CN202390398U - 生物质气化冷却系统水冷烟道装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生物质气化冷却系统水冷烟道装置，包括水冷烟道和冷却介质输送管；水冷烟道由进口水冷烟道、上弯头水冷烟道、直水冷烟道、下弯头水冷烟道和出口水冷烟道顺次密封连接构成；冷却介质输送管周向排列，相邻的冷却介质输送管之间通过扁钢无缝连接构成环形水冷壁，环形水冷壁内腔构成上述的各段烟道。采用环形水冷壁构成烟道，既能起到烟气的连接作用，又能给烟气降温，使得烟道内壁贴壁温度低，焦油不宜凝固，有效防止由于焦油凝固而造成的挂焦堵灰现象，保证设备长期运行的稳定性。烟道内部耐火浇注料厚度小，避免了耐火浇注料的破裂和塌落从而导致的筒体烧穿烟气外泄的问题，保证了设备长期运行的安全性。

Description

生物质气化冷却系统水冷烟道装置

技术领域

本实用新型涉及生物质燃料气化后产生的高温合成气的冷却系统，具体地指一种生物质燃料气化产生的合成气冷却系统中的水冷烟道装置。

背景技术

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的石化燃料在迅速减少。因此，寻找一种可再生的替代能源已成为社会普遍关注的焦点，其中对环境污染较少的生物质燃料发电得到了广泛的应用。可利用的生物质燃料主要有各种农业废弃物如稻壳、棉秆、稻秆、油菜秆和玉米秆等，也有林业废弃物如枝丫柴、木材边角料、树根等。这些生物质燃料有着共同点：一是其可燃基挥发份很高，大多在80％以上；二是燃烧所产生的灰比重小、熔点低、在高温下具有一定的粘结性，特别是燃烧农业废弃物时，易产生结渣和堵灰现象，这在生物质燃烧系统的设计中必须给予足够的重视。

生物质气化技术是针对以上缺点而开发的新型生物质燃烧技术。气化是指将固体或液体燃料转化成为气体燃料的热化学过程，在这个过程中，在气化装置里，游离氧或结合氧与燃料中的碳进行热化学反应，生成可燃气体。生物质燃料气化产生的合成气经净化、降温、压缩等处理后可作集中或商业气运输和使用，具体可供燃气轮机发电、供气直燃、合成生物柴油等。

生物质燃料在气化炉内气化后直接出来的合成气的温度是较高的，特别是当采用高温气化的方式，此时的合成气温度高达1000-1200℃。为了对合成气进行后续的净化等处理，同时先期除去高温合成气中混合的已熔化的生物质燃料灰，要求自合成气自气化炉出来后必须由激冷塔快速下降到600-800℃以下，水冷烟道是连通气化炉和激冷塔的烟气通道，同时也是烟气的初步冷却设备。

目前，常规气化水冷系统中，烟气连接烟道均为由钢板卷成的或由大直径钢管制成的筒式结构，在钢板圆筒或大直径管道内壁浇注200-300mm耐火浇注料。

常规气化系统的连接烟道只能起到烟气的连接作用，不能给烟气降温，属绝热烟道，由于合成气体中有大量焦油存在，且粉尘含量高，极容易造成烟道内壁挂焦而堵灰，从而导致系统停运。

常规气化系统的连接烟道烟气在烟道内进出口温度超过1000℃，给后续冷却设备即激冷塔造成巨大冷却压力。这种结构由于浇注了200-300mm耐火材料，设备质量大，且耐火材料容易脱落，从而导致烟道筒体烧穿、烟气外泄而引发火灾甚至爆炸的危险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种生物质气化冷却系统水冷烟道装置，以解决气化系统烟道内由于焦油凝固而造成挂焦堵灰的技术问题，同时还解决了气化系统烟道设备重、耐火材料不可靠而导致的烟气外泄的技术问题，并有助于降低激冷塔换热面积，提高气化系统的稳定性和效率，确保气化系统的安全。

为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案为：生物质气化冷却系统水冷烟道装置，其特征在于：它包括水冷烟道和冷却介质输送管；水冷烟道由进口水冷烟道、上弯头水冷烟道、直水冷烟道、下弯头水冷烟道和出口水冷烟道顺次密封连接构成；冷却介质输送管周向排列，相邻的冷却介质输送管之间通过扁钢无缝连接构成环形水冷壁，环形水冷壁内腔构成上述的各段烟道。

按上述方案，所述的进口水冷烟道由进口环形集箱、进口环形水冷壁构成，其中进口环形水冷壁与所述上弯头水冷烟道连通；进口环形集箱上设有冷却介质进口管，冷却介质进口管与气化系统冷却介质循环管连通，进口环形集箱还设有多个接管，接管与所述冷却介质输送管连通；所述的出口水冷烟道与进口水冷烟道结构相同。

按上述方案，所述的水冷烟道的内侧管屏上包敷有60-80mm厚的耐火浇注料层。

本实用新型的工作原理为：所述进口水冷烟道与和气化炉连接的钢板式绝热烟道相连，所述出口水冷烟道与系统激冷塔相连。合成气体在气化炉内合成，经由水冷烟道冷却后进入系统激冷塔内急冷。生物质合成气的冷却介质采用水或蒸汽，经冷却介质输送管依次通过各段水冷烟道，最后从出口集箱流出。采用水冷，传热温差大，传热效率高，可有效降低合成气的贴壁温度，极大地提高水冷烟道的稳定性。另外，整体水冷烟道均为密封连接，能确保合成气不外泄，从而保证了系统的安全。

进一步地，所述烟道的内侧管屏上包敷有60-80mm的耐火浇注料层，以提高其抗高温和抗磨损的性能，延长其工作寿命。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用环形水冷壁构成烟道，既能起到烟气的连接作用，又能给烟气降温，使得烟道内壁贴壁温度低，焦油不宜凝固，有效防止了由于焦油凝固而造成的挂焦堵灰现象，保证了设备长期运行的稳定性。

2、由于采用环形水冷壁，则无需为避免阻热压力而浇注很厚的耐火浇注料，烟道内部耐火浇注料厚度小，避免了常规烟气通道易出现的耐火浇注料的破裂和塌落从而导致的筒体烧穿烟气外泄的问题，保证了设备长期运行的安全性。

3、采用冷却介质输送管周向排列、再通过扁钢无缝连接的结构，节约了材料，进一步的减轻整个水冷烟道装置的重量。

4、运行时冷却介质输送管内的冷却介质可以充分吸收合成气的余热，以提高系统整体运行的热效率，节约了运行成本。

5、本装置整体蓄热量小，现场启动和停止速度快，可快速投入正常运行，减小运行成本。

6、本装置将合成气体的温度大大降低，减少了合成气体的体积，从而减小系统激冷塔的受热面积。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为图1的A向俯视结构示意图。

图3为图1的B-B剖面放大结构示意图。

其中：1、进口水冷烟道，2、上弯头水冷烟道，3、直水冷烟道，4、下弯头冷烟道，5、出口水冷烟道，6、耐火浇注料层，7、气化炉，8、钢板式绝热烟道，9、系统激冷塔，10、冷却介质输送管，11、扁钢。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

图1为本实用新型一实施例的结构示意图，图2为图1的A向俯视结构示意图，水冷烟道由进口水冷烟道1、上弯头水冷烟道2、直水冷烟道3、下弯头水冷烟道4和出口水冷烟道5顺次密封连接构成；冷却介质输送管10周向排列构成各段水冷烟道。

进口水冷烟道1，包括进口环形集箱与进口环形水冷壁，其中进口环形水冷壁与所述上弯头水冷烟道2连通，进口环形集箱上设有多个接管，并与所述冷却介质输送管10连通；所述的出口水冷烟道5与进口水冷烟道1结构相同。

烟道的内侧管屏上包敷有耐火浇注料层6，以提高其抗高温和抗磨损的性能，延长其工作寿命。耐火浇注料层6的厚度为60-80mm，优选70mm。

图3为图1的B-B剖面放大结构示意图，冷却介质输送管10周向排列，相邻的冷却介质输送管之间通过扁钢11无缝连接构成环形水冷壁，其内腔构成所述的烟道，且烟道内壁包敷有耐火浇注料层6。

本实施例中，冷却介质(以水为例)流程如下：冷却水从系统余热锅炉锅筒经冷却介质循环管道进入进口水冷烟道1的进口环形集箱，然后均匀地通过接管进入组成各段水冷烟道的冷却介质输送管10，汇集到出口水冷烟道5的出口环形集箱中，最后通过冷却介质循环管道流入系统激冷塔9。水在上述流动过程中，不断吸收生物质合成气的热量，水温不断上升，生物质合成气的温度不断降低，从而实现两者的热交换。

本实施例中，生物质合成气流程如下：经过气化炉7合成以后的合成气进入钢板式绝热烟道8后，首先进入进口水冷烟道1的进口环形集箱，然后依次进入上弯头水冷烟道2、直水冷烟道3、下弯头水冷烟道4，最后经由出口水冷烟道5进入系统激冷塔9进行冷却。

Claims (3)

1.生物质气化冷却系统水冷烟道装置，其特征在于：它包括水冷烟道和冷却介质输送管；水冷烟道由进口水冷烟道、上弯头水冷烟道、直水冷烟道、下弯头水冷烟道和出口水冷烟道顺次密封连接构成；冷却介质输送管周向排列，相邻的冷却介质输送管之间通过扁钢无缝连接构成环形水冷壁，环形水冷壁内腔构成上述的各段烟道。

2.根据权利要求1所述的生物质气化冷却系统水冷烟道装置，其特征在于：所述的进口水冷烟道由进口环形集箱、进口环形水冷壁构成，其中进口环形水冷壁与所述上弯头水冷烟道连通；进口环形集箱上设有冷却介质进口管，冷却介质进口管与气化系统冷却介质循环管连通，进口环形集箱还设有多个接管，接管与所述冷却介质输送管连通；所述的出口水冷烟道与进口水冷烟道结构相同。

3.根据权利要求1所述的生物质气化冷却系统水冷烟道装置，其特征在于：所述的烟道的内侧管屏上包敷有60-80mm厚的耐火浇注料层。

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