專利名稱：雙層水冷壁加輻射屏結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢熱鍋爐。
背景技術(shù)：
廢熱鍋爐是能源化工行業(yè)重要的顯熱回收設(shè)備，尤其是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)和煤化工過(guò)程中，煤氣化后的產(chǎn)物為還原性氣氛的高溫、高壓合成氣，其壓力往往高于lMPa，溫度高于100(TC，有效回收合成氣的這部分物理顯熱可大大提高系統(tǒng)熱效率或發(fā)電效率，有利于全系統(tǒng)的節(jié)能減排。 傳統(tǒng)的合成氣全顯熱回收的目標(biāo)是把合成氣溫度降低到30(TC左右。全顯熱回收裝置一般分為高溫段顯熱回收和輻射廢熱鍋爐、低溫段顯熱回收和對(duì)流廢熱鍋爐兩部分。對(duì)于傳統(tǒng)的輻射廢熱鍋爐，通常采用單層或雙層水冷壁結(jié)構(gòu)，水冷壁均為膜式水冷壁。為避免換熱不均勻，其水冷壁一般為圓筒形結(jié)構(gòu)，但大型化的圓型水冷壁的安裝、運(yùn)行以及與水冷壁連接的環(huán)形集箱的加工都存在很大難度。為避免氣化爐排出的渣和鉀、鈉鹽在廢熱鍋爐內(nèi)結(jié)焦或沉積，影響鍋爐的正常運(yùn)行，要求在到達(dá)內(nèi)筒水冷壁下部，向內(nèi)外筒夾層反轉(zhuǎn)前，合成氣溫度要降低到650°C以下，灰分分離60 %以上。吸收溫度在650°C以下的合成氣的顯熱對(duì)輻射廢熱鍋爐而言是非常困難的，這是由于溫度在65(TC以下的合成氣的換熱形式將以對(duì)流換熱為主，而膜式水冷壁的工作特性又決定了該受熱面吸收對(duì)流熱的效率很低。這樣，為了使合成氣溫度降到65(TC以下，輻射廢熱鍋爐的內(nèi)層水冷壁需要加高，隨著單層受熱面高度的增加，壓力殼體也隨之增高，大大提高了材料的消耗。為此，需要在輻射廢熱鍋爐后面加設(shè)不同形式和結(jié)構(gòu)的對(duì)流廢熱鍋爐，形成輻射廢熱鍋爐和對(duì)流廢熱鍋爐兩個(gè)設(shè)備共同吸收合成氣全顯熱的布置方案。這樣帶來(lái)的問(wèn)題是合成氣的全顯熱回收系統(tǒng)由輻射廢熱鍋爐和對(duì)流廢熱鍋爐兩個(gè)設(shè)備組成，設(shè)備投資大，占用空間大，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性也由于設(shè)備的復(fù)雜而受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的煤氣化合成氣全顯熱回收中，輻射廢熱鍋爐和對(duì)流廢熱鍋爐的雙設(shè)備布置方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備投資大，占用空間大的問(wèn)題，提出了一種雙層水冷壁加輻射屏結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐。 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是所述廢熱鍋爐包括壓力殼體、連接裝置和排渣裝置，所述壓力殼體側(cè)壁的上端設(shè)有合成氣出口 ，所述壓力殼體的上封頭上裝有與氣化爐尾部連通的連接裝置，所述排渣裝置與壓力殼體的下端連接，所述廢熱鍋爐還包括內(nèi)層水冷壁組件、外層水冷壁組件、一組輻射屏組件，所述內(nèi)層水冷壁組件由第一進(jìn)水管、第一引出管、第一上集箱、第一下集箱、多個(gè)第一吊桿和內(nèi)層水冷壁受熱面構(gòu)成，每個(gè)第一吊桿的一端與壓力殼體的上封頭固接，每個(gè)第一吊桿的另一端與第一上集箱固接，所述內(nèi)層水冷壁受熱面的上端與第一上集箱連通，所述內(nèi)層水冷壁受熱面的下端與第一下集箱連通，每個(gè)第一進(jìn)水管的一端與壓力殼體固接并設(shè)在壓力殼體的外部，每個(gè)第一進(jìn)水管的另一端與第一下集箱連通，每個(gè)第一引出管的一端與壓力殼體的上封頭固接并設(shè)在壓力 殼體的上封頭的外部，每個(gè)第一引出管的另一端與第一上集箱連通，所述外層水冷壁組件 由第二進(jìn)水管、第二引出管、第二上集箱、第二下集箱、多個(gè)支撐架和外層水冷壁受熱面構(gòu) 成，每個(gè)支撐架的一端與壓力殼體的內(nèi)壁固接，每個(gè)支撐架的另一端與第二上集箱固接，每 個(gè)支撐架設(shè)在壓力殼體與內(nèi)層水冷壁受熱面之間，所述外層水冷壁受熱面的上端與第二上 集箱連通，所述外層水冷壁受熱面的下端與第二下集箱連通，每個(gè)第二進(jìn)水管的一端與壓 力殼體固接并設(shè)在壓力殼體的外部，每個(gè)第二進(jìn)水管的另一端與第二下集箱連通，每個(gè)第 二引出管的一端與壓力殼體固接并設(shè)在壓力殼體的外部，每個(gè)第二引出管的另一端與第二 上集箱連通，所述一組輻射屏組件由第三進(jìn)水管、第三引出管、第三上集箱、第三下集箱、多 個(gè)第二吊桿和輻射屏受熱面構(gòu)成，每個(gè)第二吊桿5-的一端與壓力殼體的上封頭固接，每個(gè) 第二吊桿的另一端與第三上集箱固接，所述輻射屏受熱面的上端與第三上集箱連通，所述 輻射屏受熱面的下端與第三下集箱連通，每個(gè)第三進(jìn)水管的一端與壓力殼體固接并設(shè)在壓 力殼體的外部，每個(gè)第三進(jìn)水管的另一端與第三下集箱連通，每個(gè)第三引出管的一端與壓 力殼體的上封頭固接并設(shè)在壓力殼體的上封頭的外部，每個(gè)第三引出管的另一端與第三上 集箱連通，所述多個(gè)輻射屏受熱面設(shè)置在內(nèi)層水冷壁受熱面內(nèi)，所述內(nèi)層水冷壁受熱面的 橫截面和外層水冷壁受熱面的橫截面均為正多邊形，內(nèi)層水冷壁受熱面的正多邊形橫截面 的邊數(shù)與外層水冷壁受熱面的正多邊形橫截面的邊數(shù)相同，內(nèi)層水冷壁受熱面的正多邊形 橫截面的頂角與外層水冷壁受熱面的正多邊形橫截面的邊相對(duì)設(shè)置。 本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的內(nèi)外雙層水冷壁受熱面采用正多邊形布置， 內(nèi)層水冷壁受熱面的橫截面為正多邊形的頂角與外層水冷壁受熱面的橫截面為正多邊形 的邊相對(duì)設(shè)置，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于內(nèi)外雙層正多邊形水冷壁受熱面構(gòu)成主換熱面，沿內(nèi)層 水冷壁受熱面內(nèi)側(cè)設(shè)置輻射屏受熱面作為輔助受熱面，其中內(nèi)層水冷壁受熱面內(nèi)側(cè)與輻射 屏受熱面為主輻射受熱面，高溫合成氣充分與該受熱面換熱的同時(shí)，其夾帶灰渣也在內(nèi)層 水冷壁受熱面內(nèi)側(cè)得到有效分離；而內(nèi)水冷壁受熱面外側(cè)同外水冷壁受熱面內(nèi)側(cè)夾層構(gòu)成 輔助輻射和對(duì)流受熱面，合成氣溫度降低到65(TC以下，夾帶灰渣份額低于60^，合成氣出 口溫度可降低到30(TC，因此使用本發(fā)明可減少一臺(tái)對(duì)流廢熱鍋爐，這大大降低了設(shè)備的投 資，減小了設(shè)備占地。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 結(jié)合圖l和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的廢熱鍋爐包括壓 力殼體1、連接裝置2和排渣裝置6，所述壓力殼體1側(cè)壁的上端設(shè)有合成氣出口 7，所述壓 力殼體1的上封頭1-1上裝有與氣化爐尾部連通的連接裝置2，所述排渣裝置6與壓力殼體 1的下端連接，所述廢熱鍋爐還包括內(nèi)層水冷壁組件3、外層水冷壁組件4、一組輻射屏組件 5，所述內(nèi)層水冷壁組件3由第一進(jìn)水管3-l、第一引出管3-2、第一上集箱3-3、第一下集箱 3-4、多個(gè)第一吊桿3-5和內(nèi)層水冷壁受熱面3-6構(gòu)成，每個(gè)第一吊桿3-5的一端與壓力殼 體1的上封頭1-1固接，每個(gè)第一吊桿3-5的另一端與第一上集箱3-3固接，所述內(nèi)層水冷壁受熱面3-6的上端與第一上集箱3-3連通，所述內(nèi)層水冷壁受熱面3-6的下端與第一下 集箱3-4連通，每個(gè)第一進(jìn)水管3-1的一端與壓力殼體1固接并設(shè)在壓力殼體1的外部，每 個(gè)第一進(jìn)水管3-l的另一端與第一下集箱3-4連通，每個(gè)第一引出管3-2的一端與壓力殼 體1的上封頭1-1固接并設(shè)在壓力殼體1的上封頭1-1的外部，每個(gè)第一引出管3-2的另 一端與第一上集箱3-3連通，所述外層水冷壁組件4由第二進(jìn)水管4-l、第二引出管4-2、第 二上集箱4-3、第二下集箱4-4、多個(gè)支撐架4-5和外層水冷壁受熱面4-6構(gòu)成，每個(gè)支撐架 4-5的一端與壓力殼體1的內(nèi)壁固接，每個(gè)支撐架4-5的另一端與第二上集箱4-4固接，每 個(gè)支撐架4-5設(shè)在壓力殼體1與內(nèi)層水冷壁受熱面3-6之間，所述外層水冷壁受熱面4-6 的上端與第二上集箱4-4連通，所述外層水冷壁受熱面4-6的下端與第二下集箱4-4連通， 每個(gè)第二進(jìn)水管4-1的一端與壓力殼體1固接并設(shè)在壓力殼體1的外部，每個(gè)第二進(jìn)水管
4- 1的另一端與第二下集箱4-4連通，每個(gè)第二引出管4-2的一端與壓力殼體l固接并設(shè) 在壓力殼體1的外部，每個(gè)第二引出管4-2的另一端與第二上集箱4-3連通，所述一組輻射 屏組件5由第三進(jìn)水管5-l、第三引出管5-2、第三上集箱5-3、第三下集箱5-4、多個(gè)第二吊 桿5-5和輻射屏受熱面5-6構(gòu)成，每個(gè)第二吊桿5-5的一端與壓力殼體1的上封頭1-1固 接，每個(gè)第二吊桿5-5的另一端與第三上集箱5-3固接，所述輻射屏受熱面5-6的上端與第 三上集箱5-3連通，所述輻射屏受熱面5-6的下端與第三下集箱5-4連通，每個(gè)第三進(jìn)水管
5- 1的一端與壓力殼體1固接并設(shè)在壓力殼體1的外部，每個(gè)第三進(jìn)水管5-1的另一端與第 三下集箱5-4連通，每個(gè)第三引出管5-2的一端與壓力殼體1的上封頭1-1固接并設(shè)在壓 力殼體1的上封頭1-1的外部，每個(gè)第三引出管5-2的另一端與第三上集箱5-3連通，所述 多個(gè)輻射屏受熱面5-6設(shè)置在內(nèi)層水冷壁受熱面3-6內(nèi)，所述內(nèi)層水冷壁受熱面3-6的橫 截面和外層水冷壁受熱面4-6的橫截面均為正多邊形，內(nèi)層水冷壁受熱面3-6的正多邊形 橫截面的邊數(shù)與外層水冷壁受熱面4-6的正多邊形橫截面的邊數(shù)相同，內(nèi)層水冷壁受熱面 3-6的正多邊形橫截面的頂角與外層水冷壁受熱面4-6的正多邊形橫截面的邊相對(duì)設(shè)置。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖l和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的內(nèi)層水冷壁受熱 面3-6的正多邊形橫截面的邊數(shù)為6-12，此種連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是輻射屏5在爐內(nèi)的布置緊 湊，充分利用了合成氣在內(nèi)層水冷壁受熱面3-6內(nèi)的流程，增加了內(nèi)層水冷壁受熱面3-6內(nèi) 側(cè)的換熱面積，節(jié)省了爐內(nèi)空間，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)在輻射屏受熱面5-6的中心形成空曠的合 成氣流動(dòng)空間，不易結(jié)渣。其他組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖l和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的所述多個(gè)輻射屏 受熱面5-6的數(shù)量與內(nèi)層水冷壁受熱面3-6的正多邊形橫截面的邊數(shù)相同，此種連接結(jié)構(gòu) 的優(yōu)點(diǎn)是最大限度地利用了內(nèi)層水冷壁受熱面3-6內(nèi)部的空間，有利于節(jié)省爐內(nèi)空間。其 他組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的內(nèi)層水冷壁受熱 面3-6的正多邊形橫截面的每個(gè)頂角處對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)輻射屏受熱面5-6，此種連接結(jié)構(gòu)的 優(yōu)點(diǎn)是輻射屏受熱面5-6和內(nèi)層水冷壁受熱面3-6的頂角一一對(duì)應(yīng)，有利于消除合成氣在 內(nèi)層水冷壁3頂角處的流動(dòng)死區(qū)，強(qiáng)化了換熱效率，同時(shí)保證了由輻射屏圍成的中心空曠 空間的橫截面積最大，有利于避免合成氣在輻射屏上結(jié)渣。其他組成及連接關(guān)系與具體實(shí) 施方式一相同。 工作原理合成氣從爐體上部的入口進(jìn)入廢熱鍋爐，自上而下流過(guò)內(nèi)層水冷壁受熱面3-6內(nèi)部，與內(nèi)層水冷壁受熱面3-6內(nèi)側(cè)和輻射屏受熱面5-6進(jìn)行換熱，到達(dá)內(nèi)層水冷 壁受熱面3-6，燃?xì)鉁囟冉档偷?50°C以下，夾帶灰渣份額低于60% ;在內(nèi)層水冷壁受熱面 3-6下端的出口處向上反轉(zhuǎn)180度，再自下向上通過(guò)由內(nèi)層水冷壁受熱面3-6和外層水冷壁 受熱面4-6所圍成的環(huán)形空間，與內(nèi)層水冷壁受熱面3-6外側(cè)和外層水冷壁受熱面4-6內(nèi) 側(cè)進(jìn)行換熱，降低合成氣溫度，完成合成氣的全顯熱回收。
權(quán)利要求
一種雙層水冷壁加輻射屏結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐，所述廢熱鍋爐包括壓力殼體(1)、連接裝置(2)和排渣裝置(6)，所述壓力殼體(1)側(cè)壁的上端設(shè)有合成氣出口(7)，所述壓力殼體(1)的上封頭(1-1)上裝有與氣化爐尾部連通的連接裝置(2)，所述排渣裝置(6)與壓力殼體(1)的下端連接，其特征在于所述廢熱鍋爐還包括內(nèi)層水冷壁組件(3)、外層水冷壁組件(4)、一組輻射屏組件(5)，所述內(nèi)層水冷壁組件(3)由第一進(jìn)水管(3-1)、第一引出管(3-2)、第一上集箱(3-3)、第一下集箱(3-4)、多個(gè)第一吊桿(3-5)和內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)構(gòu)成，每個(gè)第一吊桿(3-5)的一端與壓力殼體(1)的上封頭(1-1)固接，每個(gè)第一吊桿(3-5)的另一端與第一上集箱(3-3)固接，所述內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的上端與第一上集箱(3-3)連通，所述內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的下端與第一下集箱(3-4)連通，每個(gè)第一進(jìn)水管(3-1)的一端與壓力殼體(1)固接并設(shè)在壓力殼體(1)的外部，每個(gè)第一進(jìn)水管(3-1)的另一端與第一下集箱(3-4)連通，每個(gè)第一引出管(3-2)的一端與壓力殼體(1)的上封頭(1-1)固接并設(shè)在壓力殼體(1)的上封頭(1-1)的外部，每個(gè)第一引出管(3-2)的另一端與第一上集箱(3-3)連通，所述外層水冷壁組件(4)由第二進(jìn)水管(4-1)、第二引出管(4-2)、第二上集箱(4-3)、第二下集箱(4-4)、多個(gè)支撐架(4-5)和外層水冷壁受熱面(4-6)構(gòu)成，每個(gè)支撐架(4-5)的一端與壓力殼體(1)的內(nèi)壁固接，每個(gè)支撐架(4-5)的另一端與第二上集箱(4-4)固接，每個(gè)支撐架(4-5)設(shè)在壓力殼體(1)與內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)之間，所述外層水冷壁受熱面(4-6)的上端與第二上集箱(4-4)連通，所述外層水冷壁受熱面(4-6)的下端與第二下集箱(4-4)連通，每個(gè)第二進(jìn)水管(4-1)的一端與壓力殼體(1)固接并設(shè)在壓力殼體(1)的外部，每個(gè)第二進(jìn)水管(4-1)的另一端與第二下集箱(4-4)連通，每個(gè)第二引出管(4-2)的一端與壓力殼體(1)固接并設(shè)在壓力殼體(1)的外部，每個(gè)第二引出管(4-2)的另一端與第二上集箱(4-3)連通，所述一組輻射屏組件(5)由第三進(jìn)水管(5-1)、第三引出管(5-2)、第三上集箱(4-3)、第三下集箱(5-4)、多個(gè)第二吊桿(5-5)和輻射屏受熱面(5-6)構(gòu)成，每個(gè)第二吊桿(5-5)的一端與壓力殼體(1)的上封頭(1-1)固接，每個(gè)第二吊桿(5-5)的另一端與第三上集箱(5-3)固接，所述輻射屏受熱面(5-6)的上端與第三上集箱(5-3)連通，所述輻射屏受熱面(5-6)的下端與第三下集箱(5-4)連通，每個(gè)第三進(jìn)水管(5-1)的一端與壓力殼體(1)固接并設(shè)在壓力殼體(1)的外部，每個(gè)第三進(jìn)水管(5-1)的另一端與第三下集箱(5-4)連通，每個(gè)第三引出管(5-2)的一端與壓力殼體(1)的上封頭(1-1)固接并設(shè)在壓力殼體(1)的上封頭(1-1)的外部，每個(gè)第三引出管(5-2)的另一端與第三上集箱(5-3)連通，所述多個(gè)輻射屏受熱面(5-6)設(shè)置在內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)內(nèi)，所述內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的橫截面和外層水冷壁受熱面(4-6)的橫截面均為正多邊形，內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的正多邊形橫截面的邊數(shù)與外層水冷壁受熱面(4-6)的正多邊形橫截面的邊數(shù)相同，內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的正多邊形橫截面的頂角與外層水冷壁受熱面(4-6)的正多邊形橫截面的邊相對(duì)設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述雙層水冷壁加盤管結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐，其特征在 于所述內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的正多邊形橫截面的邊數(shù)為6-12。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述雙層水冷壁加盤管結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐，其特 征在于所述多個(gè)輻射屏受熱面(5-6)的數(shù)量與內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的正多邊形橫截面 的邊數(shù)相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述雙層水冷壁加盤管結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐，其特征在于內(nèi)層水冷壁受熱面(3-6)的正多邊形橫截面的每個(gè)頂角處對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)輻射屏受熱面 (5-6)。
全文摘要
雙層水冷壁加輻射屏結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流一體廢熱鍋爐，它涉及一種廢熱鍋爐。本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的煤氣化合成氣全顯熱回收中，輻射廢熱鍋爐和對(duì)流廢熱鍋爐的雙設(shè)備布置方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備投資高，占用空間大的問(wèn)題。每個(gè)第一吊桿與第一上集箱固接，內(nèi)層水冷壁受熱面的上端與第一上集箱連通，內(nèi)層水冷壁受熱面的下端與第一下集箱連通，每個(gè)支撐架與第二上集箱固接，外層水冷壁受熱面的上端與第二上集箱連通，外層水冷壁受熱面的下端與第二下集箱連通，每個(gè)第二吊桿與第三上集箱固接，輻射屏受熱面的上端與第三上集箱連通，輻射屏受熱面的下端與第三下集箱連通。本發(fā)明用于煤整體化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中氣化島的合成氣全顯熱回收。
文檔編號(hào)F22B1/18GK101699164SQ20091030965
公開日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者吳少華, 張夜雨, 王文杰, 王海剛, 譚建宇, 邱朋華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)