一种高效低成本增压辐射废锅受热面结构的制作方法

本发明涉及石化和锅炉两个领域，具体涉及一种高效低成本增压辐射废锅受热面结构。

背景技术：

在煤化工行业气化岛系统中，经过气化炉气化产生的高温合成气，合成气温度一般在1000～1500℃左右，合成气压力在4-6mpa,这部分合成气需要冷却到400℃左右进入下一个工艺流程，冷却的方法一般有三种：全废锅流程，合成气通过和汽水换热降到400℃左右；半废锅流程，合成气通过和汽水换热降到800℃左右，然后经过喷水急冷降温到400℃左右；全废锅和半废锅流程中都涉及合成气换热的显热回收装置辐射废锅，全废锅流程中辐射废锅将合成气温度降低到650-670℃左右，此发明专利适合全废锅流程和半废锅流程。由于合成气的压力和成分的特殊性，显热回收系统很复杂，对于高压力的废气余热回收我国还没有较成熟的经验，如何能够有效回收此部分煤气的热量降低合成气的温度，选择能适合高效经济的辐射受热面尤为重要，此废锅成本高昂，以2500t/d气化炉下的辐射废锅为例，废锅单体造价6000万左右，高效低成本的受热面布置非常重要，能够有效的降低成本，

国内外还没比较成熟结构，国内已运行单筒加屏结构的机组，由于受热面的结构处理不合理，没有充分考虑各级受热面和壳体膨胀的问题，运行中由于应力问题事故率非常高，国外一般采用单筒或双筒结构，还有筒+屏结构，这些结构单断面下的传热效率低，受热面占地面积大，大大的提高辐射废锅的高度，成本高等特点，国内的结构在处理不成熟，不能达到使用效果，

技术实现要素：

本发明专利的目的：为了解决国内外还没比较成熟结构，国内已运行单筒加屏结构的机组，由于受热面的结构处理不合理，没有充分考虑各级受热面和壳体膨胀的问题，运行中由于应力问题事故率非常高，国外一般采用单筒或双筒结构，还有筒+屏结构，这些结构单断面下的传热效率低，受热面占地面积大，大大的提高辐射废锅的高度，成本高等特点，国内的结构在处理不成熟，不能达到使用效果的问题，本发明提出一种高效低成本增压辐射废锅受热面结构。

为实现上述目的，一种高效低成本增压辐射废锅受热面结构，它包括承压壳体、引出管组件、受热面组件、下降管组件、螺旋排管供水管；

所述的承压壳体顶端设有气化炉出口管，承压壳体侧端面的上端设有合成气出口管；

承压壳体内由上至下依次装有受热面组件和螺旋排管供水管，受热面组件上端与穿过承压壳体侧端面上端的引出管组件连接，受热面组件下端与下降管组件的出口端连接，下降管组件的入口端与螺旋排管供水管的出口端连接，螺旋排管供水管的入口端穿过承压壳体侧端面的下端。

进一步地，所述受热面组件包括外筒受热面、内筒受热面和屏式受热面；

所述外筒受热面、内筒受热面和屏式受热面由外向内依次设置在承压壳体的内部；外筒受热面上设有外筒水冷壁，内筒受热面上设有内筒水冷壁，屏式受热面上设有屏水冷壁；

再进一步地，所述引出管组件包括外筒水冷壁引出管、内筒水冷壁引出管和屏水冷壁水冷壁引出管；

所述外筒水冷壁上端与穿过承压壳体侧面上端的外筒水冷壁引出管连接，所述内筒水冷壁上端与穿过承压壳体侧面上端的内筒水冷壁引出管连接，所述屏水冷壁上端与穿过承压壳体侧面上端的屏水冷壁引出管连接。

进一步地，所述下降管组件包括外筒水冷壁下降管、内筒水冷壁下降管和屏水冷壁下降管；

所述外筒水冷壁下端与外筒水冷壁下降管的出口端连接，内筒水冷壁与内筒水冷壁下降管的出口端连接，屏水冷壁与屏水冷壁下降管的出口端连接；

外筒水冷壁下降管的入口端、内筒水冷壁下降管的入口端和屏式受热面水冷壁下降管的入口端均与螺旋排管供水管的出口端连接。

再近一步地，外筒水冷壁与外筒水冷壁引出管通过外筒出口集箱连接，内筒水冷壁与外筒水冷壁引出管通过外筒出口集箱连接，屏水冷壁与屏水冷壁引出管通过屏出口集箱连接。

进一步地，所述外筒水冷壁与外筒水冷壁下降管通过外筒入口集箱连接，内筒水冷壁与内筒水冷壁下降管通过内筒出口集箱连接，屏水冷壁与屏水冷壁下降管通过屏入口集箱连接。

优选地，所述外筒受热面的长度＞内筒受热面的长度＞屏式受热面的长度。

进一步地，所述合成气出口管有两个，每个合成气出口管均穿过外筒受热面，及外筒水冷壁。

进一步地，所述引出管组件穿过承压壳体后与汽包的一端连接，汽包的另一端与主蒸汽管道连接。

再进一步地，所述承压壳体下端一侧设有水封冷渣池。

有益效果：

1、本发明采用此发明专利结构布置能够降低废锅高度四分之一，降低成本四分之一左右，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，高效节能尤为重要,实用于全废锅流程和半废锅流程。

2、本发明有效回收较大正压下的合成气的显热余热，将烟气温度从1500℃降至670℃左右，具体采用外筒+内筒+屏和特殊下降管结构有效结合受热面结构，这种受热面结构适用于高压力含尘浓度大的烟气，能够有效利用受热面的特点，加强传热效率，有效的降低了废锅的高度，由于布置更加紧密，各受热面的水循环问题和应力问题比较突出。

3、本发明采用一种螺旋盘管结构，能够有效的避免各级受热面由于膨胀差不同而引起的应力撕裂受热面结构。

4、本发明利用废气余热锅炉产生饱和蒸汽的辐射废锅；能够有效提高整体煤气化投运率。

5、本发明锅炉受热面结构合理简单、传热面的传热系数大。

6、本发明结构简单、紧凑、可以实现自然循环，水循环安全、启动时间短，与其他形式的废热锅炉相比较，其单位换热面积的金属消耗量较小，适应的介质操作条件较为广泛。

7、本发明的采用和多种受热面的有效结合，能够在单位体积获得更大的传热量，显著的降低了设备的高度，节约设备成本20％。

8、本发明的占地面积和体积较小，辐射废锅运行安全可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

结合附图1说明本实施方式：一种高效低成本增压辐射废锅受热面结构：

具体实施方式一：它包括承压壳体1、引出管组件、受热面组件、下降管组件、螺旋排管供水管；

所述的承压壳体1顶端设有气化炉出口管2，承压壳体1侧端面的上端设有合成气出口管13；

承压壳体1内由上至下依次装有受热面组件和螺旋排管供水管12，受热面组件上端与穿过承压壳体1侧端面上端的引出管组件连接，受热面组件下端与下降管组件的出口端连接，下降管组件的入口端与螺旋排管供水管12的出口端连接，螺旋排管供水管12的入口端穿过承压壳体1侧端面的下端。

具体实施方式二：所述受热面组件包括外筒受热面3、内筒受热面4和屏式受热面5；

所述外筒受热面3、内筒受热面4和屏式受热面5由外向内依次设置在承压壳体1的内部；外筒受热面3上设有外筒水冷壁，内筒受热面4上设有内筒水冷壁，屏式受热面上5设有屏水冷壁；

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：所述引出管组件包括外筒水冷壁引出管6、内筒水冷壁引出管7和屏水冷壁水冷壁引出管8；

所述外筒水冷壁上端与穿过承压壳体1侧面上端的外筒水冷壁引出管6连接，所述内筒水冷壁上端与穿过承压壳体1侧面上端的内筒水冷壁引出管7连接，所述屏水冷壁上端与穿过承压壳体1侧面上端的屏水冷壁引出管8连接。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：所述下降管组件包括外筒水冷壁下降管9、内筒水冷壁下降管10和屏水冷壁下降管11；

所述外筒水冷壁下端与外筒水冷壁下降管9的出口端连接，内筒水冷壁与内筒水冷壁下降管10的出口端连接，屏水冷壁与屏水冷壁下降管11的出口端连接；

外筒水冷壁下降管9的入口端、内筒水冷壁下降管10的入口端和屏式受热面水冷壁下降管11的入口端均与螺旋排管供水管12的出口端连接。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：外筒水冷壁与外筒水冷壁引出管6通过外筒出口集箱14连接，内筒水冷壁与外筒水冷壁引出管7通过外筒出口集箱15连接，屏水冷壁与屏水冷壁引出管8通过屏出口集箱16连接。

其他实施方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：所述外筒水冷壁与外筒水冷壁下降管9通过外筒入口集箱17连接，内筒水冷壁与内筒水冷壁下降管10通过内筒出口集箱18连接，屏水冷壁与屏水冷壁下降管11通过屏入口集箱连接。

其他实施方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式七：所述外筒受热面3的长度＞内筒受热面4的长度＞屏式受热面5的长度。

其他实施方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式八：所述合成气出口管13有两个，每个合成气出口管13均穿过外筒受热面3，及外筒水冷壁。

其他实施方式与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式九：所述引出管组件穿过承压壳体1后与汽包的一端连接，汽包的另一端与主蒸汽管道连接。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：所述承压壳体1下端一侧设有水封冷渣池。

其他实施方式与具体实施方式一相同。

工作原理：一种特种受热面结构的显热余热回收装置包括：承压壳体，外筒水冷壁、内筒水冷壁、屏式受热面组成，各受热面连接下集箱和上集箱，及和受热面相连的下降管和引出管。所述的承压壳体上端连接气化炉出口管，所述的承压壳体下端一侧设有水封冷渣池，所述的承压壳体内装有外筒、内筒、屏组件，所述的内筒水冷壁、外筒水冷壁、屏水冷壁上端上集箱通过引出管和锅筒相连，所述的外筒水冷壁、内筒水冷壁、屏水冷壁下端下集箱通过下降管和锅筒下集中下降管相连，所述的管筒组件上端两侧侧连接合成气连接管。

内筒水冷壁、外筒水冷壁、屏内装有工作介质，工作介质为汽水两相介质。

工作时，合成气经过气化炉出口管进入废锅内筒受热面的圆形内腔中，气化炉出口管入口的合成气的温度约为1300～1500℃，之后合成气沿圆形的内筒内腔屏受热面向下流动，内筒内布置水冷屏，然后通过内筒转弯处进入内外筒之间，通过此通道上行，最后合成气从承压壳体上端的合成气出口管排出，温度降低至670℃左右，流向合成气净化系统。

螺旋排管供水管能够有效的避免各级受热面由于膨胀差不同而引起的应力撕裂受热面结构，水分别通过给水管道进入内筒、外筒、屏下集箱，各下集箱分配进入各立管向上进行换热，进入内筒、外筒、屏上集箱,经蒸汽引出管进入汽包，不饱和水经下降管进入蒸发受热面下集箱进入内筒水冷壁、外筒水冷壁、屏式受热面进行换热，将欠饱和参数下的不饱和水加热至饱和温度，最后由汽包送入饱和蒸汽进入主蒸汽管道。

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