一種用于煤氣化爐的新型水冷壁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于煤氣化爐的新型水冷壁，尤其是涉及一種新型高效用于煤氣化爐的新型水冷壁。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣化爐燃燒室爐內(nèi)火焰溫度很高，熱輻射的強(qiáng)度很大，為了降低爐墻溫度，保護(hù)爐墻，一般通過耐火性較高的結(jié)構(gòu)來吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量，目前主要由耐火磚和水冷壁兩種結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的耐火磚結(jié)構(gòu)相比，水冷壁結(jié)構(gòu)基本消除了頻繁檢修更換耐火襯里、耗費(fèi)昂貴、制造困難等弊端，同時，水冷壁結(jié)構(gòu)單爐產(chǎn)氣能力大，具有高效、大型化和長周期運(yùn)行的顯著特點(diǎn)，因此目前大多氣化爐均采用了各式各樣新型的水冷壁結(jié)構(gòu)，包括光管水冷壁和膜式水冷壁。
[0003]目前常用的水冷壁能夠緊密貼合爐膛吸收爐膛的輻射熱并同時起到密封的作用，氣密性良好，漏風(fēng)小，減少排煙熱損失，提高鍋爐熱效率，因此有較大的優(yōu)勢。由于其緊湊的結(jié)構(gòu)，對爐墻的保護(hù)最為徹底，故爐墻只需用保溫材料，而不用耐火材料，使?fàn)t墻厚度、重量都大為減小，簡化了爐墻結(jié)構(gòu)，減輕了設(shè)備總重量；同時，能承受較大的側(cè)向力，增加了抗暴能力；此外，相比于耐火磚，水冷壁結(jié)構(gòu)可以組件出廠，減少了安裝工作量。
[0004]目前，為了加強(qiáng)傳熱以及保證密封性，膜式水冷壁的換熱元件一般為管子一翅片一管子結(jié)構(gòu)型式、內(nèi)螺紋管或翅片管(包括Ω管)結(jié)構(gòu)型式。各水冷膜式壁換熱面組成圓形通道，管子為縱向排列；各圓筒形換熱面積元件的管子分為直管排布或螺旋式盤繞而成。對于這些形式，首先，這些強(qiáng)化傳熱的形式能達(dá)到的傳熱效率是有限的，未能最大強(qiáng)度的強(qiáng)化傳熱；其次，設(shè)備制造工藝較復(fù)雜，相對于傳統(tǒng)的耐火磚結(jié)構(gòu)，增加了制造成本；另外，此種結(jié)構(gòu)形式上，管屏熱應(yīng)力分布較復(fù)雜，整個過程較難控制；同時，在使用過程中，為了減少副產(chǎn)水蒸汽量而減少熱能損失，冷卻水一直處于過冷狀態(tài)并進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，它的排布形式，特別對于螺旋式盤繞的管組，會造成較大的水阻力，即增加了鍋爐水循環(huán)泵的揚(yáng)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種換熱流體分布均勻，可實(shí)現(xiàn)均勻換熱、結(jié)構(gòu)簡單，安裝、制造工藝較為簡單的用于煤氣化爐的新型水冷壁。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種用于煤氣化爐的新型水冷壁，其特征在于，該水冷壁是由兩個半圓柱形的換熱板對拼接成與煤氣化爐的爐膛燃燒室緊密貼合的圓柱狀，所述的半圓柱形的換熱板對是由一個背火側(cè)凹凸面和一個向火側(cè)光滑面經(jīng)過焊接觸點(diǎn)連接組成，所述的背火側(cè)凹凸面與向火側(cè)光滑面中間形成供流體流通的腔體，頂部和底部分別連接流體進(jìn)出管，且在所述的向火側(cè)光滑面上焊接有渣釘，渣釘和向火側(cè)光滑面上涂覆有耐火材料。
[0007]所述的換熱板對是由兩個不同厚度的金屬板片通過多個焊接觸點(diǎn)連接，再進(jìn)行邊焊后成型，其中向火側(cè)光滑面為厚金屬板片，背火側(cè)凹凸面為薄金屬板片。由于點(diǎn)焊和成型使得薄金屬板片表面均勻凸起，能夠?qū)α鹘?jīng)板程腔體的換熱流體進(jìn)行擾動，強(qiáng)化了傳熱。
[0008]所述的換熱板對上均勻設(shè)置了多個焊接觸點(diǎn)，多個焊接觸點(diǎn)交錯設(shè)置，觸點(diǎn)密度為1500?5000個/m2，觸點(diǎn)間距為20?100mm。不同的觸點(diǎn)密度能實(shí)現(xiàn)不同的換熱效果。
[0009]所述的流體進(jìn)出管包括下盤管、下支管、上盤管和上支管，所述的下盤管用來收集將要進(jìn)入換熱板對件的換熱流體，所述的下支管一端連接下盤管，另一端連接換熱板對，用來使流體在壓力作用下，將下盤管內(nèi)的流體均勻分配到換熱板對間，所述的上支管一端連接換熱板對，另一端連接上盤管，用來將經(jīng)過換熱的換熱流體在壓力作用下收集到上盤管內(nèi)，通過上盤管排出。
[0010]所述的渣釘通過焊接的形式與向火側(cè)光滑面連接，兩個渣釘為一組，呈V形焊接在向火側(cè)光滑面上。用以附著熔渣，使其厚度達(dá)到動態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)以渣抗渣的效果。從整體上保護(hù)冷卻壁，避免爐內(nèi)溫度過高。
[0011]所述的耐火材料使用SiC耐火材料，當(dāng)熔融態(tài)渣在上面流動時，起到保護(hù)水冷壁的作用。
[0012]本發(fā)明新型水冷壁中，為了安裝方便，將整體換熱板腔分為兩個半圓柱形，安裝時拼湊成圓柱狀，與爐膛燃燒室緊密貼合。冷卻流體由冷卻壁一端進(jìn)入板程，對爐膛內(nèi)壁進(jìn)行換熱，整個換熱過程根據(jù)工藝要求可副產(chǎn)中低壓蒸汽，由于產(chǎn)蒸汽，一般上盤管直徑比下盤管大，有利于蒸汽排出。由于板程內(nèi)部板對間均勻密布的觸點(diǎn)加強(qiáng)了對換熱流體的擾動，增大了換熱效率。
[0013]冷卻壁向火面上焊有渣釘以及涂有耐火襯里，二者均具有較好的熱傳導(dǎo)作用，渣釘有利于熔渣冷卻附著以及受熱熔化，渣層的厚度均勻動態(tài)變化，使?fàn)t膛內(nèi)溫度變化范圍較小。
[0014]本發(fā)明利用了板片靈活的結(jié)構(gòu)形式，以及簡單的制造工藝。同時，設(shè)計時可以通過調(diào)節(jié)觸點(diǎn)密度和板程腔體空間大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)整換熱效果。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]一、換熱流體分布均勻，可實(shí)現(xiàn)均勻換熱；
[0017]換熱流體先通過盤管，再經(jīng)過支管分配到換熱腔體，同時流體的湍流狀態(tài)能保證較高的流速，由此換熱流體在整個腔體內(nèi)幾乎完全分布，不會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。
[0018]二、結(jié)構(gòu)簡單，安裝、制造工藝較為簡單；
[0019]整個冷卻壁根據(jù)氣化爐爐體大小進(jìn)行設(shè)計，換熱腔體制造過程簡單，兩個不同厚度的板片先卷成半圓柱狀，后經(jīng)過點(diǎn)焊，再進(jìn)行邊焊，最后高壓氣體成型，就形成了板程換熱腔體。冷卻壁共分為兩個相同的半圓柱換熱板束，每個半圓柱板束作為一個整體，從兩側(cè)圍住氣化爐燃燒室進(jìn)行組裝，形成一個完整的冷卻壁。
[0020]三、結(jié)構(gòu)靈活，觸點(diǎn)密度可調(diào)，能實(shí)現(xiàn)較高的換熱效率；
[0021]根據(jù)不同的工藝要求，可以調(diào)節(jié)板間觸點(diǎn)密度，實(shí)現(xiàn)不同的換熱要求。觸點(diǎn)的存在，能加大液體的擾動，使液體的流動形式呈湍流狀態(tài)，大大強(qiáng)化了傳熱。觸點(diǎn)密度越大，換熱能力越強(qiáng)，流體壓降較大；觸點(diǎn)密度越小，換熱能力減弱，流體壓降減小。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明枕式換熱元件的正面局部