CN111550757A - 一种具有特种受热面结构的增压对流废锅 - Google Patents

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陈�光
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Abstract

一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，属于石化技术及锅炉技术领域，本发明为了解决现有技术中具有壳形受热面结构的废锅在工作中传热效率低以及堵灰严重问题，本发明包括承压壳体、合成气入口壳体、蒸汽入口集箱、蒸汽出口集箱、方形包墙、包墙集箱、合成气出口壳体和N个蛇形管束，N为正整数，本发明主要用于一种新的废锅结构，用于增加废锅在工作中传热效率以及避免堵灰严重问题。

Description

一种具有特种受热面结构的增压对流废锅
技术领域
本发明属于石化技术领域，具体涉及一种具有特种受热面结构的增压对流废锅。
背景技术
在煤化工行业气化岛全废锅流程系统中，经过气化炉气化产生的合成气温度一般在1000～1500℃左右，合成气压力在4-6MPa,对流废锅产生过热蒸汽，蒸汽压力9.8-12.5MPa，出口温度450℃-540℃。气化炉后的废锅是为了更加进一步降低气化后合成气的温度，利用合成气的显热，从气化炉来的高温合成气通过连接管道首先进入辐射废锅上部入口(通过法兰与连接管道相连)，自上向下通过辐射废锅内水冷壁区域，在内水冷壁下部转弯区域，合成气温度为800℃左右，然后经过180度转弯，自下向上进入内外水冷壁的夹层区域。在辐射废锅出口，合成气温度在高参数下为650℃-670℃。进入对流废锅，通过和对流废锅的受热面进行热量交换，合成气温度降到400℃左右对流废锅一般设计为过热蒸汽废锅，进入主蒸汽母管后进入汽轮机发电。
此领域对流废锅投运率非常少，其主要原因是对流废锅运行中结焦堵灰磨损问题比较严重，影响机组的运行，机组经常停运，导致整个气化岛停运，造成损失非常大，增压下合成气还有有害物质和大量的粉尘，导致受热面大面积积灰和堵塞，原来美国采用火管锅炉，由于火管锅炉频繁堵塞导致经常停运，事故率高，美国放弃对流废锅的生产，现今世界唯一可以在使用的壳牌的对流废锅，现在壳牌此对流废锅采用膜式盘管筒式受热面，纵向冲刷材料用镍级材料，价格非常昂贵，而且对锅投运率不高，主要是结构限制顶部堵灰，因此研发一种具有特种受热面结构的增压对流废锅代替现有具有壳形受热面结构的废锅，此结构制造简单，造价低廉，从原理上解决其传热效率低，堵灰严重等问题是很符合实际需要的。
发明内容
本发明为了解决现有技术中具有壳形受热面结构的废锅在工作中传热效率低以及堵灰严重问题，进而提供了一种具有特种受热面结构的增压对流废锅；
一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述增压对流废锅包括承压壳体、合成气入口壳体、蒸汽入口集箱、蒸汽出口集箱、方形包墙、包墙集箱、合成气出口壳体和N个蛇形管束，N为正整数；承压壳体的上端与合成气入口壳体相连，承压壳体的下端与合成气出口壳体相连，方形包墙沿承压壳体的长度方向设置在承压壳体中，方形包墙的上端与外部装置连接管相连，方形包墙的下端与包墙集箱相连，多个蛇形管束沿方形包墙的长度方向等距设置在方形包墙中，且每个蛇形管束与方形包墙内壁固定连接，相邻两个蛇形管束之间通过管道连通设置，靠近方形包墙下端的蛇形管束与蒸汽入口集箱相连，靠近方形包墙上端的蛇形管束与蒸汽出口集箱相连；
进一步地，所述方形包墙的外壁上沿方形包墙的长度方向等距设有M个检修口，M为正整数；
进一步地，所述每个蛇形管束通过一个过热器固定装置与方形包墙固定连接，所述过热器固定装置包括两个固定钢板，两个固定钢板沿方形包墙的长度方向平行设置，每个固定钢板的一侧沿固定钢板的长度方向等距加工有多个通槽，每个通槽中嵌装有蛇形管束中一个管道，每个固定钢板的另一侧固接在方形包墙的内壁上；
进一步地，所述蒸汽出入集箱和包墙集箱通过管道相连；
进一步地，所述承压壳体的一端与合成气入口壳体焊接固定，承压壳体的另一端与合成气出口壳体焊接固定；
进一步地，所述相邻两个蛇形管束之间的间隔距离为600-800mm；
进一步地，所述相邻两个检修口之间的间隔距离为1500-2000mm；
进一步地，所述蛇形管束内装有工作介质，所述工作介质为过热蒸汽介质；
进一步地，所述方形包墙内装有工作介质，所述工作介质为水蒸气。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅利用废气余热锅炉产生过热蒸汽的对流废锅，能够有效提高整体煤气化投运率。
2.本发明提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅中受热面结构合理可靠、受热面的传热效率高，本发明提高了机组的先进性和可靠性。
3.本发明提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅结构紧凑、水循环安全、汽水阻力低，与其他形式的废热锅炉相比较，使用安全可靠，能够有效解决积灰、磨损等此对流废锅的关键问题。
4.本发明提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅采用高效受热面，节约设备成本30％。
5.本发明提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其布置合理，利用安装和检修，对流废锅运行安全可靠率提高40％。
6.本发明提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅中受热面的整体布置思路大大区别于现有的国内外结构，更加合理可靠，高效节能，适用于各种增压下的对流传热。
附图说明
图1为本发明的主剖示意图；
图2为本发明中蛇形管束的示意图；
图3为本发明的侧剖示意图；
图中1承压壳体、2合成气入口壳体、3蛇形管束、4蒸汽入口集箱、5蒸汽出口集箱、6方形包墙、7过热器固定装置、8检修口、9包墙集箱和10合成气出口壳体。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式提供了一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，所述增压对流废锅包括承压壳体1、合成气入口壳体2、蒸汽入口集箱4、蒸汽出口集箱5、方形包墙6、包墙集箱9、合成气出口壳体10和N个蛇形管束3，N为正整数；承压壳体1的上端与合成气入口壳体2相连，承压壳体1的下端与合成气出口壳体10相连，方形包墙6沿承压壳体1的长度方向设置在承压壳体1中，方形包墙6的上端与外部装置连接管相连，方形包墙6的下端与包墙集箱9相连，多个蛇形管束3沿方形包墙6的长度方向等距设置在方形包墙6中，且每个蛇形管束3与方形包墙6内壁固定连接，相邻两个蛇形管束3之间通过管道连通设置，靠近方形包墙6下端的蛇形管束3与蒸汽入口集箱4相连，靠近方形包墙6上端的蛇形管束3与蒸汽出口集箱5相连。
本实施方式中，所提供的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，有效回收较大正压下的合成气的显热余热回收，将烟气温度从670℃降至400℃，此种受热面结构适用于高压下含尘浓度大的合成气传热，此部分合成显热的利用非常复杂，国外几十年没有找到合适的受热面结构，而且锅炉造价昂贵，本发明专利结合锅炉专业和石化容器专业的特殊性而设计的，原国外对流废锅的主要研发人员都是石化容器设计方式，和锅炉的设计方式有很大的不同，结合锅炉的设计理念和石化容器的设计观念融一体，有很大的优势来设计对流废锅蛇形管受热面和壳牌受热面最大的不同优势在于可以防止受热面大量积灰，影响机组运行,由于采用锅炉常用受热面结构简单，结构可靠，事故率低。过热对流废锅采用了锅炉常用的蛇形管受热面做为主要传热受热面，避免了盘管膜式受热面的制造难度大，传热系数低，成本高的问题。蛇形管受热面是锅炉常用受热面，是成熟可靠的受热面结构比如这次过热对流废锅我们采用了锅炉常用的蛇形管受热面做为主要传热受热面，避免了盘管受热面的制造难度大，传热系数低，成本高，运行可靠的问题。
具体实施方式二：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的方形包墙6作进一步限定，本实施方式中，所述方形包墙6的外壁上沿方形包墙6的长度方向等距设有M个检修口8，M为正整数。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，设置检修口8可以帮助操作者时刻观察包墙内部的工作状态，同时也便于对包墙内部进行检修。
具体实施方式三：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的蛇形管束3作进一步限定，本实施方式中，所述每个蛇形管束3通过一个过热器固定装置7与方形包墙6固定连接，所述过热器固定装置7包括两个固定钢板，两个固定钢板沿方形包墙6的长度方向平行设置，每个固定钢板的一侧沿固定钢板的长度方向等距加工有多个通槽，每个通槽中嵌装有蛇形管束3中一个管道，每个固定钢板的另一侧固接在方形包墙6的内壁上。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，固定钢板的一侧可以完全贴合蛇形管束3的轮廓，进一步提高了蛇形管束3连接的稳定性。
具体实施方式四：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的蒸汽入口集箱4作进一步限定，本实施方式中，所述蒸汽入口集箱4和包墙集箱9通过管道相连。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的承压壳体1作进一步限定，本实施方式中，所述承压壳体1的一端与合成气入口壳体2焊接固定，承压壳体1的另一端与合成气出口壳体10焊接固定。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的两个蛇形管束3之间的间隔作进一步限定，本实施方式中，所述相邻两个蛇形管束3之间的间隔距离为600-800mm。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，避免了蛇形管束3之间距离较近，不利于受热面的检修。
具体实施方式七：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的相邻两个检修口8之间的间隔作进一步限定，本实施方式中，所述相邻两个检修口8之间的间隔距离为1500-2000mm。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。
如此设置，考虑到检修口8在废锅工作状态下的最佳可视观察角度，便于观察到废锅内部的工作全貌，便于发现故障点。
具体实施方式八：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的蛇形管束3作进一步限定，本实施方式中，所述蛇形管束3内装有工作介质，所述工作介质为过热蒸汽介质。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的方形包墙6作进一步限定，本实施方式中，所述方形包墙6内装有工作介质，所述工作介质为水蒸气。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
工作原理
合成气通过合成气入口壳体2由连接管从上部进入对流废锅中方形包墙6的上部，进入对流废锅合成气的温度约为600～700℃，之后合成气沿方形包墙6的内腔依次穿过N个蛇形管束3向下流动，将各级蛇形管束3的蒸汽加热，达到过热温度，最后合成气从承压壳体下端的合成气出口壳体10排出，温度降低至400℃左右，流向合成气净化系统。从汽包来的饱和汽分别通过连接管进入蒸汽入口集箱4，蒸汽入口集箱4分配各蛇形管束3向上进行换热，进入蒸汽出口集箱5,经蒸汽引出管进入蒸汽母管，进入汽轮机发电。

Claims (9)

1.一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述增压对流废锅包括承压壳体(1)、合成气入口壳体(2)、蒸汽入口集箱(4)、蒸汽出口集箱(5)、方形包墙(6)、包墙集箱(9)、合成气出口壳体(10)和N个蛇形管束(3)，N为正整数；承压壳体(1)的上端与合成气入口壳体(2)相连，承压壳体(1)的下端与合成气出口壳体(10)相连，方形包墙(6)沿承压壳体(1)的长度方向设置在承压壳体(1)中，方形包墙(6)的上端与外部装置连接管相连，方形包墙(6)的下端与包墙集箱(9)相连，多个蛇形管束(3)沿方形包墙(6)的长度方向等距设置在方形包墙(6)中，且每个蛇形管束(3)与方形包墙(6)内壁固定连接，相邻两个蛇形管束(3)之间通过管道连通设置，靠近方形包墙(6)下端的蛇形管束(3)与蒸汽入口集箱(4)相连，靠近方形包墙(6)上端的蛇形管束(3)与蒸汽出口集箱(5)相连。
2.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述方形包墙(6)的外壁上沿方形包墙(6)的长度方向等距设有M个检修口(8)，M为正整数。
3.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述每个蛇形管束(3)通过一个过热器固定装置(7)与方形包墙(6)固定连接，所述过热器固定装置(7)包括两个固定钢板，两个固定钢板沿方形包墙(6)的长度方向平行设置，每个固定钢板的一侧沿固定钢板的长度方向等距加工有多个通槽，每个通槽中嵌装有蛇形管束(3)中一个管道，每个固定钢板的另一侧固接在方形包墙(6)的内壁上。
4.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述蒸汽入口集箱(4)和包墙集箱(9)通过管道相连。
5.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述承压壳体(1)的一端与合成气入口壳体(2)焊接固定，承压壳体(1)的另一端与合成气出口壳体(10)焊接固定。
6.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述相邻两个蛇形管束(3)之间的间隔距离为600-800mm。
7.根据权利要求2中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述相邻两个检修口(8)之间的间隔距离为1500-2000mm。
8.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述蛇形管束(3)内装有工作介质，所述工作介质为过热蒸汽介质。
9.根据权利要求1中所述的一种具有特种受热面结构的增压对流废锅，其特征在于：所述方形包墙(6)内装有工作介质，所述工作介质为水蒸气。
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