專利名稱：一種igcc過程氣余熱鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種余熱鍋爐，尤其涉及一種用于回收IGCC過程氣熱量的余熱鍋爐。
背景技術：
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IntegratedGasification Combined Cycle,簡稱 IGCC)發(fā)電技術，是指將燃料煤進行氣化后得到合成氣，將合成氣凈化后用于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電技術。IGCC技術是把高效的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈煤氣化技術結合起來，既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術，被視為21世紀煤電發(fā)展的重要方向，是解決煤電可持續(xù)發(fā)展的最有效的技術途徑之一。但在IGCC技術應用中仍存在很多難題亟待解決，首先是為了保證氣化效率，煤氣化爐需要在高溫高壓的環(huán)境下運行；其次是煤氣化爐產生的高溫高壓粗煤氣(過程氣)進入燃氣輪機之前必須進行凈化，而在目前技術條件下，可靠的煤氣凈化方法仍是低溫濕法凈化。為此，必須有一種耐高溫高壓的熱能回收設備，在回收高溫高壓粗煤氣(過程氣)大量顯熱能的同時，將粗煤氣(過程氣)的溫度降到滿足下級脫硫除塵凈化裝置工藝要求溫度之下。傳統(tǒng)鍋爐結構形式是粗煤氣(過程氣)走管外，水及水蒸氣走管內，導致的結果一是管外的粗煤氣(過程氣)與管壁的積灰基本上無法清除，二是管外的粗煤氣(過程氣)為可燃氣體，傳統(tǒng)鍋爐結構形式無法做到本發(fā)明型式的粗煤氣(過程氣)走管內的密封效果，三是傳統(tǒng)鍋爐結構形式無論是在煙道內放置對流管束，還是布置盤管受熱面，都無法排除鍋爐受熱面彎頭增多，結構復雜，導致鍋爐運行壽命減短和維修量增大的局面。本發(fā)明正是針對上述條件和要求，打破了傳統(tǒng)鍋爐結構形式，設計出了一種全新的IGCC過程氣熱能回收余熱鍋爐。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制的一種IGCC過程氣余熱鍋爐，其鍋爐主體具 有多個相互連接的鍋殼式對流受熱面，在所述多個受熱面內部具有相互連通的換熱管，工作時，由外界設備產生的高溫過程氣進入換熱管，進行逐級降溫；鍋爐工質進入各換熱面，依次加熱。所述鍋爐主體具有鍋殼式的第一級對流蒸發(fā)器，其內部具有與外界設備相連的換熱管，該第一級對流蒸發(fā)器的底部和頂部開有連接汽水連接管的管口 ；固定在第一對流蒸發(fā)器下方的高溫過熱器，該高溫過熱器為鍋殼式過熱器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述第一級對流蒸發(fā)器內部的換熱管相連接，該換熱管的管內介質來自于所述鍋殼式換熱筒體的管內介質；該高溫過熱器的上方和下方開有連接汽水連接管的管口；固定在高溫過熱器下方的鍋殼式的低溫過熱器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述所述高溫過熱器內部的換熱管相連通，換熱管的管內介質來自所述高溫過熱器內部的換熱管；低溫過熱器的頂部和底部開有連接汽水連接管的管口 ；所述位于低溫過熱器頂部的管口通過汽水連接管與所述高溫過熱器的底部管口相連接；
固定在所述低溫過熱器下方的鍋殼式的第二級對流蒸發(fā)器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述低溫過熱器內部的換熱管連通，其管內介質來自所述低溫過熱器內部的換熱管，所述第二級對流蒸發(fā)器的頂部和底部開有管口 ；固定在第二級對流蒸發(fā)器下方的鍋殼式的省煤器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述第二級對流蒸發(fā)器內部的換熱管相連通，其管內介質來自所述所述第二級對流蒸發(fā)器內部的換熱管，該省煤器的頂部和底部開有連接汽水連接管的管口 ；所述鍋爐汽包，通過汽水連接管與所述第一級對流蒸發(fā)器、低溫過熱器、第二級對流蒸發(fā)器和鍋殼式省煤器的管口相連接；所述鍋爐汽包內部設有汽水分離裝置；工作時，外界設備產生的高溫過程氣首先通過所述鍋殼式換熱筒體進入第一級對流蒸發(fā)器，依次經過所述高溫過熱器、低溫過熱器、第二級對流蒸發(fā)器和省煤器內部與所述鍋殼式換熱筒體相連接的換熱管，進行逐級降溫；同時，鍋爐工質首先進入所述省煤器，加熱后通過汽水連接管進入鍋爐汽包；鍋爐汽包中的水通過汽水連接管分別進入第一級對流
蒸發(fā)器和第二級對流蒸發(fā)器中，換熱成為汽水混合物后經由汽水連接管至鍋爐汽包；所述汽水混合物通過所述汽水分離裝置產生飽和蒸汽；飽和蒸汽通過汽水連接管，進入低溫過熱器和高溫過熱器加熱，加熱后的過熱蒸汽輸出至外部設備，完成過程氣余熱回收。所述第一級對流蒸發(fā)器的頂部固定有入口煙箱，該入口煙箱與所述第一級對流蒸發(fā)器鍋殼筒體內部換熱管相連通，由外部設備輸送的高溫過程氣或介質，首先通過入口煙箱，再進入所述各受熱面；所述省煤器的下部固定有出口煙箱，由所述省煤器輸出的過程氣，經過出口煙箱輸出至外部設備；所述出口煙箱和入口煙箱都開有檢修人孔；所述出口煙箱還設有放灰口。所述第一級對流蒸發(fā)器、高溫過熱器、低溫過熱器、第二級對流蒸發(fā)器和鍋殼式省煤器的各級受熱面之間都固定有連接煙道；所述多個連接煙道開有檢修人孔。所述各級受熱面、連接煙道、入口煙箱和出口煙箱之間為可拆連接。所述高溫過熱器和低溫過熱器的殼程內設有折流隔板。所述入口煙箱、出口煙箱和連接煙道中敷設有耐火澆注料和保溫澆注料。所述入口煙箱高溫過程氣入口端管板上敷設耐火層，并在該換熱管入口處加裝耐熱陶瓷保護套管。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供的一種IGCC過程氣余熱鍋爐，與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明提供的IGCC過程氣余熱鍋爐具有制造工藝簡單、安裝維修方便、運行安全穩(wěn)定等特點，適宜在IGCC系統(tǒng)中推廣使用。


為了更清楚的說明本發(fā)明的實施例或現(xiàn)有技術的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例I的正視2為本發(fā)明實施例I的側視3為本發(fā)明實施例2的正視中1、入口煙箱2、檢修人孔3、第一級對流蒸發(fā)器4、排污管座5、連接煙道6、高溫過熱器7、低溫過熱器8、第二級對流蒸發(fā)器9、鍋殼式省煤器10、出口煙箱11、放灰口 12、鍋爐汽包13、汽水連接管14、耐火澆注料15、保溫澆注料16、換熱管17、折流隔板18、鋼架。
具體實施例方式為使本發(fā)明的實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚完整的描述一種IGCC過程氣余熱鍋爐鍋爐，與現(xiàn)有鍋爐的主要區(qū)別在于各受熱面內均布置有換熱管，過程氣(煙氣)走管內，工質(熱水、蒸汽及汽水混合物)走管外。可以有效的解決由于過程氣(粗煤氣)走管外(換熱管外)而造成的管壁的積灰無法清除的現(xiàn)象，極大的提高了鍋爐的使用壽命。實施例I
如圖I和圖2所示一種IGCC過程氣余熱鍋爐，鍋爐的主體主要由多級鍋殼式對流受熱面組成，優(yōu)選的由上至下依次包括第一級對流蒸發(fā)器3，高溫過熱器6、低溫過熱器
7、第二級對流蒸發(fā)器8和鍋殼式省煤器9，每個受熱面內部都設有換熱管16，且各受熱面中的換熱管16彼此相連。由鍋爐外部輸入的高溫過程氣，依次經過各受熱面，換熱完成后，高溫過程氣從輸入時的1000°C左右降低到250°C以下。所述第一級對流蒸發(fā)器3的頂部開有管口 301，底部開有管口 302，管口 301和管口 302通過汽水連接管與鍋爐汽包12相連，用于第一級對流蒸發(fā)器3工質的輸入和輸出。高溫過熱器6的頂部開有管口 601，底部開有管口 602，其中管口 601用于輸出高溫工質給其他外部設備，底部的管口 602用于輸入工質。低溫過熱器7的頂部開有供工質輸出的管口 701，底部開有供工質輸入的管口702，其中頂部的管口 701通過汽水連接管與所述管口 602相連接；底部的管口 702通過汽水連接管與鍋爐汽包12相連接。第二級對流蒸發(fā)器8的頂部與底部也分別開有供工質出入的管口，管口 801和管口 802，管口 801和管口 802分別通過汽水連接管與鍋爐汽包12相連接。省煤器9的底部和頂部分別設有管口，通過汽水連接管13與鍋爐汽包12相連接的管口 901，該管口 901開在省煤器的頂部；底部的管口 902與外部設備相連接，用于輸入工質。本發(fā)明IGCC過程氣余熱鍋爐工質流程，即汽水流程為鍋爐給水首先通過管口902進入鍋殼式省煤器9中加熱，然后從管口 901經過汽水連接管I 3進入到鍋爐汽包12中。鍋爐汽包12由鋼架18支撐到一定高度，以保證有足夠的水循環(huán)壓頭。鍋爐汽包12中的冷水通過汽水連接管13中與管口 302和管口 802相連接的下降管進入到第一級對流蒸發(fā)器3和第二級對流蒸發(fā)器8中，爐水在第一級對流蒸發(fā)器3和第二級對流蒸發(fā)器8中換熱成為汽水混合物，汽水混合物再通過汽水連接管13中的上升管進入鍋爐汽包12中，汽水混合物在鍋爐汽包12內通過汽水分離裝置產生飽和蒸汽，從鍋爐汽包12出來的飽和蒸汽通過汽水連接管13首先進入低溫過熱器7，經低溫過熱器7加熱后再進入高溫過熱器6進一步加熱，從高溫過熱器6出來的過熱蒸汽送到汽輪機進行發(fā)電。由于本發(fā)明中的高溫過程氣，即粗煤氣等可燃性氣體，在整個換熱過程中都是在密封的換熱管中運行，可以達到良好的密封性，避免可燃性氣體的泄露。
進一步的，在鍋爐主體的頂部和底部固定安裝有入口煙箱I和出口煙箱10，在所述的各受熱面之間還固定有連接煙道5，如圖I所示。在入口煙箱I、出口煙箱10和每一個連接煙道5上都開有方便檢修的檢修人孔2。為了防止高溫入口端鍋殼管板因熱應力集中而發(fā)生裂紋，在高溫粗煤氣(過程氣)入口端管板上敷設耐火層，并在該換熱管入口處加裝耐熱陶瓷保護套管。為了方便檢修，入口煙箱I、出口煙箱10和連接煙道5上設有檢修人孔2和放灰口11，沉積在出口煙箱10中的灰塵由放灰口 11排出。所述的各受熱面和接口煙道5的連接方式為可拆連接，可以是螺栓連接。在實際使用時，可根據(jù)需要改變各受熱面的組合方式。相對于傳統(tǒng)的鍋爐，本發(fā)明在具有相同的換熱效果的前提下，大大減少了原有鍋爐的復雜結構，不需要傳統(tǒng)鍋爐中，諸如對流管束和盤管受熱面等結構設備，結構簡單，可以極大的延長鍋爐運行壽命，同時只需要更少的維修保 養(yǎng)。實施例2，與所述實施例I類似，在沒有改變所述高溫過程氣所經過的各受熱面順序的情況下，根據(jù)實際安裝高度的要求，將入口煙箱I和第一級對流蒸發(fā)器3的位置進行了平移后，通過連接煙道與高溫過熱器6相連同，可以達到與實施例I同樣的換熱效果。例如由圖I的豎直排列方式改為圖3的交錯上下排列方式，本發(fā)明的排列方式包括但不限于圖3所示排列方式。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，減少或增加受熱面的數(shù)量，改變各換熱面實體的相對位置等都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其鍋爐主體具有多個相互連接的鍋殼式對流受熱面，在所述多個受熱面內部具有相互連通的換熱管，工作時，由外界設備產生的高溫過程氣進入換熱管，進行逐級降溫；鍋爐エ質進入各換熱面，依次加熱。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在于所述鍋爐主體具有 鍋殼式的第一級對流蒸發(fā)器，其內部具有接收由外界設備產生的高溫過程氣的換熱管，該第一級對流蒸發(fā)器的底部和頂部開有連接汽水連接管的管ロ ； 固定在第一對流蒸發(fā)器下方的高溫過熱器，該高溫過熱器為鍋殼式過熱器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述第一級對流蒸發(fā)器內部的換熱管相連接，該換熱管的管內介質來自于所述鍋殼式換熱筒體的管內介質；該高溫過熱器的上方和下方開有連接汽水連接管的管ロ ； 固定在高溫過熱器下方的鍋殼式的低溫過熱器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述高溫過熱器內部的換熱管相連通，換熱管的管內介質來自所述高溫過熱器內部的換熱管；低溫過熱器的頂部和底部開有連接汽水連接管的管ロ ；所述位于低溫過熱器頂部的管ロ通過汽水連接管與所述高溫過熱器的底部管ロ相連接； 固定在所述低溫過熱器下方的鍋殼式的第二級對流蒸發(fā)器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述低溫過熱器內部的換熱管連通，其管內介質來自所述低溫過熱器內部的換熱管，所述第二級對流蒸發(fā)器的頂部和底部開有管ロ ； 固定在第二級對流蒸發(fā)器下方的鍋殼式的省煤器，其內部具有換熱管，該換熱管與所述第二級對流蒸發(fā)器內部的換熱管相連通，其管內介質來自所述所述第二級對流蒸發(fā)器內部的換熱管，該省煤器的頂部和底部開有連接汽水連接管的管ロ ； 所述鍋爐汽包，通過汽水連接管與所述第一級對流蒸發(fā)器、低溫過熱器、第二級對流蒸發(fā)器和鍋殼式省煤器的管ロ相連接；所述鍋爐汽包內部設有汽水分離裝置； 工作時，外界設備產生的高溫過程氣首先通過所述鍋殼式換熱筒體進入第一級對流蒸發(fā)器，依次經過所述高溫過熱器、低溫過熱器、第二級對流蒸發(fā)器和省煤器內部與所述鍋殼式換熱筒體相連接的換熱管，進行逐級降溫；同吋，鍋爐エ質首先進入所述省煤器，加熱后通過汽水連接管進入鍋爐汽包；鍋爐汽包中的水通過汽水連接管分別進入第一級對流蒸發(fā)器和第二級對流蒸發(fā)器中，換熱成為汽水混合物后經由汽水連接管至鍋爐汽包；所述汽水混合物通過所述汽水分離裝置產生飽和蒸汽；飽和蒸汽通過汽水連接管，進入低溫過熱器和高溫過熱器加熱，加熱后的過熱蒸汽輸出至外部設備，完成過程氣余熱回收。
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在于所述第一級對流蒸發(fā)器的頂部固定有入口煙箱，該入口煙箱與所述第一級對流蒸發(fā)器鍋殼筒體內部換熱管相連通，由外部設備輸送的高溫過程氣或介質，首先通過入口煙箱，再進入所述各受熱面；所述省煤器的下部固定有出口煙箱，由所述省煤器輸出的過程氣，經過出口煙箱輸出至外部設備；所述出口煙箱和入口煙箱都開有檢修人孔；所述出口煙箱還設有放灰ロ。
4.根據(jù)權利要求2所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在于所述第一級對流蒸發(fā)器、高溫過熱器、低溫過熱器、第二級對流蒸發(fā)器和鍋殼式省煤器各級受熱面之間都固定有連接煙道；所述多個連接煙道開有檢修人孔。
5.根據(jù)權利要求1-4任意一項權利要求所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在干所述各級受熱面、連接煙道、入口煙箱和出口煙箱之間為可拆連接。
6.根據(jù)權利要求2所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在于所述高溫過熱器和低溫過熱器的殼程內設有折流隔板。
7.根據(jù)權利要求3所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在于所述入口煙箱、出ロ煙箱和連接煙道中敷設有耐火澆注料和保溫澆注料。
8.根據(jù)權利要求3所述的ー種IGCC過程氣余熱鍋爐，其特征還在于所述入口煙箱高溫過程氣入口端管板上敷設耐火層，并在該換熱管入口處加裝耐熱陶瓷保護套管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種IGCC過程氣余熱鍋爐。通過本余熱鍋爐可將1000℃左右的煤氣化過程氣溫度降低到250℃左右，既回收了高溫過程氣的熱量，產生的過熱蒸汽用來發(fā)電，又使煤氣化過程氣的凈化工作易于實現(xiàn)。本余熱鍋爐結構主要包括兩級鍋殼式蒸發(fā)器、兩級鍋殼式過熱器、一級鍋殼式省煤器和獨立的汽包。鍋爐的各級受熱面采用立式串聯(lián)布置，汽包橫置式布置在鍋爐頂部。該鍋爐采用過程氣走管內，工質走管外，改變了傳統(tǒng)的煙氣走管外，工質走管內的鍋爐結構。與其它形式的IGCC余熱鍋爐相比較，其結構更加緊湊，煙氣側的承壓能力大大提高，制造工藝更加簡單，鍋爐的安裝、維修更加方便，鍋爐的運行更加安全穩(wěn)定。
文檔編號F22B1/18GK102865567SQ20121038090
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權日2012年10月9日
發(fā)明者余傳林, 何成國, 唐義磊, 李金濤, 鄭貴濤, 于春國, 高佰祥, 李超, 周皓, 張宜澤 申請人:大連科林能源工程技術開發(fā)有限公司