CN106336904A - 一种粉煤气化干法排渣冷却器 - Google Patents

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岳丽英
毛先胜
张刚
李维
张建民
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Abstract

本发明公开了一种粉煤气化干法排渣冷却器，包括有圆筒形承压钢壳，承压钢壳内设有管程和壳程，壳程的钢壳内部设有两层耐火隔热衬里，壳程的钢壳外部设有水夹套，管程为一个换热管组放置在壳程中，管程的工作介质通过进口总管进入，通过竖向管引入集合管再分布到每根换热管，最后汇集到上方经出口总管离开，换热管组上方设置一对唇焊法兰，唇焊法兰上方设置有一个测压管口和灰渣溢流口，壳程底部设有输送风进口和支撑格栅，支撑格栅上方堆填有刚玉瓷球，刚玉瓷球和换热管组之间设有灰渣进口管和人孔。本发明适用于粉煤气化后固态颗粒状灰渣的冷却及热量回收，具有设备温差应力小，可在高温高压工况下稳定运行，不容易产生泄漏的优点。

Description

一种粉煤气化干法排渣冷却器
技术领域：
本发明涉及粉煤气化领域，具体为一种粉煤气化干法排渣冷却器，适用于粉煤气化固态排渣工艺中的气化反应后的固态颗粒状灰渣冷却及热量回收。
背景技术：
粉煤气化技术是一种洁净、高效地将固态煤炭转化成气态的合成气体的先进技术，具有煤种适应性广，操作安全等特点。对气化反应生成的灰渣，采用固态排放工艺，不产生废水，对环境污染影响小，在目前要求日益严格的三废排放要求下，具有较明显的优势。因此如何将此技术应用到粉煤气化固态排渣工艺中对气化反应后的固态颗粒状灰渣冷却及热量回收，使其在高温高压工况下稳定运行，而且不产生泄漏，能够安全排放固态灰渣这一问题有待解决。
发明内容：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种粉煤气化干法排渣冷却器，可以将粉煤气化反应后产生的固态灰渣进行冷却和热量回收，以利于进一步处理后能够在常温常压下安全排放的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种粉煤气化干法排渣冷却器，包括有圆筒形承压钢壳，其特征在于：所述承压钢壳内设有管程和壳程，所述壳程的钢壳内部设有两层耐火隔热衬里，壳程的钢壳外部设有水夹套；所述管程为一个换热管组放置在壳程中，所述管程的工作介质为冷却水，所述冷却水通过进口总管从壳程侧壁进入壳程内，直接通过竖向管引入到管组底部的集合管，再通过底部集合管分布到每根换热管，所述换热管中的冷却水经过与固态灰渣换热后，汇集到换热管组上方的集合管上，经出口总管从壳程侧壁离开设备；所述换热管组上方设置一对唇焊法兰，所述唇焊法兰上方设置有一个测压管口和灰渣溢流口，所述壳程底部设有输送风进口和支撑格栅，所述支撑格栅上方堆填有刚玉瓷球，所述刚玉瓷球和换热管组之间设有灰渣进口管和人孔。
所述的承压钢壳中部的外侧壁上设有耳座。
所述的换热管组由几种规格的换热管组成，所述换热管组由两个固定在壳程钢壳内壁上的支撑座支撑，所述换热管组的底部的竖向管连通有导淋管，所述导淋管的另一端连接到管程底部的导淋管口处。
所述的换热管组底部的竖向管上连通有导向管，所述导向管通过导向支架安装在壳体内壁上。
所述的支架上方堆积φ50和φ25两种规格的刚玉瓷球，所述的高温灰渣进口位于刚玉瓷球上方，所述的输送风管口位于格栅下方。
所述的唇焊法兰为双重密封结构，包括有安装在壳程上端部承压钢壳对接端面上的上、下法兰，所述上、下法兰上分别设有相互对应的安装孔，所述上、下法兰的对接面上分别焊接有上、下密封环，所述上、下密封环之间通过密封垫片密封，所述密封面垫片内侧对应的上、下法兰之间设有隔热垫，所述密封垫片外侧对应的上、下密封环之间通过焊环进行密封焊。
所述的耐火衬里分为两层，其中一层和高温灰渣直接接触的耐火衬里选用重质刚玉浇注料，在刚玉质浇注料后面的耐火衬里采用导热系数较低的轻质隔热浇注料。
本发明适用于将粉煤气化反应生成的高温固态颗粒状灰渣进行冷却，将固态灰渣的温度降低到400℃以下，以便后续设备可以在不需要耐火衬里的情况下，继续对灰渣进行冷却，最终达到在常温常压下安全排放固态灰渣的目的。
其结构为立式无管板结构的换热设备，壳程结构为带有耐火衬里的立式圆筒，在换热管组上方设一对设备法兰，便于换热管组的安装调试及耐火内衬的施工，设备法兰上方设有灰渣溢流口。在换热管组下方设有格栅支撑装置，格栅上方堆积有φ50、φ25两种规格的刚玉瓷球，灰渣进口位于刚玉瓷球和换热管组之间，工作时，高温固态颗粒状灰渣在压力的推动下，从灰渣进口进入壳程，堆积在刚玉瓷球上。
灰渣输送风入口位于格栅下方，输送风由下往上，穿过格栅和瓷球，推动固态灰渣缓缓上移，到达换热管组所在位置后，与换热管组进行换热，冷却。根据需要设定换热管的长度，保证换热后的固态灰渣温度降低到400℃以下，然后从位于设备顶部的溢流口离开排渣冷却器，去进行下一步的处理。所述的换热管组一端固定，另一端设置导向限位支架，工作时换热管组水平方向位移被限制，而轴向可以自由伸缩，这样管壳程不会因热膨胀不协调而产生过大的温差应力。而且壳程上端部设置一对唇焊法兰双重密封结构，便于换热管组的安装，并可以确保排渣冷却器工作时不会在密封处发生泄露。
本发明的优点是：
本发明结构设计合理，适用于粉煤气化后固态颗粒状灰渣的冷却及热量回收，具有设备温差应力小，可在高温高压工况下稳定运行，不容易产生泄漏的的优点。
附图说明：
图1为本发明专利的结构示意图。
图2为换热管组进水总管结构示意图。
图3为壳程壳体唇焊法兰双重密封结构示意图。
具体实施方式：
参见附图。
如图1所示，一种粉煤气化干法排渣冷却器，适用于粉煤气化固态排渣工艺中的气化反应后的固态颗粒状灰渣冷却。排渣冷却器为一种立式换热设备，采用耳座8支撑方式，包括有壳程1、管程7和水夹套2等三个腔。管程由几种规格的换热管组成，管程工作介质为冷却水，强制循环，冷却水通过进口总管9从壳程侧壁进入壳程内，直接引入管组底部，再通过集合管分布到每根换热管，换热管正方形排列，经过与固态灰渣换热后，汇集到换热管组上方的集合管，经出口总管13，从壳程侧壁离开设备。管程底部设置一个连续导淋管口15，防止换热管组底部盐分积聚，引起管组腐蚀破坏。管程换热管组由两个固定在壳程钢壳内壁上的支撑座14支撑，换热管组底部设置导向支架，保证换热管组工作时轴向可以自由膨胀，避免管壳程因热膨胀不协调而产生过大的温差应力。
壳程钢壳内部设有两层耐火隔热衬里6，换热管组上方设置一对唇焊法兰10，便于换热管组的安装调试，唇焊法兰上方设置有一个测压管口11和灰渣溢流口12。
壳程底部设有输送风进口17和支撑格栅3，支撑格栅上方堆填φ50和φ25两种规格的刚玉瓷球4，灰渣进口管16和人孔5位于刚玉瓷球和换热管组之间。
本发明专利适用于粉煤气化后的固态颗粒状灰渣冷却及热量回收。固态粉煤在气化炉中进行气化反应后，产生的固态灰渣由气化炉底部排出，在压力作用下进入固态排渣冷却器，灰渣进口设有内伸导向管，将灰渣送入排渣冷却器内部。灰渣进口下方设有支撑格栅，格栅上方堆积φ50和φ25两种规格的刚玉瓷球，灰渣从进口进入设备内部后，堆积在刚玉瓷球上方，支撑格栅下方设有输送风管口，输送风穿过格栅及刚玉瓷球，推动固态颗粒状灰渣缓缓上移，在上移过程中，与设在灰渣进口上方的换热管组进行换热、冷却，根据换热系数及对灰渣冷却温度的要求，可以设定换热管的长度，使得灰渣在与换热管组换热完毕后，温度≤400℃。换热后的灰渣在输送风的推动下继续缓慢上升，最后从位于设备上部的倾斜溢流口离开，进入后续处理设备。
如图2所示，管程换热管组置于壳程中，为了消除管组工作时的热应力，管组采用一端固定，一端自由伸缩结构，进水总管9、出水总管13均位于换热管组上方，且中心线位于同一水平面上，管组上部通过两个支撑座14支撑在设备壳壁上，下部设置一个导向支架7-1，导向支架7-1上安装有竖直向上的导向管7-8，限定水平方向位移，竖直方向可以自由伸缩。所述管程的工作介质为冷却水，所述冷却水通过进口总管9从壳程侧壁进入壳程1内，直接通过竖向管7-2引入到管组底部的集合管7-3，再通过底部集合管分布到每根换热管7-4，换热管7-4呈正方形排列，换热管7-4中的冷却水经过与固态灰渣换热后，汇集到换热管组上方的集合管7-5上，经出口总管从壳程侧壁离开设备。所述进水总管处设有进口套管7-6，所述进水总管9与其下方的集合管7-5之间通过连接板7-7连接，。
设备内设有耐火隔热浇注料衬里，以降低壳程金属壳体的壁温，保证正常运行时金属壳体的操作温度在合理的范围内。耐火衬里分两层，和高温灰渣直接接触的耐火衬里选用重质刚玉浇注料，可以有效抵抗高温的侵蚀和灰渣的磨蚀，刚玉质浇注料后面为导热系数较低的轻质隔热浇注料，可以有效降低壳体的温度，根据传热计算结果，合理设置重质衬里和隔热衬里的厚度，可以保证设备金属壳体外壁温度在预期的范围内。
设备内部的管组支撑座、导向支架、格栅支座都直接焊接在设备内壁上，为防止这些连接部位的设备壳体局部超温，在设备法兰以下部分设置水夹套进行防超温保护。
在灰渣进口和管程管组之间设有人孔，便于设备金属壳体制造过程中的检验及耐火衬里的砌筑，在灰渣冷却器工作时，人孔通道采用可拆卸的耐火隔热材料预制品塞实，方便以后的检修。
管程底部设置一个连续导淋管口，防止换热管组底部盐分积聚而引起管组腐蚀破坏。
为了便于灰渣冷却器设备的制造、检验、安装和检修，在设备壳程设置了一对唇焊法兰，唇焊法兰采用垫片和唇焊双重密封结构，在设备制造检验及试车阶段，法兰可以通过垫片进行密封，当设备试运行合格后，再将焊唇进行密封焊，可以保证设备的长周期安全运行。
如图3，所述的唇焊法兰的具体结构为：所述的唇焊法兰为双重密封结构，包括有安装在壳程上端部承压钢壳对接端面上的上、下法兰10-1、10-2，所述上、下法兰10-1、10-2上分别设有相互对应的安装孔10-3，所述上、下法兰10-1、10-2的对接面上分别焊接有上、下密封环10-4、10-5，所述上、下密封环10-4、10-5之间通过密封垫片10-6密封，密封面垫片10-6内侧对应的上、下法兰10-1、10-2之间设有隔热垫10-7，密封垫片10-6外侧对应的上、下密封环10-4、10-5之间通过焊环10-8进行密封焊。

Claims (9)

1.一种粉煤气化干法排渣冷却器，包括有圆筒形承压钢壳，其特征在于：所述承压钢壳内设有管程和壳程，所述壳程的钢壳内部设有两层耐火隔热衬里，壳程的钢壳外部设有水夹套，所述管程为一个换热管组放置在壳程中，所述管程的工作介质为冷却水，所述冷却水通过进口总管从壳程侧壁进入壳程内，直接通过竖向管引入到管组底部的集合管，再通过底部集合管分布到每根换热管，所述换热管中的冷却水经过与固态灰渣换热后，汇集到换热管组上方的集合管上，经出口总管从壳程侧壁离开设备，所述换热管组上方设置一对唇焊法兰，所述唇焊法兰上方设置有一个测压管口和灰渣溢流口，所述壳程底部设有输送风进口和支撑格栅，所述支撑格栅上方堆填有刚玉瓷球，所述刚玉瓷球和换热管组之间设有灰渣进口管和人孔。
2.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的承压钢壳中部的外侧壁上设有耳座。
3.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的换热管组呈换热管呈正方形排列，且其采用一端固定，一端自由伸缩结构，所述进、出水总管均位于换热管组上方，且中心线位于同一水平面上，换热管组上部通过两个支撑座支撑在设备壳壁上，下部设置一个导向支架，限定水平方向位移，竖直方向可以自由伸缩，所述换热管组底部的竖向管连通有导淋管，所述导淋管的另一端连接到管程底部的导淋管口处。
4.根据权利要求3所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的换热管组由几种规格的换热管组成。
5.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的支架上方堆积φ50和φ25两种规格的刚玉瓷球，所述的高温灰渣进口位于刚玉瓷球上方，所述的输送风管口位于格栅下方。
6.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的唇焊法兰为双重密封结构，包括有安装在壳程上端部承压钢壳对接端面上的上、下法兰，所述上、下法兰上分别设有相互对应的安装孔，所述上、下法兰的对接面上分别焊接有上、下密封环，所述上、下密封环之间通过密封垫片密封，所述密封面垫片内侧对应的上、下法兰之间设有隔热垫，所述密封垫片外侧对应的上、下密封环之间通过焊环进行密封焊。
7.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的耐火衬里分为两层，其中一层和高温灰渣直接接触的耐火衬里选用重质刚玉浇注料，在刚玉质浇注料后面的耐火衬里采用导热系数较低的轻质隔热浇注料。
8.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述的灰渣进口处设有向内伸的导向管。
9.根据权利要求1所述的粉煤气化干法排渣冷却器，其特征在于：所述溢流口处设有一个向下倾斜的溢流管，用于将换热后的固态颗粒状灰渣从溢流口离开设备，进入下一道工序。
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