CN109794211B - 高温反应器及其换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温反应器的换热系统和具有该换热系统的高温反应器。所述用于高温反应器的换热系统包括：热管蒸发器，所述热管蒸发器具有第一冷却水进口和第一水蒸汽出口；和用于冷凝水蒸汽的冷凝器，所述冷凝器具有水蒸汽进口和冷凝水出口，所述冷凝水出口与所述第一冷却水进口连通，所述冷凝水出口位于所述第一冷却水进口的上方，所述水蒸汽进口与所述第一水蒸汽出口连通。根据本发明实施例的换热系统具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备领域，具体地，涉及用于高温反应器的换热系统，还涉及具有该换热系统的高温反应器。
背景技术
干粉状固体燃料(例如粉煤)气化以其冷煤气效率高、反应速度快、耗水耗氧量低，日益成为煤炭等固体燃料气化的主流技术。干煤粉气化发生在1400摄氏度-1700摄氏度、压力一般不高于4MPag条件下。为了保护设备免于高温损坏，采用水冷壁对气化炉等设备进行保护。
目前，气化炉等设备所用的水冷壁按换热管结构分为竖直管膜式和盘管式两种。
专利申请200780037041.6公开了气化反应器的竖直管膜式水冷壁，管与管之间采用鳍片或扁钢连接，为保证冷却水在各管内均匀分布，在每根管入口采用了限流孔板，阻力较大。而且，为避免冷却水的气化率过大而造成换热管干板，换热管内的冷却水采用强制循环，水的气化率通常<2％，所需冷却水量较大。循环冷却水采用饱和水，出于安全考虑，水冷壁内的水压通常比气化压力高1～1.5MPa。对于运行在4MPag的气化反应器，循环冷却水的压力通常在5.5MPag，采用高压增加了管道、汽包设备等的设备投资。
GSP、HT-L等气化炉的水冷壁采用盘管结构，为避免气泡在盘管内聚集造成死区，往往采用冷却水强制循环。弯管内阻力较竖直管大，为克服大通量水流动阻力，上述两类水冷壁操作均需配置循环水泵，增加了设备投资与运行成本。循环冷却水的气化率通常<2％，冷却水利用率及换热效率较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供用于高温反应器的换热系统和具有该换热系统的高温反应器，该用于高温反应器的换热系统具有冷却水气化率高、换热效率高的优点。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于高温反应器的换热系统，所述用于高温反应器的换热系统包括：热管蒸发器，所述热管蒸发器具有第一冷却水进口和第一水蒸汽出口；和用于冷凝水蒸汽的冷凝器，所述冷凝器具有水蒸汽进口和冷凝水出口，所述冷凝水出口与所述第一冷却水进口连通，所述冷凝水出口位于所述第一冷却水进口的上方，所述水蒸汽进口与所述第一水蒸汽出口连通。
根据本发明实施例的用于高温反应器的换热系统通过设置换热效率极高的热管蒸发器，从而可以极大地提高热管蒸发器内的冷却水的气化率，由此可以极大地提高换热系统的换热效率。由于热管蒸发器内的冷却水的气化率可以接近100％，因此与现有的水冷壁相比，根据本发明实施例的换热系统的可以极大地减小冷却水流量。具体地，现有的竖直管膜式水冷壁的冷却水流量大约为700吨/小时，而根据本发明实施例的换热系统的冷却水流量仅为大约9.4吨/小时，极大地降低了运行成本。
根据本发明实施例的换热系统通过使冷凝水出口位于第一冷却水进口的上方，从而可以使冷却水在自身重力的作用下流到热管蒸发器内。
由于热管蒸发器不存在未与冷却水接触的干板且冷却水可以自动地进入到热管蒸发器内，因此根据本发明实施例的换热系统无需设置用于强制冷却水流动的水泵，从而可以极大地降低设备投资和运行成本。而且，根据本发明实施例的换热系统也无需设置用于促进冷却水均匀分布的限流孔板等大压降组件，从而不仅可以极大地降低设备投资和运行成本，而且可以极大地降低换热系统的压降。
因此，根据本发明实施例的换热系统具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低的优点。
优选地，所述热管蒸发器包括：环形的冷却水分配器，所述冷却水分配器具有所述第一冷却水进口以及多个冷却水分配口，多个所述冷却水分配口沿所述冷却水分配器的周向间隔开地设置，每个所述冷却水分配口与所述第一冷却水进口连通；环形的蒸汽收集器，所述蒸汽收集器具有所述第一水蒸汽出口以及多个水蒸汽分配口，多个所述水蒸汽分配口沿所述蒸汽收集器的周向间隔开地设置，每个所述水蒸汽分配口与所述第一水蒸汽出口连通；和多个热管，多个所述热管间隔开地设置，多个所述热管的下端口一一对应地与多个所述冷却水分配口相连，多个所述热管的上端口一一对应地与多个所述水蒸汽分配口相连。
优选地，每个所述热管包括管体和设在所述管体的内周壁上的吸液芯层。
优选地，相邻两个所述热管之间设有鳍片以便形成膜式壁，或者，所述换热系统进一步包括环形的金属板，多个所述热管设在所述金属板上以便形成膜式壁。
优选地，每个所述热管的外周壁的朝向所述热管蒸发器的中部的部分上设有耐火涂层。
优选地，每个所述热管的外周壁的朝向所述热管蒸发器的中部的所述部分上设有多个铆钉或多个梢钉，每个所述铆钉或每个所述梢钉伸入所述耐火涂层内。
优选地，所述冷凝器为管壳式换热器，所述冷凝器具有用于经过水蒸汽和冷却水中的一个的管程以及用于经过水蒸汽和冷却水中的另一个的壳程。
优选地，所述冷凝器包括：壳体，所述壳体内具有容纳腔，所述水蒸汽进口设在所述壳体的上部，所述冷凝水出口设在所述壳体的下部，所述壳体上还设有第二冷却水进口和第二水蒸汽出口；沿上下方向间隔开的上隔板和下隔板，所述上隔板和所述下隔板中的每一个的边沿与所述容纳腔的壁面相连，所述上隔板与所述容纳腔的壁面之间限定出与所述水蒸汽进口连通的上腔室，所述下隔板与所述容纳腔的壁面之间限定出与所述冷凝水出口连通的下腔室，所述上隔板、所述下隔板与所述容纳腔的壁面之间限定出与所述第二冷却水进口和所述第二水蒸汽出口连通的中腔室，其中所述上隔板上设有多个上通孔，所述下隔板上设有多个下通孔；以及多个换热管，多个所述换热管设在所述中腔室内，多个所述换热管的上端口一一对应地与多个所述上通孔相连，多个所述换热管的下端口一一对应地与多个所述下通孔相连。
优选地，所述冷凝器进一步包括多个折流挡板，多个所述折流挡板沿上下方向间隔开地设在所述中腔室内，相邻两个所述折流挡板在水平面上的投影部分重合，优选地，每个所述换热管的外周壁上设有翅片。
本发明第二方面提供高温反应器，所述高温反应器包括：外壳，所述外壳内具有高温室；和换热系统，所述换热系统为根据本发明第一方面所述的用于高温反应器的换热系统，其中所述换热系统的热管蒸发器设在所述高温室内，所述换热系统的冷凝器设在所述外壳的外部，优选地，所述高温反应器为气化炉或燃烧器，更优选地，所述热管蒸发器构成所述高温室的壁面。
根据本发明实施例的高温反应器具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低的优点。
附图说明
图1是根据本发明实施例的高温反应器的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的换热系统的热管蒸发器的结构示意图；
图3是图2的沿A-A方向的剖视图；
图4是图2的沿B-B方向的剖视图；
图5是图2的沿C-C方向的剖视图；
图6是根据本发明实施例的换热系统的热管的结构示意图；
图7是根据本发明实施例的换热系统的冷凝器的结构示意图；
图8是根据本发明实施例的换热系统的换热管的结构示意图。
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。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。
下面参考附图描述根据本发明实施例的用于高温反应器1的换热系统10。如图1-图8所示，根据本发明实施例的用于高温反应器1的换热系统10包括热管蒸发器110和用于冷凝水蒸汽的冷凝器120。
热管蒸发器110具有第一冷却水进口1111和第一水蒸汽出口1121。冷凝器120具有水蒸汽进口1212和冷凝水出口1213，冷凝水出口1213与第一冷却水进口1111连通，冷凝水出口1213位于第一冷却水进口1111的上方，水蒸汽进口1212与第一水蒸汽出口1121连通。
根据本发明实施例的用于高温反应器1的换热系统10通过设置换热效率极高的热管蒸发器110，从而可以极大地提高热管蒸发器110内的冷却水的气化率，由此可以极大地提高换热系统10的换热效率。由于热管蒸发器110内的冷却水的气化率可以接近100％，因此与现有的水冷壁相比，根据本发明实施例的换热系统10的可以极大地减小冷却水流量。具体地，现有的竖直管膜式水冷壁的冷却水流量大约为700吨/小时，而根据本发明实施例的换热系统10的冷却水流量仅为大约9.4吨/小时，极大地降低了运行成本。
根据本发明实施例的换热系统10通过使冷凝水出口1213位于第一冷却水进口1111的上方，从而可以使冷却水在自身重力的作用下流到热管蒸发器110内。
由于热管蒸发器110不存在未与冷却水接触的干板且冷却水可以自动地进入到热管蒸发器110内，因此根据本发明实施例的换热系统10无需设置用于强制冷却水流动的水泵，从而可以极大地降低设备投资和运行成本。而且，根据本发明实施例的换热系统10也无需设置用于促进冷却水均匀分布的限流孔板等大压降组件，从而不仅可以极大地降低设备投资和运行成本，而且可以极大地降低换热系统10的压降。
因此，根据本发明实施例的换热系统10具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低等优点。
如图1-图8所示，在本发明的一些实施例中，换热系统10可以包括热管蒸发器110和用于冷凝水蒸汽的冷凝器120。
如图2-图5所示，热管蒸发器110可以包括环形的冷却水分配器111、环形的蒸汽收集器112和多个热管113。
冷却水分配器111具有第一冷却水进口1111以及多个冷却水分配口，多个该冷却水分配口沿冷却水分配器111的周向间隔开地设置，每个该冷却水分配口与第一冷却水进口1111连通。蒸汽收集器112具有第一水蒸汽出口1121以及多个水蒸汽收集口，多个该水蒸汽收集口沿蒸汽收集器112的周向间隔开地设置，每个该水蒸汽收集口可以与第一水蒸汽出口1121连通。其中，冷却水分配器111的周向可以与蒸汽收集器112的周向相同。
热管113可以间隔开地设置，多个热管113的下端口可以一一对应地与多个该冷却水分配口相连，多个热管113的上端口可以一一对应地与多个该水蒸汽收集口相连。换言之，热管113的数量、该冷却水分配口的数量和该水蒸汽收集口的数量可以相等，一个热管113的下端口可以与一个该冷却水分配口相连，一个热管113的上端口可以与一个该水蒸汽收集口相连。
通过设置多个热管113，从而可以进一步提高换热系统10的换热效率，由此可以更加有效地将高温反应器1的高温室内的热量移动该高温室，以便防止该高温室的壁面因高温而造成损坏。而且，通过设置冷却水分配器111，从而可以使冷却水更加均匀地进入到多个热管113内。
优选地，冷却水分配器111可以是圆环管，蒸汽收集器112也可以是圆环管。多个该冷却水分配口沿冷却水分配器111的周向等间距地设置，每个该冷却水分配口可以向上敞开。多个该水蒸汽收集口沿蒸汽收集器112的周向等间距地设置，每个该水蒸汽收集口可以向下敞开。其中，上下方向如图1中的箭头D所示。
如图6所示，在本发明的一个实施例中，每个热管113可以包括管体1131和设在管体1131的内周壁上的吸液芯层1132。通过在管体1131的内周壁上设置吸液芯层1132，从而可以利用吸液芯层1132吸附冷却水，由此可以避免热管蒸发器110存在未与冷却水接触的干板，因此无需设置强制冷却水流动的水泵。吸液芯层1132吸附的冷却水蒸发吸热，以便将高温反应器1的高温室内的热量移出该高温室。
优选地，吸液芯层1132可以由多孔材料制成。例如，吸液芯层1132可以由多孔金属材料制成。由此吸液芯层1132可以利用毛细管吸附作用吸附冷却水。
如图5所示，在本发明的一个具体示例中，相邻两个热管之间设有鳍片114以便形成膜式壁。由此可以增加换热系统10的换热面积，从而可以进一步提高换热系统10的换热效率，进一步防止高温反应器1的高温室的壁面因高温而造成损坏。
在本发明的另一个具体示例中，换热系统10可以进一步包括环形的金属板(图中未示出)，多个热管113可以设在该金属板上以便形成膜式壁。也就是说，该金属板可以构成金属筒，多个热管113可以设在该金属筒的内周面上。由此可以增加换热系统10的换热面积，从而可以进一步提高换热系统10的换热效率，进一步防止高温反应器1的高温室的壁面因高温而造成损坏。
如图5所示，每个热管113的外周壁的朝向热管蒸发器110的中部的部分上可以设有耐火涂层115。也就是说，每个热管113的外周壁的面向热管蒸发器110内里的部分上可以设有耐火涂层115。换言之，每个热管113的换热面上可以设有耐火涂层115。由此可以保护热管113免受直接的高温损坏。具体地，耐火涂层115可以是SiC涂层。
如图5和图6所示，每个热管113的外周壁的朝向热管蒸发器110的中部的该部分上可以设有多个铆钉116或多个梢钉，每个铆钉116或每个该梢钉可以伸入耐火涂层115内。由此可以使耐火涂层115更加稳固地挂设在热管113的外周壁上，从而可以防止耐火涂层115脱落。
优选地，多个铆钉116(多个梢钉)可以排列成多行多列，多行的铆钉116(梢钉)可以沿上下方向间隔开地设置，每行的多个铆钉116(梢钉)可以沿热管113的周向间隔开地设置，多列的铆钉116(梢钉)可以沿热管113的周向间隔开地设置，每列的多个铆钉116(梢钉)可以沿上下方向间隔开地设置。每个铆钉116(梢钉)的长度可以是0.5厘米-3厘米。
冷凝器120可以是管壳式换热器，冷凝器120具有用于经过水蒸汽和冷却水中的一个的管程以及用于经过水蒸汽和冷却水中的另一个的壳程。也就是说，水蒸汽可以走管程且冷却水可以走壳程，或者水蒸汽可以走壳程且冷却水可以走管程。冷凝器120可以立式安置，也可以卧式安置。
如图7所示，在本发明的一些示例中，冷凝器120可以包括壳体121、上隔板122、下隔板123和多个换热管127。
壳体121内可以具有容纳腔1211，水蒸汽进口1212可以设在壳体121的上部(例如壳体121的顶部)，冷凝水出口1213可以设在壳体121的下部(例如壳体121的底部)，壳体121上还可以设有第二冷却水进口1214和第二水蒸汽出口1215。
上隔板122和下隔板123可以沿上下方向间隔开地设置，上隔板122和下隔板123中的每一个的边沿可以与容纳腔1211的壁面相连。上隔板122与容纳腔1211的壁面之间可以限定出与水蒸汽进口1212连通的上腔室124，下隔板123与容纳腔1211的壁面之间可以限定出与冷凝水出口1213连通的下腔室125，上隔板122、下隔板123与容纳腔1211的壁面之间可以限定出与第二冷却水进口1214和第二水蒸汽出口1215连通的中腔室126。由于上隔板122和下隔板123中的每一个的边沿与容纳腔1211的壁面相连，因此中腔室126与上腔室124和下腔室125隔绝，即中腔室126不与上腔室124和下腔室125连通。
上隔板122上可以设有多个上通孔，下隔板123上可以设有多个下通孔。多个换热管127可以设在中腔室126内，多个换热管127的上端口可以一一对应地与多个该上通孔相连，多个换热管127的下端口可以一一对应地与多个该下通孔相连。换言之，换热管127的数量、该上通孔的数量和该下通孔的数量可以彼此相等，一个换热管127的上端口可以与一个该上通孔相连，一个换热管127的下端口可以与一个该下通孔相连。
由此热管蒸发器110和冷凝器120可以构成封闭的系统，即换热系统10可以是封闭的系统。也就是说，换热系统10内的冷却水和水蒸汽不与换热系统10外的物质(例如高温反应器1的高温室内的气体、进入到冷凝器120内的冷却水)进行物质交换。
由此不仅可以避免换热系统10的热管113损坏或破裂时高温反应器1的高温室内的有害气体逸出以及对相连接的其他系统造成潜在破坏，而且进入到冷凝器120内的冷却水只与温度较低和压力较低的饱和水蒸汽在冷凝器120内进行间接换热，以便提高了换热系统10的安全性。此外，换热系统10内的循环水可以长期使用，不会产生结垢等问题，从而降低了换热系统10和高温反应器1的维护成本。
如图1所示，冷凝器120的冷凝水出口1213通过第一管道131与热管蒸发器110的第一冷却水进口1111相连，冷凝器120的水蒸汽进口1212通过第二管道132与热管蒸发器110的第一水蒸汽出口1121相连。
下面参考图1-图7简要地描述根据本发明实施例的换热系统10的工作过程。冷却水(优选地，该冷却水可以是饱和水)通过第一冷却水进口1111进入到冷却水分配器111内，冷却水分配器111对冷却水进行分配以便冷却水比较均匀地(平均地)进入到多个热管113内。每个热管113的下部可以持有一定水位高度的冷却水。
热管113的吸液芯层1132可以吸附位于热管113的下部的冷却水，以便使热管113的吸液芯层1132含有冷却水。吸液芯层1132内的冷却水蒸发吸热以便将高温反应器1的高温室内的热量移出该高温室，吸液芯层1132内的冷却水发生相变以便生成水蒸汽。
换热系统10可以通过调节系统压力达到调节热管113(水冷壁)的壁温的效果。换言之，换热系统10可以通过增加或减少换热系统10内的压力来调节热管蒸发器110(热管113)的蒸发温度。具体地，换热系统10的操作温度可以小于300℃。优选地，换热系统10的操作温度可以是100℃-200℃。
蒸汽收集器112将多个热管113产生的水蒸汽收集在一起，并通过第二管道132进入到冷凝器120内，水蒸汽在冷凝器120内被冷却成冷却水，冷却水再次通过第一冷却水进口1111进入到冷却水分配器111内，以便不断地循环。也就是说，换热系统10的水蒸汽和冷却水采用自然循环，因此换热系统10的压降小，无水泵等强制水循环所需的动力设备。
其中，来自换热系统10之外的冷却水通过第二冷却水进口1214进入到冷凝器120内并与冷凝器120内的水蒸汽进行热交换，该冷却水可以吸收该水蒸汽的热量并生成水蒸汽(由第二水蒸汽出口1215离开冷凝器120)。
如图1所示，优选地，冷凝器120的冷凝水出口1213位于热管113的上端口的上方，由此可以使冷却水在自身重力的作用下更加容易地流到热管蒸发器110内。
在本发明的一个示例中，如图7所示，冷凝器120可以进一步包括多个折流挡板128，多个折流挡板128可以沿上下方向间隔开地设在中腔室126内，相邻两个折流挡板128在水平面上的投影可以部分重合。通过在中腔室126内设置多个折流挡板128，从而可以增加中腔室126内的冷却水的湍流程度，即可以提高冷凝器120的壳程内的冷却水的湍流程度，由此可以提高冷凝器120的换热效率。
如图8所示，每个换热管127的外周壁上可以设有翅片129。由此可以进一步提高冷凝器120的换热效率。
以Shell的处理量为1000吨煤/天、操作压力为4.0MPag的气化炉为例，假设该气化炉的竖直膜式水冷壁的热负荷为5MW，对于高6m、直径2m的竖直膜式水冷壁，其单位面积的热通量为133KW/m2。
若采用Shell的竖直膜式水冷壁方案，使用5.5MPag的饱和冷却水，为防止竖直膜式水冷壁管干板，假设水的气化率为1.6％，竖直膜式水冷壁的压降为0.5MPa，则需要冷却水流量为700吨/小时才能满足气化炉的换热要求，并配置两台(一开一备)扬程满足>6.0MPag，水流量>700吨/小时的水泵及设计压力>6.0MPag的汽包。汽包使用6.0MPag的饱和冷却水10.4吨/小时，副产5.5MPag饱和蒸汽10.4吨/小时。
若采用根据本发明实施例的换热系统10，如果换热系统10的操作压力为1.5MPag，则对应的换热系统10的操作温度为201℃，采用自然对流所需的循环水流量为9.4吨/小时。配置管程设计压力为1.7MPag、壳程设计压力为1.0MPag的管壳式换热器(冷凝器120)即可满足使用要求。配置的管壳式换热器使用1.0MPag的饱和冷却水8.9吨/小时，可副产压力为0.9MPag、温度为180℃的饱和蒸汽8.9吨/小时。
Shell的竖直膜式水冷壁和根据本发明实施例的换热系统10的主要操作参数及所需设备如表1所示。
表1
尽管冷凝器120的制造成本略高于汽包(本发明的冷凝器120的设计压力远低于Shell的竖直膜式水冷壁所需的汽包的设计压力)，热管113的制造成本也略高于普通的水冷壁的制造成本。但是，因本发明无需动力设备，且换热效率高、热阻小、维护次数少，因此总体效果可有效地减少设备投资和运行成本，且安全系数高。
本发明还提高了高温反应器1。根据本发明实施例的高温反应器1包括外壳20和换热系统，外壳20内具有高温室21。该换热系统为根据本发明上述实施例的用于高温反应器1的换热系统10。其中，换热系统10的热管蒸发器110设在高温室21内，换热系统10的冷凝器120设在外壳的外部。
根据本发明实施例的高温反应器1具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低等优点。
高温反应器1可以是气化炉或燃烧器。优选地，热管蒸发器110可以构成高温室21的壁面。由此可以使高温反应器1的结构更加合理。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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须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 (12)
1.一种用于高温反应器的换热系统，其特征在于，包括：
热管蒸发器，所述热管蒸发器具有第一冷却水进口和第一水蒸汽出口，所述热管蒸发器包括在热管蒸发器的高度方向上竖向布置的热管，所述热管包括管体和设在所述管体的内周壁上的吸液芯层，所述热管的两端分别与所述第一冷却水进口和所述第一水蒸汽出口连通，所述吸液芯层用于吸附位于所述热管的下部的冷却水；和
用于冷凝水蒸汽的冷凝器，所述冷凝器具有水蒸汽进口和冷凝水出口，所述冷凝水出口与所述第一冷却水进口连通，所述冷凝水出口位于所述第一冷却水进口的上方，所述水蒸汽进口与所述第一水蒸汽出口连通。
2.根据权利要求1所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，所述热管蒸发器包括：
环形的冷却水分配器，所述冷却水分配器具有所述第一冷却水进口以及多个冷却水分配口，多个所述冷却水分配口沿所述冷却水分配器的周向间隔开地设置，每个所述冷却水分配口与所述第一冷却水进口连通；
环形的蒸汽收集器，所述蒸汽收集器具有所述第一水蒸汽出口以及多个水蒸汽分配口，多个所述水蒸汽分配口沿所述蒸汽收集器的周向间隔开地设置，每个所述水蒸汽分配口与所述第一水蒸汽出口连通；和
多个所述热管，多个所述热管间隔开地设置，多个所述热管的下端口一一对应地与多个所述冷却水分配口相连，多个所述热管的上端口一一对应地与多个所述水蒸汽分配口相连。
3.根据权利要求2所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，
相邻两个所述热管之间设有鳍片以便形成膜式壁，
或者，所述换热系统进一步包括环形的金属板，多个所述热管设在所述金属板上以便形成膜式壁。
4.根据权利要求2所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，每个所述热管的外周壁的朝向所述热管蒸发器的中部的部分上设有耐火涂层。
5.根据权利要求4所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，每个所述热管的外周壁的朝向所述热管蒸发器的中部的所述部分上设有多个铆钉或多个梢钉，每个所述铆钉或每个所述梢钉伸入所述耐火涂层内。
6.根据权利要求1所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，所述冷凝器为管壳式换热器，所述冷凝器具有用于经过水蒸汽和冷却水中的一个的管程以及用于经过水蒸汽和冷却水中的另一个的壳程。
7.根据权利要求6所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，所述冷凝器包括：
壳体，所述壳体内具有容纳腔，所述水蒸汽进口设在所述壳体的上部，所述冷凝水出口设在所述壳体的下部，所述壳体上还设有第二冷却水进口和第二水蒸汽出口；
沿上下方向间隔开的上隔板和下隔板，所述上隔板和所述下隔板中的每一个的边沿与所述容纳腔的壁面相连，所述上隔板与所述容纳腔的壁面之间限定出与所述水蒸汽进口连通的上腔室，所述下隔板与所述容纳腔的壁面之间限定出与所述冷凝水出口连通的下腔室，所述上隔板、所述下隔板与所述容纳腔的壁面之间限定出与所述第二冷却水进口和所述第二水蒸汽出口连通的中腔室，其中所述上隔板上设有多个上通孔，所述下隔板上设有多个下通孔；以及
多个换热管，多个所述换热管设在所述中腔室内，多个所述换热管的上端口一一对应地与多个所述上通孔相连，多个所述换热管的下端口一一对应地与多个所述下通孔相连。
8.根据权利要求7所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，所述冷凝器进一步包括多个折流挡板，多个所述折流挡板沿上下方向间隔开地设在所述中腔室内，相邻两个所述折流挡板在水平面上的投影部分重合。
9.根据权利要求8所述的用于高温反应器的换热系统，其特征在于，每个所述换热管的外周壁上设有翅片。
10.一种高温反应器，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳内具有高温室；和
换热系统，所述换热系统为根据权利要求1-8中任一项所述的用于高温反应器的换热系统，其中所述换热系统的热管蒸发器设在所述高温室内，所述换热系统的冷凝器设在所述外壳的外部。
11.根据权利要求10所述高温反应器，其特征在于，所述高温反应器为气化炉或燃烧器。
12.根据权利要求10所述高温反应器，其特征在于，所述热管蒸发器构成所述高温室的壁面。
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