与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置的制作方法

本实用新型涉及一种与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置。

背景技术：

随着煤化工装置规模的越来越大，特别是煤制合成氨工艺，对鲁奇炉气化出的粗煤气热量回收尤为引起重视。在这种工艺流程中，从鲁奇炉产出的粗煤气需经过废热锅炉设备降温后送至下游工艺。

从鲁奇炉产出的粗煤气温度在560～700℃左右，需降温至300～360℃以满足下游工艺的要求。若采用激冷等措施将其冷却，虽说可以达到降温的作用，但能量未被充分利用，并且造成水资源的浪费。

最大程度的利用废热锅炉设备回收粗煤气中的热量，使粗煤气在降温同时产生中低压或者高压过热蒸汽是比较理想的选择。

现常见的多级火管试挠性薄管板废热锅炉，一般为卧式结构，不适用含尘工艺气介质，且不能产生过热蒸汽。

现常见的立式结构可产生过热蒸汽的废热锅炉，一般为水管废热锅炉或辐射废热锅炉，换热效率低，且仅适用于电厂或igcc项目中使用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置，包括汽包设备、换热装置、第一自然循环回路、第二自然循环回路、强制循环回路、过热管；

所述换热装置包括由上至下分布的入口管箱、第一蒸发段、过热段、第二蒸发段、出气管箱，鲁奇炉气化出高温粗煤气由上端的所述入口管箱向下进入所述换热装置；

所述第一蒸发段包括第一蒸发筒、若干第一换热管，所述第一换热管在所述第一蒸发筒内间隔并排设置，且轴向竖直设置；

所述过热段包括过热筒、若干第二换热管，所述第二换热管在所述过热筒内间隔并排设置，且轴向竖直设置；

所述第二蒸发段包括第二蒸发筒、若干第三换热管，所述第三换热管在所述第二蒸发筒内间隔并排设置，且轴向竖直；

所述高温粗煤气依次经所述第一换热管、第二换热管、第三换热管向下流动；

所述强制循环回路让所述汽包设备的水分别由所述第一蒸发筒内部上端向所述第一换热管外喷淋冷却、以及由所述第二蒸发筒内部上端向所述第三换热管外喷淋冷却；

所述第一自然循环回路分别由所述第一蒸发筒的侧壁的上下端连通至所述第一蒸发筒内，以让所述第一蒸发筒内的蒸汽流通至所述汽包设备后循环流入所述第一蒸发筒；

所述过热管连通所述汽包设备的蒸汽出口和所述过热段的侧壁下端，以将所述汽包设备内的蒸汽流通至所述过热段加热后排出；

所述第二自然循环回路分别由所述第二蒸发筒的侧壁的上下端连通至所述第二蒸发筒内，以让所述第二蒸发筒内的蒸汽流通至所述汽包设备。

优选地，所述第一蒸发筒内部上端、以及所述第二蒸发筒内部上端分别设有与所述强制循环回路连接的循环水分布器，以让所述汽包设备的水经所述循环水分布器向所述第一换热管外、第三换热管外喷淋冷却。

优选地，所述换热装置还包括连接在所述第一蒸发段和所述过热段之间的第一中间管箱，连接在所述过热段和所述第二蒸发段之间的第二中间管箱，所述第一中间管箱上设有用于调节所述第一换热管向所述第二换热管流动的气体的流速的高温调节阀。

优选地，在所述第一蒸发筒的侧壁的上下端分别设置有第一上升接口、第一下降接口，所述第一上升接口、第一下降接口分别与所述汽包设备内腔连通，形成所述第一自然循环回路；

在所述第二蒸发筒的侧壁的上下端分别设置有第二上升接口、第二下降接口，所述第二上升接口、第二下降接口分别与所述汽包设备内腔连通，形成所述第二自然循环回路。

优选地，所述强制循环回路、第一下降接口、第二下降接口分别与所述汽包设备的底部连接，所述第一上升接口、第二上升接口、过热管分别与所述汽包设备的顶部连接。

优选地，所述过热段内壁由上至下交替分布有第一折流板、第二折流板，且两相邻的所述第一折流板、第二折流板之间在水平方向错开，形成上下连通且曲折的折流通道，供所述汽包设备内的蒸汽经所述折流通道向上流通后流出。

优选地，所述过热段的上下两端分别设有对所述第二换热管的上下两端定位的上管板、下管板，所述上管板的下侧安装有用于供各所述第一折流板、第二折流板安装的支撑管，以限定各所述第一折流板、第二折流板之间的间距。

优选地，所述第一折流板呈环形，外圈与所述过热筒的内壁面连接，所述第二折流板呈圆盘状，与所述第一折流板的中心孔相对；

所述第二折流板的外径大于所述第一折流板的内孔，以和所述第一折流板交错。

实施本实用新型的与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置，具有以下有益效果：立式火管式废热锅炉装置利于对鲁奇炉气化出的高温粗煤气充分降温，最大程度的利用废热锅炉设备回收了粗煤气中的热量，使粗煤气在降温同时产生中低压或者高压过热蒸汽，达到了更充分利用高温粗煤气中热量的作用。该废热锅炉设备运行安全可靠，进而有效的提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置的结构示意图；

图2是图1中过热段的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉装置包括汽包设备1、换热装置2、第一自然循环回路3、第二自然循环回路4、强制循环回路5、过热管6。

结合图1、图2所示，换热装置2包括由上至下分布的入口管箱21、第一蒸发段22、过热段23、第二蒸发段24、出气管箱25，鲁奇炉中气化出的高温粗煤气由上端的入口管箱21向下进入换热装置2。

第一蒸发段22包括第一蒸发筒221、若干第一换热管222，第一换热管222在第一蒸发筒221内间隔并排设置，且轴向竖直设置。

过热段23包括过热筒231、若干第二换热管232，第二换热管232在过热筒231内间隔并排设置，且轴向竖直设置。

第二蒸发段24包括第二蒸发筒241、若干第三换热管242，第三换热管242在第二蒸发筒241内间隔并排设置，且轴向竖直。

高温粗煤气依次经第一换热管222、第二换热管232、第三换热管242向下流动，经过热交换后降温，从换热装置2的下端排出。

强制循环回路5让汽包设备1的水分别由第一蒸发筒221内部上端向第一换热管222外喷淋冷却、以及由第二蒸发筒241内部上端向第三换热管242外喷淋冷却，让汽包设备1中的水对第一换热管222、第三换热管242中的高温粗煤气降温。

第一自然循环回路3分别由第一蒸发筒221的侧壁的上下端连通至第一蒸发筒221内，以让第一蒸发筒221内的蒸汽流通至汽包设备1后循环流入第一蒸发筒221，将第一蒸发筒221内的热量循环带走到汽包设备1。

过热管6连通汽包设备1的蒸汽出口和过热段23的侧壁下端，以将汽包设备1内的蒸汽流通至过热段23加热升温后排出，同时也对第二换热管232内的高温粗煤气降温。

第二自然循环回路4分别由第二蒸发筒241的侧壁的上下端连通至第二蒸发筒241内，以让第二蒸发筒241内的蒸汽流通至汽包设备1后循环流入第二蒸发筒241，将第二蒸发筒241内的热量循环带走到汽包设备1。

立式火管式废热锅炉装置利于对鲁奇炉气化出的高温粗煤气充分降温，最大程度的利用废热锅炉设备回收了粗煤气中的热量，使粗煤气在降温同时产生中低压或者高压过热蒸汽，达到了更充分利用高温粗煤气中热量的作用。该废热锅炉设备运行安全可靠，进而有效的提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。

580～650℃的粗煤气通过入口管箱21进入第一蒸发段22，温度降至～480℃；然后进入过热段223，在过热段23粗煤气降温至400～420℃；之后进入第二蒸发段24，降温至290～320℃，通过出口管箱25从粗煤气出口进入下一工艺流程。

本立式火管式废热锅炉装置既可以达到降温的作用，又可以将能量充分回收利用；并且本装置增加了强制循环系统，可以最大程度的保证设备的长周期安全运行。

第一蒸发筒221内部上端、以及第二蒸发筒241内部上端分别设有与强制循环回路5连接的循环水分布器，以让汽包设备1的水经循环水分布器向第一换热管222外、第三换热管242外喷淋冷却，以根据工艺要求对第一换热管222外、第三换热管242外喷淋强制降温。

换热装置2还包括连接在第一蒸发段22和过热段23之间的第一中间管箱7，连接在过热段23和第二蒸发段24之间的第二中间管箱8。在一些实施例中，第一蒸发段22中部设置有供粗煤气通过的中心管旁路225，第一中间管箱7上设有用于调节第一换热管222、中心管旁路225向第二换热管232流动的气体的流速的高温调节阀71，起调节此段粗煤气出口温度的作用，以满足工艺要求。第一中间管箱7、第二中间管箱8具有分配粗煤气的作用。

在第一蒸发筒221的侧壁的上下端分别设置有第一上升接口223、第一下降接口224，第一上升接口223、第一下降接口224分别与汽包设备1内腔连通，形成第一自然循环回路3，在水从第一下降接口224进入第一蒸发筒221后变成蒸汽，经上端的第一上升接口223进入汽包设备1冷凝。

在第二蒸发筒241的侧壁的上下端分别设置有第二上升接口243、第二下降接口244，第二上升接口243、第二下降接口244分别与汽包设备1内腔连通，形成第二自然循环回路4，在水从第二下降接口244进入第二蒸发筒241后变成蒸汽，经上端的第二上升接口243进入汽包设备1冷凝。

强制循环回路5、第一下降接口224、第二下降接口244分别与汽包设备1的底部连接，第一上升接口223、第二上升接口243、过热管6分别与汽包设备1的顶部连接。

过热段23内壁由上至下交替分布有第一折流板233、第二折流板234，且两相邻的第一折流板233、第二折流板234之间在水平方向错开，形成上下连通且曲折的折流通道，供汽包设备1内的蒸汽经折流通道向上流通后流出，充分的加热流入过热段23的蒸汽。

过热段23作为与鲁奇炉配套的余热回收立式火管式废热锅炉的过热装置，可以将蒸汽加热，第一蒸发段22和第二蒸发段24产生5.0mpa，265℃的饱和蒸汽，饱和蒸汽在汽包设备1进行汽水分离后通过过热管6进入过热段23，过热成～420℃的过热蒸汽，提升了粗煤气的热量利用率。

进一步地，过热段23的上下两端分别设有对第二换热管232的上下两端定位的上管板235、下管板236，上管板235的下侧安装有用于供各第一折流板233、第二折流板234安装的支撑管237，以限定各第一折流板233、第二折流板234之间的间距，保证第一折流板233、第二折流板234的稳定。

第一折流板233呈环形，外圈与过热筒231的内壁面连接，第二折流板234呈圆盘状，与第一折流板233的中心孔相对，形成的折流通道为发散、集中、发散、集中等循环的方式增加流通长度，充分换热。

优选地，第二折流板234的外径大于第一折流板233的内孔，以和第一折流板233交错。

第二换热管232穿过第一折流板233、第二折流板234，让第二换热管232穿过折流通道换热。

过热段23的侧壁上下两端分别设有过热蒸汽出口2311、过热蒸汽入口2312，过热管6连接过热蒸汽入口2312，过热蒸汽出口2311、过热蒸汽入口2312的内侧沿过热筒231的内壁周圈设置有蒸汽分配装置238。

蒸汽分配装置238对过热蒸汽出口2311、过热蒸汽入口2312的内端口相对间隔，以对过热管6进入过热段23的蒸汽减速，以及避免过热段23内的蒸汽冲击过热蒸汽出口2311。

优选地，蒸汽分配装置238呈环形筒状，分别在过热筒231的上下两端内壁设置，且与过热筒231的内壁之间间隔，形成供蒸汽流入过热筒231、流出过热筒231的通道。

蒸汽分配装置238分别与过热蒸汽出口2311、过热蒸汽入口2312正对，且蒸汽分配装置238的轴向宽度大于过热蒸汽出口2311、过热蒸汽入口2312的轴向宽度，可以有效的减速经过热管6进入过热段23的蒸汽，以及从过热段23内流出过热蒸汽出口2311的蒸汽。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

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