CN209101852U - 一种煤气化换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤气化换热装置，属于燃气制造领域。它包括具有水冷壁的壳体，壳体包括内外壁，内外壁之间环形布置有煤气通道。水冷壁内包括多个具有复杂结构的换热单元，煤气在煤气通道中流动时依次经过每个换热单元进行换热。本实用新型通过在一个装置内设置多个换热单元，节省了装置的空间占比和成本，且换热单元之间的结构分布密集合理，冷却水在换热单元内的停留时间和换热面积均得到了很大的提高，整体装置的换热效果好。

Description

一种煤气化换热装置

技术领域

本实用新型属于燃气制造领域，更具体地说，涉及一种煤气化换热装置。

背景技术

由于气化炉产出的煤气往往温度过高，需经过换热系统将煤气温度降至工艺设计要求才可使用，因此冷却系统在清洁煤制气过程中的作用是十分关键的。传统的煤气化系统煤气冷却段一般至少分三段换热：过热器、余热锅炉、省煤器，三段之间通过管道连接。

如中国专利申请号为CN201610741423.8，公开日为：2017年1月4日的专利文献，公开了一种应用于冶炼炉余热发电设备技术领域的冶炼炉余热锅炉，所述的冶炼炉余热锅炉的锅炉本体一端设置烟气入口，锅炉本体另一端设置烟气出口，锅炉本体置过热器、蒸发器、省煤器，过热器通过支撑部件安装在锅炉本体内，支撑部件设置为由换热水管件组成的结构，支撑部件与过热器连通，本发明所述的冶炼炉余热锅炉，能够有效增加锅炉的参与热交换的换热面积，充分吸收余热总烟气热量，增加换热效率，减少余热热能损失，最大限度利用余热资源，降低能耗。但是其冷却段包括过热器、蒸发器和省煤器多个设备，所占空间较大，对框架要求较高，使得设备的综合成本高。且设备间采用管道连接也导致了煤气压降较大，煤气流速增加，降低了煤气的冷却效果。

基于上述原因，市面上出现了用于替代的空间占比较小的煤气换热装置。

如中国专利申请号为CN201710876248.8，公开日为：2018年1月12日的专利文献，公开了一种水、煤气换热器，属于热交换器技术领域，包括水箱、换热管、防腐蚀管；所述水箱上开设有进水口、出水口、进气口、出气口；所述进水口开设在所述出水口之下；所述换热管贯穿所述水箱，并且两端与所述水箱焊接，与所述进气口连通的一端为进气端，与所述出气口连通的一端为出气端；所述防腐蚀管的外径与所述换热管的内径相当，所述防腐蚀管一端的外壁与所述换热管的进气端焊接，另一端伸出所述换热管的进气端。本发明通过在换热管入口焊接防腐蚀管，并且使防腐蚀管伸出换热管，大大降低了焊缝部位煤气的流速，减少了煤气对焊缝的冲刷，增加了热交换器的使用寿命，节省了维护时间。但是该方案主要是针对换热入口处的腐蚀性采取了相应的解决措施，其换热模块较为单调，冷却水与换热管的接触面积较小，且因为煤气的流动速度较快，更加减少了煤气与冷却水之间的换热时间，使得设备在工作中的换热效果并不理想。

发明内容

1、要解决的问题

针对传统煤气冷却段所用设备较多，空间占比大，现有煤气换热器换热效果不理想的问题，本实用新型提供一种煤气化换热装置，该装置空间占比较小，其内设置有多个换热单元，增大了煤气与换热模块之间的换热面积，使得该换热装置的换热效果好。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种煤气化换热装置，包括壳体，壳体内具有水冷壁，所述水冷壁内部从上到下依次设有上部换热单元、中部换热单元和下部换热单元。

作为本技术方案的进一步改进，所述上部换热单元包括上部进水管、上部出水管以及连接在两者之间的至少一个换热模块。

作为本技术方案的进一步改进，多个相邻换热模块之间通过集箱依次连接，集箱固定在水冷壁的内壁上；首尾两个所述的换热模块中，其中一个换热模块的进水口与上部进水管的出水口连接，另一个换热模块的出水口与上部出水管的进水口连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述换热模块包括多根并排设置的换热水管。

作为本技术方案的进一步改进，所述下部换热单元的结构与上部换热单元的结构相同。

作为本技术方案的进一步改进，所述中部换热单元包括中部进水管、中部出水管以及连接在二者之间的换热水管，换热水管的进口接中部进水管的出水口，换热水管的出口接中部出水管的进水口。

作为本技术方案的进一步改进，所述中部换热单元的换热水管螺旋盘绕在由多根支撑管围成的支撑壁上。

作为本技术方案的进一步改进，所述中部换热单元具有两组，同组中部换热单元中的中部进水管和中部出水管呈对角设置。

作为本技术方案的进一步改进，所述进水管和出水管均接有弯管，弯管伸出壳体外。

作为技术方案的进一步改进，所述壳体包括由上到下依次连接的封头、上筒体、下筒体和下锥壳；所述上筒体和下筒体之间通过法兰连接。

作为技术方案的进一步改进，所述法兰的下端面处连接有支座。

作为技术方案的进一步改进，所述煤气进口设置于上筒体的一侧，所述煤气出口设置在下锥壳的底部。

作为技术方案的进一步改进，所述煤气进口处的煤气通道内壁上填充有浇注料。

作为技术方案的进一步改进，所述水冷壁的壁面上装有鳍片。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种煤气化换热装置，通过在水冷壁内设置多个换热单元的方式，增大了煤气与冷却水之间的换热面积，使得整体装置的换热效果好。另外，其相对于传统的煤气冷却段多个设备配合换热的方式，该装置的空间占比较小，成本大幅降低。

(2)本实用新型的一种煤气化换热装置，其上部、下部换热单元内的换热模块均由至少一根换热水管组成，水管连通多个集箱，使得冷却水在多个集箱之间来回流通，这种复杂的水管结构大大增强了冷却水在装置内的停留时间，使得冷却水与高温煤气之间的换热更加充分，而多个集箱的设置使得冷却水在换热后能够及时流入集箱并混合，防止部分水管中的冷却水因为温度过高而影响装置的换热效率甚至对水管造成损坏等。其换热后的冷却水则可以输送到下游设备进行后续生产和使用，提高装置的热利用率。

(3)本实用新型的一种煤气化换热装置，中部换热单元的水管螺旋盘绕在支撑管围成的支撑壁上，增加了冷却水在装置内的流动距离，使得中部换热单元的冷却水与煤气之间的热量交换更加彻底，加强了装置的换热效果。

(4)本实用新型的一种煤气化换热装置，煤气刚进入换热装置时的温度过高，容易对煤气进口处的管道造成损坏，而本装置在煤气进口处的煤气管道内填充有浇注料，能够很好的保护管道不被煤气的高温所损坏，增加了装置的使用寿命。

(5)本实用新型的一种煤气化换热装置，各个换热单元的进水管和出水管均通过弯管伸出壳体外，使得冷却水的进出更加方便，增加了装置的换热效率。

(6)本实用新型的一种煤气化换热装置，在水冷壁的外侧焊接有鳍片，通过这种结构增强了水冷壁的密封性，提高了装置的换热效果，且鳍片也增加了水冷壁的散热效果。

(7)本实用新型的一种煤气化换热装置，上筒体和下筒体之间通过法兰可拆卸式连接，使得整个装置的拆装更为便捷，且装置发生损坏时的维修也更加方便。

附图说明

图1为本实用新型换热系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型上部换热单元的结构示意图；

图3为本实用新型中部换热单元的结构示意图；

图4为本实用新型下部换热单元的结构示意图。

图中：100、煤气进口；200、法兰；300、支座；400、水冷壁；500、上部换热单元；501、上部换热模块I；502、上部换热模块II；503、上部换热模块III；504、上部换热模块IV；505、上部换热模块V；506、上部换热模块VI；507、上部进水管；508、上部出水管；509、上部集箱I；510、上部集箱II；511、上部集箱III；512、上部集箱IV；513、U形管I；600、中部换热单元；601、中部进水管I；602、中部进水管II；603、中部出水管I；604、中部出水管II；605、支撑管；700、下部换热单元；701、下部换热模块I；702、下部换热模块II；703、下部换热模块III；704、下部换热模块IV；705、下部换热模块V；706、下部换热模块VI；707、下部进水管；708、下部出水管；709、下部集箱I；710、下部集箱II；711、下部集箱III；712、下部集箱IV；713、U形管II；800、煤气出口；900、壳体；901、封头；902、上筒体；903、下筒体；904、下锥壳。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例

如图1至图4所示，一种煤气化换热装置，包括壳体900，壳体900为一个具有内壁和外壁的圆筒形结构，内外壁之间设有一定的空间，煤气通道以环形盘绕的方式布置在壳体900的内外壁之间，增加了煤气在换热装置中的换热面积和停留时间，提高了装置的换热效率。壳体900包括由上到下依次连接的封头901、上筒体902、下筒体903和下锥壳904，上筒体902和下筒体903之间通过法兰200连接，拆卸较为方便，便于换热装置发生损坏时进行检修，法兰200的下端面处连接有支座300，用于支撑整个换热装置，本实施例中支座300焊接在法兰200的下端面处。上筒体902的侧壁上设有煤气进口100，下锥壳904的壁面上设有煤气出口800，上游设备制得的高温煤气从煤气进口100进入煤气通道，从煤气出口800排出换热装置并输送至下游设备。

壳体900的下筒体903内具有水冷壁400，水冷壁400的壁面上装有鳍片，鳍片的存在提高了水冷壁400的密封性和换热效果。水冷壁400内壁上固定有集箱，水冷壁400内部从上到下依次设有上部换热单元500、中部换热单元600和下部换热单元700。

其中，上部换热单元500包括上部换热模块I 501、上部换热模块II 502、上部换热模块III 503、上部换热模块IV 504、上部换热模块V 505和上部换热模块VI 506。上部换热模块I501的进口连接上部进水管507，其出口连接上部集箱I 509；上部换热模块II 502的进口连接上部集箱I 509，其出口连接上部集箱II 510；上部换热模块III 503的进口连接上部集箱II510，其出口通过U形管I 513连接上部换热模块IV 504的进口，上部换热模块IV504的出口连接上部集箱III 511；上部换热模块V 505的进口连接上部集箱III 511，其出口连接上部集箱IV 512；上部换热模块VI 506的进口连接上部集箱IV 512，其出口连接上部出水管508。上部换热单元500中的换热模块包括多根并排设置的换热水管，本实施例中数量为4根，冷却水从上部进水管507进入上部换热单元500，在多个换热模块中的水管之间流通，最终由上部出水管508排出壳体900外。这种多个换热模块的布置方式，结构密集且合理，增加了冷却水在上部换热单元500中的停留时间和换热面积，极大地提高了冷却水与煤气之间的换热效率，而多个集箱的设置使得冷却水在换热后能够及时流入集箱并混合，防止部分水管中的冷却水因为温度过高而影响装置的换热效率甚至对水管造成损坏等。

中部换热单元600具有两组，其中一组中部换热单元600包括中部进水管I 601、中部出水管I 603以及连接在两者之间的换热水管，另一组中部换热单元600包括中部进水管II 602、中部出水管II 604以及连接在二者之间的换热水管，同组中部换热单元600的中部进水管和中部出水管分别设置在水冷壁400上相对的两侧，呈对角设置。中部换热单元600内竖向布置有支撑管605，本实施例中支撑管605的数量为6根，换热水管螺旋盘绕在支撑管605围成的支撑壁上，使得冷却水在换热水管中的流动距离得到了增加，从而提高了冷却水与煤气之间的换热时间和换热面积，加强了换热装置的换热效率。

下部换热单元700与上部换热单元500的结构基本相同，两者在水冷壁400内上下对称布置，下部换热单元700的具体结构如下：下部换热单元700包括下部换热模块I 701、下部换热模块II 702、下部换热模块III 703、下部换热模块IV 704、下部换热模块V 705和下部换热模块VI 706。下部换热模块I 701的进口连接下部进水管707，其出口连接下部集箱I 709；下部换热模块II 702的进口连接下部集箱I 709，其出口连接下部集箱II 710；下部换热模块III 703的进口连接下部集箱II 710，其出口通过U形管II 713连接下部换热模块IV 704的进口，下部换热模块IV 704的出口连接下部集箱III 711；下部换热模块V 705的进口连接下部集箱III 711，其出口连接下部集箱IV 712；下部换热模块VI 706的进口连接下部集箱IV 712，其出口连接下部出水管708。下部换热单元700的换热模块包括多根并排设置的换热水管，本实施例中数量为4根。

本实施例的煤气化换热装置工作时，高温煤气从上游设备经煤气进口100进入煤气通道中，煤气在煤气通道内的流动过程中依次经过上部换热单元500、中部换热单元600和下部换热单元700所在的位置处，与换热水管中的冷却水进行换热，使换热后的煤气温度降到符合使用要求的程度，并从煤气出口800输送至下游储存或使用设备，换热后的冷却水的温度提高到一定程度后输送至其他工作设备进行再度使用，水资源的利用程度得到了提高。

综上所述，本实施例的煤气化换热装置，通过在一个装置内设置多个换热单元来进行换热，相较于传统煤气冷却段多个换热设备相互配合的方式，该装置的空间占比小，成本大幅降低。然而，该装置在空间占比和成本减小的情况下，通过多个合理布置的复杂结构换热单元，增加了冷却水在换热单元内的停留时间和换热面积，对于煤气的冷却效果相比较传统煤气冷却段并没有降低，具备极高的市场经济价值。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤气化换热装置，包括壳体(900)，壳体(900)内具有水冷壁(400)，其特征在于：所述水冷壁(400)内部从上到下依次设有上部换热单元(500)、中部换热单元(600)和下部换热单元(700)。

2.根据权利要求1所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述上部换热单元(500)包括上部进水管(507)、上部出水管(508)以及连接在两者之间的至少一个换热模块。

3.根据权利要求2所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：多个相邻换热模块之间通过集箱依次连接，集箱固定在水冷壁(400)的内壁上；首尾两个所述的换热模块中，其中一个换热模块的进水口与上部进水管(507)的出水口连接，另一个换热模块的出水口与上部出水管(508)的进水口连接。

4.根据权利要求3所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述换热模块包括多根并排设置的换热水管。

5.根据权利要求4所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述下部换热单元(700)的结构与上部换热单元(500)的结构相同。

6.根据权利要求1所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述中部换热单元(600)包括中部进水管、中部出水管以及连接在二者之间的换热水管，换热水管的进口接中部进水管的出水口，换热水管的出口接中部出水管的进水口。

7.根据权利要求6所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述中部换热单元(600)的换热水管螺旋盘绕在由多根支撑管(605)围成的支撑壁上。

8.根据权利要求7所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述中部换热单元(600)具有两组，同组中部换热单元(600)的中部进水管和中部出水管呈对角设置。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述壳体(900)包括由上到下依次连接的封头(901)、上筒体(902)、下筒体(903)和下锥壳(904)；所述上筒体(902)和下筒体(903)之间通过法兰(200)连接。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种煤气化换热装置，其特征在于：所述水冷壁(400)的内侧壁和/或外侧壁上装有鳍片。