專(zhuān)利名稱(chēng)：冷卻含塵熱氣體的裝置以及該裝置的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種在蒸汽發(fā)生器中冷卻含塵熱氣體的裝置，該蒸汽發(fā)生器由第一輻射換熱器和第二對(duì)流換熱器組成。在這種裝置中，通常由反應(yīng)器來(lái)的氣體在輻射換熱器中被冷卻到粉塵的軟化點(diǎn)以下的溫度。當(dāng)上述氣體進(jìn)入對(duì)流換熱器時(shí)，塵粒已不再是粘性的，它們不再會(huì)粘到該換熱器的受熱面上。但是，這些塵粒有可能沉積在對(duì)流換熱器的排列緊密的受熱面上，造成阻塞，從而妨礙了由氣體向受熱面的熱傳遞。
本發(fā)明的目的是，改進(jìn)上面所述的裝置，從結(jié)構(gòu)和操作二方面入手用簡(jiǎn)單的方法可以去除沉積在對(duì)流冷卻器中的塵粒。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的是按以下方式達(dá)到的，即在氣流中輻射換熱器的后面至少連接有兩個(gè)第二換熱器，它們彼此并行連接，在每個(gè)第二換熱器后面的氣流中裝有一個(gè)開(kāi)關(guān)。
由于采取了上述措施，可以將開(kāi)關(guān)調(diào)小或關(guān)閉，這樣一來(lái)另一個(gè)對(duì)流換熱器中的氣流速度就會(huì)提高，從而將該換熱器中的積塵帶走。盡管流速提高了，但是不會(huì)超過(guò)該換熱器中允許的熱流密度。通過(guò)循環(huán)地調(diào)小或關(guān)閉開(kāi)關(guān)，可以依次清理各對(duì)流換熱器。
若輻射換熱器上連接有二個(gè)以上的對(duì)流換熱器，則這一新的裝置特別有利。在這種情況下，在工作介質(zhì)一側(cè)形成了不同的對(duì)流換熱器回路，例如，部分對(duì)流換熱器被連接作為燃料節(jié)省器或者作為燃料節(jié)省器和汽化器，其余的對(duì)流換熱器是作為過(guò)熱器被連接的。在這種情況下，假如有一個(gè)過(guò)熱器和/或一個(gè)燃料節(jié)省器因故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)裝置仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。這時(shí)候，關(guān)上有關(guān)的對(duì)流換熱器后面的開(kāi)關(guān)，氣體就不再流過(guò)該換熱器。本發(fā)明裝置還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在其余的裝置還在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候可以對(duì)某個(gè)對(duì)流換熱器進(jìn)行檢查。將位于要檢查的對(duì)流換熱器后面的開(kāi)關(guān)關(guān)上，待該換熱器冷卻后就可以進(jìn)行檢查了。
“輻射換熱器”一詞應(yīng)理解為這樣一種換熱器，其中發(fā)生所謂的急冷，也就是說(shuō)已經(jīng)冷卻的氣體被送回到第一換熱器中，這本身是一個(gè)已經(jīng)公知的方法。
下面借助附圖進(jìn)一步詳細(xì)地解釋所例舉的本發(fā)明的具體實(shí)施方案。


圖1是一個(gè)冷卻含塵熱氣體的裝置示意圖;
圖2是通過(guò)一個(gè)輻射換熱器和一個(gè)對(duì)流換熱器的垂直截面簡(jiǎn)化示意圖;
圖3是通過(guò)輻射換熱器的壓力容器橫截面;
圖4是一個(gè)與圖1相比略加改變的裝置示意圖。
根據(jù)圖1，這臺(tái)裝置有一個(gè)第一換熱器50，在該第一換熱器的上端通過(guò)一個(gè)管線51與一個(gè)反應(yīng)器52連接，在該反應(yīng)器中按已知方法(例如通過(guò)煤的氣化)產(chǎn)生含塵熱氣體。在第一換熱器50的上部通過(guò)管線55和56分別連接有第二換熱器53和54。在第一換熱器50的下端連接一個(gè)帶有開(kāi)關(guān)58的管線57，開(kāi)關(guān)58打開(kāi)時(shí)，沉積在換熱器50內(nèi)的固體顆粒例如粉塵、灰分和渣可以與水一起通過(guò)管線57排出。圖1中在第二換熱器53和54的下端分別連接有一個(gè)管線59和60，管線上各帶有一個(gè)開(kāi)關(guān)61或62。
這臺(tái)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，反應(yīng)器52中產(chǎn)生的溫度為1400-1600℃、壓力約40巴的熱氣體通過(guò)管線51被輸送到第一換熱器50中，在這里與蒸汽發(fā)生器的工作介質(zhì)接觸，主要通過(guò)輻射傳熱使之冷卻，使其溫度達(dá)到它所夾帶的粉塵軟化點(diǎn)以下。固化了的粉塵主要聚集在換熱器50的下部，而氣體則通過(guò)管線55和56輸送到第二換熱器53和54中進(jìn)一步冷卻。在這里，同樣與蒸汽發(fā)生器的工作介質(zhì)接觸通過(guò)對(duì)流實(shí)現(xiàn)熱交換，此后，當(dāng)開(kāi)關(guān)61和62完全打開(kāi)時(shí)，冷卻了的氣體就經(jīng)管線59和60離開(kāi)裝置。
圖2示出了在換熱器50、53和54中所包含的蒸汽發(fā)生器受熱面的一般結(jié)構(gòu)。
根據(jù)圖2所示，第一換熱器50有一個(gè)圓筒形的壓力容器3，該壓力容器的軸線是豎直的，一個(gè)進(jìn)氣通道4穿過(guò)壓力容器的上端，通過(guò)管線51(圖中未示出)與圖1中所示煤的氣化反應(yīng)器52連接。在壓力容器3中設(shè)有一個(gè)與其同心的插入部件5，這個(gè)插入部件由一些豎直的、緊密并置并且氣密焊接的管子6構(gòu)成，它包圍著一個(gè)被熱氣自上而下流過(guò)的第一通氣道7。插入部件5被一個(gè)套筒8所包圍，套筒8同樣是由一些豎直管10構(gòu)成，這些管氣密焊接在一起就象一個(gè)膜壁一樣。套筒8以一定間距環(huán)繞著插入部件5，二者之間有一個(gè)環(huán)狀的自由空間9，氣體自下而上流過(guò)這一空間，形成第二通氣道。與第一通氣道7的氣流橫截面相比，選定的第二通氣道9的氣流橫截面應(yīng)使第二通氣道9中的氣體流速減慢。
插入部件5的管子6和套筒8的管子10其下端和上端分別與環(huán)形收集器13和15相連接。通過(guò)管線16向收集器13供水，供入的水在流過(guò)管子時(shí)汽化，由上收集器15經(jīng)管線14排出。
插入部件5和套筒8的管子6和10，在靠近其上端的地方懸掛在一個(gè)由工字梁11構(gòu)成的支承系統(tǒng)上，使它們可以向下自由延伸。在下收集器13的下面設(shè)有一個(gè)向下呈錐形的、貫穿壓力容器3底板的漏斗12，該漏斗中盛有一部分水，形成水池1。這個(gè)水池是用來(lái)收集由熱氣流所夾帶的、當(dāng)熱氣流由第一通氣道7轉(zhuǎn)入第二通氣道9時(shí)離心分離出來(lái)的灰分和渣粒。
壓力容器3在其上部有三個(gè)接管27(見(jiàn)圖3)，這些接管上連接有通往第二換熱器53和54的管線55、56，也就是說(shuō)，整個(gè)裝置包含有三個(gè)對(duì)流換熱器。換熱器53、54同樣分別有一個(gè)軸線豎直的壓力容器17，在壓力容器17內(nèi)設(shè)置有冷卻管束18。冷卻管束18的下端和上端分別與管線22和23連接，通過(guò)管線22和23輸入供水和排出被預(yù)熱或汽化的工作介質(zhì)。
氣體流經(jīng)管束18時(shí)被進(jìn)一步冷卻之后，在開(kāi)關(guān)61和62打開(kāi)的情況下經(jīng)管線59和60離開(kāi)裝置。調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)61和62，使其通流截面大大減小或者為0，連接在它們前面的兩個(gè)第二換熱器53和54中的氣流就可減小或停止，而與此同時(shí)，第三個(gè)對(duì)流換熱器(圖中未示出)中的流速則可提高。由于這一氣流速度的提高，沉積在管束18的管子之間的塵粒被氣流帶走，從而使未節(jié)流的第三個(gè)換熱器得以被清理。按類(lèi)似方式，將第三個(gè)對(duì)流換熱器和例如對(duì)流換熱器54節(jié)流或阻塞，會(huì)引起對(duì)流換熱器53中的氣流速度提高，使該換熱器得以被清理。將對(duì)流換熱器53和第三個(gè)對(duì)流換熱器節(jié)流時(shí)，上述情況也適用于對(duì)流換熱器54。在完成適當(dāng)?shù)那謇碇?，將其它兩個(gè)對(duì)流換熱器的開(kāi)關(guān)恢復(fù)到正常的開(kāi)啟位置。
在圖4所示的實(shí)施例中，反應(yīng)器和第一換熱器的排列被調(diào)換了，在該實(shí)施例中氣化反應(yīng)器72被配置在第一換熱器70的下面。由于在這種換熱器中不發(fā)生熱氣流轉(zhuǎn)向，因此其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度就相應(yīng)增大，從而使熱氣體在輸送到對(duì)流冷卻器73和74中之前被冷卻到低于上述軟化點(diǎn)的溫度。在對(duì)流冷卻器73和74后面配置的開(kāi)關(guān)75和76就相當(dāng)于開(kāi)關(guān)61和62，為了清理冷卻器73和74而對(duì)開(kāi)關(guān)75、76進(jìn)行的操作同樣也相當(dāng)于上述開(kāi)關(guān)61和62的操作。
每臺(tái)裝置的對(duì)流冷卻器的數(shù)目至少是二個(gè)，這個(gè)數(shù)目也可以超過(guò)三個(gè)。
權(quán)利要求
1.冷卻含塵熱氣體的裝置，冷卻是在蒸汽發(fā)生器中在1巴以上壓力下進(jìn)行的，所述蒸汽發(fā)生器由一個(gè)第一換熱器和至少兩個(gè)第二換熱器組成，在第一換熱器中，來(lái)自反應(yīng)器的熱氣體主要是通過(guò)輻射放出其熱量，直至溫度低于粉塵的軟化點(diǎn)，所述第二換熱器彼此并聯(lián)地連接在氣流中第一換熱器的后面，在第二換熱器中氣體通過(guò)對(duì)流放出其熱量，在氣流中每個(gè)第二換熱器的后面設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，反應(yīng)器設(shè)置在第一換熱器的上面。
3.按權(quán)利要求1和2所述的裝置，其特征在于，第一換熱器有一個(gè)壓力容器，在該壓力容器中設(shè)有用作蒸汽發(fā)生器受熱面的一個(gè)由一些并置的、氣密焊接的管子構(gòu)成的圓筒形插入部件和一個(gè)環(huán)繞該插入部件的、由一些并置的管子構(gòu)成的套筒，其中來(lái)自反應(yīng)器的氣體自上而下流過(guò)上述插入部件，緊接著自下而上地流過(guò)該插入部件與套筒之間的間隙。
4.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，反應(yīng)器設(shè)置在第一換熱器的下面，來(lái)自反應(yīng)器的氣體自下而上地流過(guò)第一換熱器。
5.按權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，第二換熱器同樣地各有一個(gè)壓力容器，每個(gè)壓力容器中至少設(shè)置有一個(gè)管束作為蒸汽發(fā)生器的受熱面，其中，由第一換熱器來(lái)的氣體自上而下流過(guò)管束。
6.按權(quán)利要求1所述裝置的操作方法，其特征在于，每次使一個(gè)開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)的位置，而其余開(kāi)關(guān)則處于關(guān)閉位置，以便調(diào)高處于開(kāi)啟位置的開(kāi)關(guān)前面的對(duì)流換熱器中的氣流速度。
全文摘要
本裝置具有一個(gè)蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器由一個(gè)第一換熱器(50)和兩個(gè)第二換熱器(53、54)組成。第一換熱器(50)是一個(gè)輻射換熱器，來(lái)自反應(yīng)器(52)的熱氣體在該換熱器內(nèi)放出熱量，直至溫度降到粉塵的軟化點(diǎn)以下。第二換熱器(53、54)是對(duì)流換熱器，它們彼此并聯(lián)地接在氣流中第一換熱器(50)的后面。在氣流中每個(gè)第二換熱器(53、54)的后面設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)(分別為61和62)。
文檔編號(hào)C10J3/86GK1067725SQ9210460
公開(kāi)日1993年1月6日 申請(qǐng)日期1992年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月12日
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