CN209098584U - 管式煤浆加热器及煤浆气化系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种管式煤浆加热器及煤浆气化系统，其中，该管式煤浆加热器包括：封闭腔(1)、煤浆管线(2)；所述封闭腔具有换热介质入口(3)和换热介质出口(4)，以为所述封闭腔提供热介质；所述煤浆管线多次折返进出所述封闭腔，以在所述封闭腔内与所述热介质换热；所述煤浆管线包括在所述封闭腔内延伸且延伸出所述封闭腔的主管(5)以及位于所述封闭腔外的连接管(6)，所述连接管可拆卸地连通在相邻两根所述主管之间。通过上述技术方案，热介质充满封闭腔，煤浆沿煤浆管线流动被封闭腔内的热介质多次充分加热，拆卸连接管,即可对主管和连接管清洗。整个加热器结构简单，加热充分，便于清洗。

Description

管式煤浆加热器及煤浆气化系统

技术领域

本公开涉及水煤浆气化领域，具体地，涉及一种管式煤浆加热器及煤浆气化系统。

背景技术

水煤浆气化技术应用广泛，主要可生产合成气，制氢，IGCC。目前大部分气化装置都对煤浆没有加热，而是直接进入气化炉，这样需要消耗更多的氧气来将煤浆中的水汽化；这就造成了气化效率低，操作费用高的特点。现有普通换热器对于固液混合体无法加热，或者装置复杂，加热效果不好，不易清洗。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种管式煤浆加热器，该加热器可以对固液混合的煤浆进行加热，加热器结构简单，加热效率高，且可拆卸清洗。

本公开的另一个目的是提供一种水煤浆气化系统，该系统包括本公开提供的管式煤浆加热器。

为了实现上述目的，本公开提供一种管式煤浆加热器，包括：封闭腔、煤浆管线；所述封闭腔具有热介质入口和热介质出口，以为所述封闭腔提供热介质；所述煤浆管线多次折返进出所述封闭腔，以在所述封闭腔与所述热介质换热；所述煤浆管线包括在所述封闭腔内延伸且延伸出所述封闭腔的主管以及位于所述封闭腔外的连接管，所述连接管可拆卸地连通在相邻两根所述主管之间。

可选地，所述加热器包括呈筒状的承压壳体以及密封连接在所述承压壳体两端的椭球封头以形成所述封闭腔，所述热介质入口和所述热介质出口沿轴向方向形成在所述承压壳体的在两端，并且关于所述承压壳体的轴线中心对称设置，所述主管从所述椭球封头密封伸出。

可选地，所述主管为穿过所述封闭腔的多根直管，所述连接管为弯管，所述直管和弯管通过Grayloc卡兰实现可拆卸式连接以形成供流体连续流动的所述煤浆管线。

可选地，所述承压壳体具有圆形横截面，所述煤浆管线为两套，该两套煤浆管线关于所述圆形横截面的直径线对称设置。

可选地，所述封闭腔内形成有分别固定于所述封闭腔内侧壁上的多个支撑板，每个所述支撑板上分别形成有供所述主管穿过的通孔，并且多个所述支撑板沿所述主管的延伸方向间隔设置，并且每个所述支撑板的部分边缘分别与所述封闭腔的内侧壁之间具有供所述热介质流动的间隙。

可选地，所述封闭腔具有圆形横截面，多个所述支撑板包括弓形支撑板和条形支撑板，每两个所述弓形支撑板共面，所述条形支撑板沿所述主管的延伸方向与该共面的两个弓形支撑板间隔设置，且条形支撑板在两个弓形支撑板所在的平面上的投影与该两个弓形支撑板形成为与封闭腔的圆形横截面直径相同的圆形结构。

可选地，所述主管沿水平方向延伸，所述热介质出口位于所述封闭腔的底壁上，与所述封闭腔的底壁相连的所述支撑板的下边缘具有缺口，以与所述封闭腔的侧壁之间形成供所述热介质流动的通道。

可选地，所述主管沿水平方向延伸，所述热介质出口位于所述封闭腔的底壁上，所述条形支撑板的下边缘具有缺口，以与所述封闭腔的侧壁之间形成供所述热介质流动的通道。所述加热器还包括：

温度检测装置，用于检测所述煤浆管线出口的温度，

温度调节阀，用于控制所述热介质入口处的所述热介质流量，以及

控制器，与所述温度检测装置和所述温度调节阀相连，以通过所述煤浆管线出口的温度来控制所述热介质的流量。

根据本公开的第二个方面，提供一种水煤浆气化系统，包括一个或多个管式煤浆加热器，所述管式煤浆加热器为根据以上所述的能够加热煤浆的管式煤浆加热器。

通过上述技术方案，热介质充满封闭腔，煤浆沿煤浆管线流动被封闭腔内的热介质多次充分加热，拆卸连接管,即可对主管和连接管清洗。整个加热器结构简单，加热充分，便于清洗。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一个实施方式的管式煤浆加热器使用状态示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1沿A-A线的剖视图；

图4是弓形支撑板和条形支撑板的零件图。

附图标记说明

1封闭腔 2煤浆管线

3热介质入口 4热介质出口

5主管 6连接管

7承压壳体 8椭球封头

9 Grayloc卡兰 10弓形支撑板

11条形支撑板 12温度检测装置

13温度调节阀 14控制器

15缺口

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是针对相应零部件本身轮廓而言的，例如，对于封闭腔1来说，是指通常意义上的腔内、腔外。“上、下”是指换热器使用状态的上和下，具体可参照图1的图面方向。下面的描述在涉及附图时，不同附图中的同一附图标记表示相同或相似的要素。

如图1所示，本公开提供的管式煤浆加热器，包括：封闭腔1、煤浆管线2；封闭腔1具有热介质入口3和热介质出口4，以为封闭腔1提供热介质；煤浆管线2多次折返进出封闭腔1，以在封闭腔1内与热介质换热；煤浆管线2包括在封闭腔1内延伸且延伸出封闭腔1的主管5以及位于封闭腔1外的连接管6，连接管6可拆卸地连通在相邻两根主管5之间。通过上述技术方案，热介质充满封闭腔1，煤浆沿煤浆管线2流动被封闭腔1内的热介质多次充分加热，拆卸连接管6,即可对主管5和连接管6清洗。整个加热器结构简单，加热充分，便于清洗。

根据本公开的一个实施例，如图1所示，可以利用呈筒状的承压壳体7和密封连接在承压壳体7两端的椭球封头8形成封闭腔1，上述热介质入口3和热介质出口4沿轴向方向形成在承压壳体7的两端，上述主管5从椭球封头8密封伸出。首先，椭球封头8和承压壳体7也可以是其他形状，只要两者密封连接以构成封闭腔1即可。主管5可焊接在椭球封头8上，以将主管5位置固定，避免因流体冲击力带动主管5产生位移，且因主管5运动而造成接缝处泄露热介质的问题。其次，为使热介质充分流动充满封闭腔1而将热介质入口3设置于承压壳体7端部上侧面，热介质出口4设置于承压壳体7另一端部下侧面最低处，以便冷却的热介质排出封闭腔1，并且这样设置出入口，可以使得热介质从进入到流出能够更有效地充满整个封闭腔1。另外，一般换热器的热介质入口3处会设置挡流板，以避免热介质直接冲击换热管，因此，热介质入口3的具体位置以位于端部上侧面便于设置挡流板，便于适应安装环境连接热介质管道为原则设定，具体位置此处不做限定。另外，所用热介质可选用蒸汽，在煤化工程中，蒸汽是大量使用产品，易于得到，且蒸汽干净无污染，不会对管道产生腐蚀。

在本公开的一些具体实施方式中，如图1所示，主管5为穿过封闭腔1的多根直管，连接管6为弯管；直管和弯管通过Grayloc卡兰9实现可拆卸式连接，以形成供流体连续流动的煤浆管线2。具体地，被固定的主管5采用直管方便清洗，且不易造成煤浆堵塞。主管5和连接管6可采用公称直径为DN125的厚壁管，大直径管道便于煤浆流通，防止堵塞，使用厚壁管又可避免被过快磨穿，增加管道使用寿命。主管5和连接管6的管道公称直径也可采用其他尺寸。另外，可拆卸Grayloc卡兰9使直管和弯管脱离，使用水枪对其进行冲刷清洗，清洗完成，再连接上直管和弯管即可，避免管内残渣，影响煤浆流动的畅通性，清洗过程简单便捷，但此公开不限于此种管件连接件。其中Grayloc卡兰9是能源工程领域中常用的一种管道密封连接件，此处不再赘述。

在本公开的一些具体实施方式中，如图2和图3所示，承压壳体7具有圆形横截面，例如为圆柱状结构。煤浆管线2为两套，该两套煤浆管线2关于圆形横截面的直径线对称设置。具体地，在承压壳体7的截面圆直径为3.5米的空间内，两套煤浆管线2对称分布于直径线两侧，每一套煤浆管线2所穿过封闭腔1的主管5有36个，由上而下均匀间隔按层排布，连接管6为U型弯管，其两直管段之间的轴线距离与两相邻主管5之间的轴线距离相同，以便其将主管5按次序由上而下串联起来。需要说明的是，此处的相邻主管5是指以煤浆管线2内流体流动方向为准的上下游相邻的主管5。一般在使用中，以最上面的主管5为进口，使用泵将煤浆打入管道中，如需要，也可将最下面的主管5作为进口。另外，同时加热两个煤浆管线2，可同时为两个系统提供热煤浆，增加加热作业效率。在其他实施方式中，承压壳体7的截面形状，煤浆管线2的数量，相邻主管5之间的距离，连接管6的弯曲半径，主管数量，承压壳体7的截面尺寸等均可根据实际进行调整。本公开在此不再赘述。

在本公开的一些具体实施方式中，如图1至图4所示，封闭腔1内形成有分别固定于封闭腔1内侧壁上多个支撑板，每个支撑板上分别形成有供主管5穿过的通孔，可为主管5提供支撑，避免主管5中间因没有支点而产生弯曲，影响煤浆流动的通畅性。而多个支撑板沿主管5的延伸方向间隔设置，并且每个支撑板的部分边缘分别与封闭腔1的内侧壁之间具有供热介质流动的间隙，从而形成了供热介质流动的通道。每个支撑板与封闭腔1内侧壁所接触处可采用焊接固定，支撑板上的孔与椭球封头8上的孔相对应位于同一直线上，以便主管5可从一端顺利穿过并穿出另一端椭球封头8。

进一步地，如图1至图3所示，封闭腔1具有圆形横截面，多个上述支撑板包括弓形支撑板10和条形支撑板11，每两个弓形支撑板10共面，并与条形支撑板11沿主管5的延伸方向间隔设置，由此，两个弓形支撑板10的相对边缘和封闭腔1的内侧壁之间构成间隙，条形支撑板11的两侧边缘和封闭腔1的内侧壁构成间隙，间隔开的空间和支撑板与内侧壁之间的空隙便构成了一个通道，可供热介质快速流动充满封闭腔1。此外，条形支撑板11在两个弓形支撑板10所在的平面上的投影与该两个弓形支撑板10形成为与封闭腔1的圆形横截面直径相同的圆形结构。这样，制作时，只需将一个圆形板先打孔后再切割成两块弓形支撑板10和一块条形支撑板11，再分别进行安装即可。这样，既便于制作又防止在上述圆形横截面的投影上，弓形支撑板10和条形支撑板11之间相离或者相重合，从而造成个别主管5没有支撑点或支撑点设置密集。

在本公开的一些具体实施方式中，如图2至图4所示，主管5沿水平方向延伸，即整体承压壳体可以水平方向设置，即卧式设置。这样，两端的椭球封头8上的开孔对称设置便于制作，也便于安装。热介质出口4位于封闭腔1的底壁上，与封闭腔1的底壁相连的支撑板的下边缘具有缺口15，例如在上述具有弓形支撑板和条形支撑板的实施方式中，可以在条形支撑板11的下边缘上形成缺口15，以与封闭腔1的侧壁之间形成供热介质流动的通道，优选地，可将热介质出口4设置在底壁上的最低处，便于蒸汽冷凝水排出。在条形支撑板11的下圆弧边缘最低处形成缺口15，多个缺口15所形成的通道位于封闭腔1内侧壁最低处，蒸汽冷凝水均汇聚于内侧壁最低处，并经缺口15所形成的通道流动至热介质出口4排出封闭腔1，避免因通道不在最低处而冷凝水在腔内有所存留的情况发生。另外，缺口15可以为图中的矩形状，也可以为扇形状等，选择多样，此处不做限定。

可选地，根据本公开的一个实施例，如图1所示，上述管式煤浆加热器还包括：温度检测装置12，温度调节阀13和控制器14。其中温度检测装置12设置于煤浆管线2出口以检测出口温度；温度调节阀13设置于用于热介质入口处，以调节热介质流量；控制器14将接温度检测装置12和温度调节阀13连接，这样，当温度监测装置12检测到温度不在预设温度范围内时，发送信号给控制器14，控制器14经过分析再发送控制信号给温度调节阀13，以通过控制温度调节阀的不同开度来调节热介质流量，从而来控制煤浆管线2出口的温度以实现煤浆加热温度控制自动化。

根据本公开的第二个方面，提供一种水煤浆气化系统，包括一个或多个管式煤浆加热器，其中管式煤浆加热器即为上述的管式煤浆加热器。本公开提供的水煤浆气化系统具有上述的煤浆加热器的全部有益效果。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种管式煤浆加热器，其特征在于，包括：封闭腔(1)、煤浆管线(2)；所述封闭腔(1)具有热介质入口(3)和热介质出口(4)，以为所述封闭腔(1)提供热介质；所述煤浆管线(2)多次折返进出所述封闭腔(1)，以在所述封闭腔(1)内与所述热介质换热；所述煤浆管线(2)包括在所述封闭腔(1)内延伸且延伸出所述封闭腔(1)的主管(5)以及位于所述封闭腔(1)外的连接管(6)，所述连接管(6)可拆卸地连通在相邻两根所述主管(5)之间。

2.根据权利要求1所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述加热器包括呈筒状的承压壳体(7)以及密封连接在所述承压壳体(7)两端的椭球封头(8)以形成所述封闭腔(1)，所述热介质入口(3)和所述热介质出口(4)沿轴向方向形成在所述承压壳体(7)的两端，所述主管(5)从所述椭球封头(8)密封伸出。

3.根据权利要求1或2所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述主管(5)为穿过所述封闭腔(1)的多根直管，所述连接管(6)为弯管，所述直管和弯管通过Grayloc卡兰(9)实现可拆卸式连接以形成供流体连续流动的所述煤浆管线(2)。

4.根据权利要求2所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述承压壳体(7)具有圆形横截面，所述煤浆管线(2)为两套，该两套煤浆管线(2)关于所述圆形横截面的直径线对称设置。

5.根据权利要求1或2所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述封闭腔(1)内形成有分别固定于所述封闭腔(1)内侧壁上的多个支撑板，每个所述支撑板上分别形成有供所述主管(5)穿过的通孔，并且多个所述支撑板沿所述主管(5)的延伸方向间隔设置，并且每个所述支撑板的部分边缘分别与所述封闭腔(1)的内侧壁之间具有供所述热介质流动的间隙。

6.根据权利要求5所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述封闭腔(1)具有圆形横截面，多个所述支撑板包括弓形支撑板(10)和条形支撑板(11)，每两个所述弓形支撑板(10)共面，所述条形支撑板(11)沿所述主管的延伸方向与该共面的两个弓形支撑板(10)间隔设置，且条形支撑板(11)在该两个弓形支撑板(10)所在的平面上的投影与该两个弓形支撑板(10)形成为与所述封闭腔(1)的圆形横截面直径相同的圆形结构。

7.根据权利要求5所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述主管(5)沿水平方向延伸，所述热介质出口(4)位于所述封闭腔(1)的底壁上，与所述封闭腔(1)的底壁相连的所述支撑板的下边缘具有缺口(15)，以与所述封闭腔(1)的底壁之间形成供所述热介质流动的通道。

8.根据权利要求6所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述主管(5)沿水平方向延伸，所述热介质出口(4)位于所述封闭腔(1)的底壁上，所述条形支撑板(11)的下边缘具有缺口(15)，以与所述封闭腔(1)的侧壁之间形成供所述热介质流动的通道。

9.根据权利要求1所述的管式煤浆加热器，其特征在于，所述加热器还包括：

温度检测装置(12)，用于检测所述煤浆管线(2)出口的温度，

温度调节阀(13)，用于控制所述热介质入口(3)处的所述热介质流量，以及

控制器(14)，与所述温度检测装置(12)和所述温度调节阀(13)相连，以通过所述煤浆管线(2)出口的温度来控制所述热介质的流量。

10.一种煤浆气化系统，包括一个或多个管式煤浆加热器，其特征在于，所述管式煤浆加热器为权利要求1-9中任一项所述的能够加热煤浆的管式煤浆加热器。