CN202390399U - 用于生物质燃料气化合成气冷却***的热管式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于生物质燃料气化合成气冷却***的热管式换热器，其包括受热管(1)、锅筒(2)和保温墙(7)，受热管(1)的放热段***锅筒(2)内，受热管(1)的吸热段安置在保温墙(7)内，保温墙(7)上还焊接有进口接口(5)和出口接口(6)，保温墙(7)的下端焊接有落灰斗(4)。该换热器可以满足气化***要求，同时可以吸收合成气余热。

Description

用于生物质燃料气化合成气冷却***的热管式换热器

技术领域

本实用新型涉及生物质燃料气化后产生的高温合成气的冷却***中余热回收部分，具体是指一种生物质燃料气化产生的合成气冷却***中热管式换热器。

背景技术

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的石化燃料在迅速减少。因此，寻找可替代能源已成为社会普遍关注的焦点，其中对环境污染较少、可再生利用的生物质燃料得到了广泛的应用。可利用的生物质燃料主要有各种农业废弃物，如稻壳、各类农作物秸秆等，也有林业废弃物，如枝丫柴、树根、废旧木材及边角料等。生物质燃料气化是各种应用生物质燃料的方法中非常有前景的利用方式。所谓气化是指将固体或液体燃料转化成为气体燃料的热化学过程，在这个过程中，在气化装置里，游离氧或结合氧与燃料中的碳进行热化学反应，生成可燃气体。生物质燃料气化产生的合成气经净化、降温、压缩等处理后可作集中或商业气运输和使用，具体可供燃气轮机发电、供气直燃、合成生物柴油等。

生物质燃料在气化炉内气化后直接出来的合成气的温度是较高的。为了使合成气达到工业使用要求，就进行对合成气进行净化、压缩等处理，这就要求高温的合成气必须进行降温处理。

目前，常规气化***中，对合成气进行降温处理通常为喷水，设备工作时，在合成气的流通通道内喷洒冷却水与合成气混合，使合成气的温度的下降到合成气净化设备工作温度范围内。但喷水的作用必然导致合成气的气体体积增大，这就要求处理降温后的合成气的净化设备的处理能力也要求增大，同时运行中冷却水、净化水的使用量和后期污水处理量也增加了，明显增加了项目的建设投入和运行成本。如简单采用喷水降温，高温的合成气中蕴含的大量热能也白白浪费了，这对气化***整体能效利用和环保性能起到极大的降低作用。

高温的生物质气化合成气中含有一定量的气态的焦油，在合成气温度的下降的过程中，气态的焦油会不断变成液体凝结出，粘附在合成气流经的设备表面，特别是合成气从300℃下降到150℃的区间，凝结出的焦油占合成气含有的90％以上。同时合成气对金属有一定的腐蚀作用，在金属温度较低的状态下腐蚀作用尤其明显。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供用于生物质燃料气化合成气冷却***的热管式换热器，该换热器可以满足气化***要求，同时可以吸收合成气余热。

本实用新型所采用的技术方案是：用于生物质燃料气化合成气冷却***的热管式换热器包括受热管、锅筒和保温墙，受热管的放热段***锅筒内，受热管的吸热段安置在保温墙内，保温墙上还焊接有进口接口和出口接口，保温墙的下端焊接有落灰斗。

所述的热管式换热器，受热管采用热管，其吸热段采用光管结构。

所述的热管式换热器，受热管与锅筒筒身相接触的部分外套有密封套管。

所述的热管式换热器，保温墙内侧为保温砖，外侧为密封钢板。

所述的热管式换热器，保温砖和密封钢板之间还设有保温棉。

所述的热管式换热器，进口接口、出口接口采用钢板卷制的方圆接的锥形结构接口。

所述的热管式换热器，落灰斗采用钢板卷制方圆接型灰斗。

本实用新型的优点主要体现在如下几方面：

(1)所述气化冷却***中热管式换热器的采用可在降低合成气的温度时不用喷水，不会增加合成气气体体积，可以减少项目的建设投入和运行成本。更重要的是也充分吸收利用了合成气中的热能，提高了整个***热效率和环保性能。

(2)所述热管式换热器整体密封性良好，整体结构紧凑、简单，合成气流通阻力小；同时由于热管传热效率高的缘故，所述热管式换热器的传热系数比同结构的水管式换热器大2～3倍，可以明显减轻设备重量。

(3)所述热管式换热器的受热管采用的是垂直布置的热管，和合成气接触的受热管吸热段表面金属在设备运行时温度较高，同时合适的受热管结构布置，可使粘附在受热管表面的合成气凝结焦油顺利排出，同时也减轻了合成气对金属的腐蚀。保证了热管式换热器长期运行的热效率和稳定性。

(4)所述热管式换热器适用温度范围广，在考虑设备建设成本的前提下，换热器适用的工作温度范围可以在100～500℃内，根据工艺需要，所述热管式换热器甚至工作温度可以在50～800℃内。

(5)所述热管式换热器外部保温是蓄热小的保温棉和保温砖，使得设备整体蓄热量小，现场启动和停止速度快，可快速投入正常运行，减小运行成本。

附图说明

图1为一种生物质燃料气化合成气冷却***中的热管式换热器示意图。

图2为图1中的A-A剖视结构示意图。

图中，1：受热管；2：锅筒；3：密封套管；4：落灰斗；5：进口接口；6：出口接口；7：保温墙。

具体实施方式

所谓热管，是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向酌可逆性、可远距离传热、恒温特性(可控热管)、热二极管与热开关性能等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。

所述热管式换热器主要适用于合成气温度较低区域，不但可以顺利的排出合成气凝结出的焦油，还可以有效减轻合成气对设备的金属腐蚀作用。其设备结构简单、可靠、重量轻、安装和维护方便，同时吸收合成气中的热能效率高。

本实用新型所设计的热管式换热器整体采用卧式结构，合成气水平流动，主要包括受热管(热管)、锅筒，密封套管、进口接口、出口接口、落灰斗、保温墙等。所述换热器可以按工艺需要设计为热水或蒸汽式换热器。所述受热管(热管)纵向顺列布置，合成气在所述受热管下段(吸热段)间横向流动，所述受热管上段(放热段)***锅筒中，所述锅筒上布置有冷却水进口和热水(或蒸汽)出口。为避免因出现较大温度差造成金属热应力，受热管和锅筒连接处布置有密封套管。所述受热管下段即合成气流通通道两侧布置有保温密封墙，所述保温墙采用密度小、保温性能好的保温棉和保温砖，不但可减轻设备重量，同时也可提高所述换热器的吸热效率，所述保温墙外密封焊接钢板，保证所述换热器整体密封性。所述受热管下部布置有落灰斗，换热器运行时，合成气在温度下降中凝结出的焦油焦油可沿受热管向下流动滴落到落灰斗内，随之排出换热器。合成气进、出接口采用方圆接的锥形结构，进口接口内部内浇注保温或耐火浇注料。换热器整体采用钢板密封焊的结构进行密封。

所述热管式换热器运行时，受热管(热管)下段吸收合成气中的热能，降低合成气的温度；锅筒内的冷却水吸收了受热管(热管)上端放出的合成气热能变成热水或蒸汽，热水或蒸汽再从锅筒内引出，以提供工艺或生活使用。

因所述受热管(热管)下段不与冷却水直接接触，因此所述受热管表面可以保持较高温度。这样也就提高了粘附在其表面焦油的温度，减小了焦油的流动黏度，同时所述受热管(热管)下端为垂直向下的光管结构，没有任何阻挡焦油流动的附件，这就可使粘附的焦油在重力的作用下流落到灰斗内排出所述热管式换热器外。所述受热管表面保持较高温度对减轻合成气对金属的腐蚀左右也是极为有利的。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

图中所示的生物质燃料气化冷却***中的热管式换热器，整体采用卧式结构，合成气水平流动，包括受热管(热管)1，若干受热管1纵向顺列布置，高温合成气在受热管1下段间横向流动，受热管1下段为光管结构；受热管1上端***锅筒2内，为避免因出现较大温度差造成金属热应力，受热管1和锅筒2连接处布置有密封套管3。锅筒2上布置有冷却水进口和热水(或蒸汽)出口。受热管1组成的管束两侧设有保温墙7，保温墙7与合成气接触面为保温砖，外侧整体密封焊接钢板，保证所述换热器的整体密封性，保温砖和密封钢板之间可按设计需要布置保温棉。所述热管式换热器的合成气进口接口5、出口接口6采用钢板卷制的方圆接的锥形结构接口，进口接口5内部内浇注保温或耐火浇注料，进口接口5、出口接口6均与保温墙7外侧的密封钢板密封焊接。受热管1下部布置有钢板卷制方圆接型落灰斗4，落灰斗4也与保温墙7外侧的密封钢板密封焊接。

所述热管式换热器运行时，受热管1下段为吸热段，上端为放热段。受热管1下段吸收了合成气中的热能，降低合成气的温度；锅筒2内的冷却水吸收受热管1上端放出的热能变成热水或蒸汽，热水或蒸汽再从锅筒2内引出，以提供工艺或生活使用。

在换热器中流动的合成气在温度下降的过程不断凝结出焦油，受热管1下段不与锅筒2内冷却水直接接触，因此受热管1下段表面可以保持较高金属温度，这同时也就提高了粘附在其表面的焦油温度，温度的提高可以减小焦油的流动黏度，同时受热管1下端为垂直向下的光管结构，没有任何增加焦油流动阻力的附件，这就可使粘附的特别是贴紧受热管1表面的焦油

在重力的作用下流落到落灰斗4内再排出换热器外。清洁的受热管1表面对提高换热器的换热效率是非常必要的，与合成气接触处的受热管1表面保持较高温度对减轻合成气对金属的腐蚀左右也是极为有利的。

本实用新型工作时，受热管1可有效吸收合成气的中的热能，提高了***的整体热效率和环保性。同时受热管1布置和自身特性，可以有效的排出焦油和减轻金属腐蚀，可保证设备长期运行的稳定性。

Claims (7)

1.用于生物质燃料气化合成气冷却***的热管式换热器，其特征在于：其包括受热管(1)、锅筒(2)和保温墙(7)，受热管(1)的放热段***锅筒(2)内，受热管(1)的吸热段安置在保温墙(7)内，保温墙(7)上还焊接有进口接口(5)和出口接口(6)，保温墙(7)的下端焊接有落灰斗(4)。

2.根据权利要求1所述的热管式换热器，其特征在于：受热管(1)采用热管，其吸热段采用光管结构。

3.根据权利要求1所述的热管式换热器，其特征在于：受热管(1)与锅筒(2)筒身相接触的部分外套有密封套管(3)。

4.根据权利要求1所述的热管式换热器，其特征在于：保温墙(7)内侧为保温砖，外侧为密封钢板。

5.根据权利要求4所述的热管式换热器，其特征在于：保温砖和密封钢板之间还设有保温棉。

6.根据权利要求1所述的热管式换热器，其特征在于：进口接口(5)、出口接口(6)采用钢板卷制的方圆接的锥形结构接口。

7.根据权利要求1所述的热管式换热器，其特征在于：落灰斗(4)采用钢板卷制方圆接型灰斗。

Images