏的上集箱相连并与穿过所述壳体上部的冷却水出水管相连通；
排渣池，所述排渣池设置在所述壳体的下方且与所述壳体的底端相连，所述排渣池的底部具有排渣口。
2.根据权利要求1所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，所述多个第一水冷屏为-24个。
3.根据权利要求2所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，每相邻两个所述第一水冷屏之间的夹角为15-45度。
4.根据权利要求3所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，每个所述第一水冷屏具有6-15根水冷管。
5.根据权利要求4所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，所述第一水冷屏与所述第一水冷壁通过鳍片相连，所述第一水冷屏的宽度为所述合成气下行通道半径的1/9-1/4。
6.根据权利要求1或5所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，所述多个第二水冷屏为8-24个。
7.根据权利要求6所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，每个所述第二水冷屏与一个所述第一水冷屏位于同一平面内。
8.根据权利要求7所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离为辐射废锅筒体的1/10-1/8。
9.根据权利要求8所述的辐射对流一体式蒸汽发生装置，其特征在于，由所述蛇形管形成的所述第二水冷屏的宽度为所述第二水冷壁与所述第一水冷壁之间的距离1/10-1/2。
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