專利名稱：防止鹽堵塞換熱器管程的防堵塞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種防止物料堵塞管路的裝置，更具體地，涉及一種用于防止鹽堵塞換熱器管程的防堵塞裝置。
背景技術(shù)：
在以超臨界水對煤進(jìn)行氣化的工藝中，常常需要將處于水的亞臨界狀態(tài)的包含鹽 (催化劑和煤等含碳物質(zhì)中溶于水的物質(zhì))和水的物料預(yù)熱至水的超臨界狀態(tài)后再通入反應(yīng)器中以與煤等含碳物質(zhì)進(jìn)行氣化反應(yīng)。這種預(yù)熱一般在換熱器中進(jìn)行。所使用的換熱器可以是任何通過固體壁使冷熱流體間接換熱的換熱器，例如列管式換熱器、翅片式換熱器等等。這類換熱器可具有管程和殼程，冷熱流體各走一程。所述管程和殼程均可以是單程的或多程的。這類換熱器包括至少一根、優(yōu)選很多根并行排列的管道，以及包圍這些管道的外殼。其中一股物流從這些管道中流過，管道內(nèi)的空間可被稱為管程，而另一股物流從這些管道與外殼之間的空間(該空間被稱為殼程)流過，兩股物流通過管道壁進(jìn)行換熱。在使用換熱器將包含煤和鹽的物料預(yù)熱至水的超臨界狀態(tài)的過程中，由于該物料從換熱器管程內(nèi)流過且邊流動邊被換熱器殼程中的加熱介質(zhì)加熱，故物料在管程內(nèi)的某個位置處會發(fā)生從水的亞臨界狀態(tài)向水的超臨界狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。由于催化劑和煤等含碳物質(zhì)中溶于水的鹽類物質(zhì)易溶于亞臨界水而難溶于超臨界水，故溶于水的鹽類物質(zhì)會快速從物料中析出。這類鹽析出的現(xiàn)象在整個工藝中的其它較粗的管路中不會造成太大問題，但為了提高換熱器的換熱效率，換熱器管程所使用的管道通常是很多并行的較細(xì)的管道，而物料在換熱器管程中的某一位置持續(xù)析出的鹽必定會堵塞換熱器管程，這是困擾本領(lǐng)域的巨大難題。為了解決這個技術(shù)問題，專利JP02806085公開了使用由氣缸和與該氣缸匹配的活塞組成的反應(yīng)器，使活塞在氣缸內(nèi)反復(fù)運動，通過控制反應(yīng)器內(nèi)的壓力來實現(xiàn)流體的亞臨界狀態(tài)向超臨界狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而周期性地使物料完成反應(yīng)，使析出的鹽能夠得到及時的清理；專利CN101698517公開了一種具有堵塞清理功能的超臨界水處理系統(tǒng)及其堵塞的清理方法，其利用了原有的超臨界水處理系統(tǒng)的主體設(shè)備，通過添加壓差變送器和閥門，實現(xiàn)管路堵塞后用外加的水對管路進(jìn)行沖洗，進(jìn)而達(dá)到清理堵塞物的目的，解決了堵塞的問題?？梢?，現(xiàn)有技術(shù)提供的均是在上述管路堵塞后，如何清理堵塞物的技術(shù)方案。然而，現(xiàn)有技術(shù)的方案需要將反應(yīng)系統(tǒng)停止來清理堵塞物，這迫使反應(yīng)不能連續(xù)進(jìn)行。實用新型的內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種用于防止鹽堵塞換熱器管程的防堵塞裝置，所述換熱器包括用于使物料流動通過并被加熱介質(zhì)加熱的換熱器管程和用于使加熱介質(zhì)流動通過并加熱所述物料的換熱器殼程；所述物料由上游設(shè)備供應(yīng)，流經(jīng)換熱器管程而進(jìn)入位于熱器管程下游的第一下游設(shè)備；當(dāng)所述物料在所述換熱器管程內(nèi)受熱而由水的亞臨界狀態(tài)向水的超臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，所述鹽從所述物料中析出；其特征在于，所述防堵塞裝置設(shè)置在所述上游設(shè)備和第一下游設(shè)備之間，用于每隔一定時間改變物料在所述換熱器管程中的流動方向，從而改變所述鹽在所述換熱器管程中的析出位置。[0006]優(yōu)選地，所述防堵塞裝置是至少兩段設(shè)有閥的管道。優(yōu)選地，所述第一下游設(shè)備是反應(yīng)器，且利用來自該反應(yīng)器的反應(yīng)后物料的至少一部分作為所述加熱介質(zhì)。優(yōu)選地，所述加熱介質(zhì)在換熱器殼程中的流動方向與所述物料在加熱器管程中的流動方向呈逆流或錯流。根據(jù)本實用新型的防堵塞裝置具有下述優(yōu)點無需象常規(guī)的防止換熱器管程堵塞方法那樣，要先使換熱器停車或脫離上下游設(shè)備，然后再通入外加清洗流體來沖洗管路以清除在換熱器某處累積的鹽(即離線清理)， 本實用新型通過在所述上游設(shè)備和第一下游設(shè)備之間設(shè)置防止鹽堵塞的裝置可在線周期性地改變物料的流動方向，從而改變鹽析出位置而且還使已經(jīng)析出的鹽能夠有機(jī)會與亞臨界水接觸而使其再次溶解和/或被物料所沖走，而并非待鹽堵塞了管路后再解決堵塞的問題。本實用新型無需另外利用外加的清洗流體，省略了清洗堵塞系統(tǒng)的步驟，從而簡化了工藝操作程序。根據(jù)本實用新型的防堵塞裝置在線改變鹽的析出位置，即在系統(tǒng)設(shè)備運行時即可防止鹽堵塞，這確保了物料的連續(xù)運行和換熱器及其上下游設(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn)。

下面將參照附圖以舉例的方式描述本實用新型，附圖中圖1是根據(jù)本實用新型的防堵塞裝置的一個實施例的示意圖；以及圖2是根據(jù)本實用新型的防堵塞裝置的另一個實施例的示意圖。應(yīng)理解的是，附圖僅僅是說明性的，不打算以任何方式限制本實用新型的范圍。
具體實施方式
本實用新型中的物料包含鹽和水，還可包含煤粉。其中所述鹽包括堿金屬鹽或堿土金屬鹽。所述物料由換熱器的上游設(shè)備供應(yīng)，流經(jīng)換熱器后進(jìn)入位于換熱器下游的第一下游設(shè)備。除非另有單獨聲明，本文中所述上游和下游是以所述物料的流向為基準(zhǔn)來確定的。其中所述上游設(shè)備可以是泵。所述第一下游設(shè)備可以是反應(yīng)器。本實用新型中的換熱器包括用于使物料流動通過并被加熱介質(zhì)加熱的換熱器管程和用于使加熱介質(zhì)流動通過并加熱所述物料的換熱器殼程。其中所述加熱介質(zhì)可以來自單獨的加熱介質(zhì)供應(yīng)設(shè)備， 也可以是來自反應(yīng)器的反應(yīng)后的物料。其中所述水的亞臨界狀態(tài)是指溫度在100°C以上且在水的臨界溫度374°c以下，并且壓力為仍使水處于液態(tài)的壓力；所述水的超臨界狀態(tài)是指溫度高于水的臨界溫度374°C且壓力高于水的臨界壓力22. IMPa的狀態(tài)。其中所述換熱器管程包括至少一根、優(yōu)選很多根管道。如前所述，物料從換熱器管程內(nèi)流過且邊流動邊被換熱器殼程中的加熱介質(zhì)加熱，故物料在管程內(nèi)的某個位置處會發(fā)生從水的亞臨界狀態(tài)向水的超臨界狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變導(dǎo)致鹽的析出，鹽的持續(xù)析出必定會堵塞換熱器管程。為了防止析出的鹽堵塞換熱器管程，本實用新型采取的措施是每隔一定時間改變所述鹽在所述換熱器管程中的析出位置。其中所述一定時間是常量或變量。所述一定時間還要小于且優(yōu)選顯著小于未采取本實用新型的方法時析出的鹽完全堵塞換熱器管程所花費的時間。在具體實踐中，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易根據(jù)公知技術(shù)測得未采取本實用新型的方法時在所使用的具體的換熱器中析出的鹽完全堵塞換熱器管程所花費的時間。為了簡化起見，如圖1所示，以僅有一根換熱管道的直管單程換熱器來舉例說明。 圖1示出了根據(jù)本實用新型的換熱器是直管單程換熱器時防堵塞裝置的布置方式。所述物料由上游設(shè)備(比如泵)供應(yīng)，流經(jīng)換熱器管程后進(jìn)入第一下游設(shè)備(比如反應(yīng)器)。設(shè)有第一閥al的第一管道Pl位于上游設(shè)備與換熱器管程的第一端M之間，設(shè)有第二閥a2的第二管道P2位于換熱器管程的第二端N與第一下游設(shè)備入口之間。還包括設(shè)有第三閥bl的第三管道P3和設(shè)有第四閥Μ的第四管道P4。其中，第三管道P3的一端A與第一管道Pl 連通且連通處位于上游設(shè)備與第一閥al之間，第三管道P3的另一端C與第二管道P2連通且連通處位于換熱器第二端N與第二閥a2之間。其中，第四管道P4的一端B與第一管道 Pl連通且連通處位于第一閥al與換熱器管程的第一端M之間，第四管道P4的另一端D與第二管道P2連通且連通處位于第二閥a2第一下游設(shè)備入口之間。使用時，當(dāng)打開第一閥 al和第二閥a2并關(guān)閉第三閥bl和第四閥1^2，物料由換熱器管程的第一端M流向換熱器管程的第二端N ；而當(dāng)打開第三閥bl和第四閥1^2并關(guān)閉第一閥al和第二閥a2，物料的流動方向改變成由換熱器管程的第二端N流向換熱器管程的第一端M。通過以上管道配置和閥的操作，可以實現(xiàn)換熱器管程中流動方向的改變。在具體實施過程中，在鹽的析出量尚未堵塞管程的時候，通過每隔一定時間按照上述方式控制閥門，即可改變所述物料在換熱器管程中的流動方向，使已經(jīng)析出的鹽在尚未堵塞換熱器管程的時候就能夠有機(jī)會與亞臨界水接觸而使其再次溶解和/或被物料所沖刷，可有效防止鹽在某一點處持續(xù)析出而堵死換熱器管程。本文所說的改變流動方向即顛倒流動方向。例如原本物料從換熱器管程的第一端流向第二端，改變成從換熱器管程的第二端流向第一端，反之亦然。這樣做的好處是不僅在于使鹽的析出位置發(fā)生變化，而且還使已經(jīng)析出的鹽能夠有機(jī)會與亞臨界水接觸而使其再次溶解和/或被物料所沖刷，可有效防止鹽在某一點處持續(xù)析出而堵死換熱器管程。在一個優(yōu)選實施例中，所述的第一下游設(shè)備是反應(yīng)器，且用來自該反應(yīng)器的反應(yīng)后物料的至少一部分作為所述加熱介質(zhì)，這可以充分利用反應(yīng)后物料的余熱。所述加熱介質(zhì)在換熱器殼程中的流動方向與所述物料在加熱器管程中的流動方向之間的關(guān)系可以是順流、逆流、折流或錯流，優(yōu)選逆流或錯流，以提高換熱效率。在本實用新型的一種優(yōu)選實施方案中，以反應(yīng)后物料的至少一部分來作為所述加熱介質(zhì)且使所述物料的流動方向與該加熱介質(zhì)的流動方向之間呈逆流關(guān)系，這種實施方案可通過如下管道和閥的配置來實現(xiàn)，參照圖2，仍以換熱器是僅有一根直管的單程換熱器來舉例說明本實用新型的防堵塞裝置的布置方式設(shè)有第一閥al的第一管道Pl位于上游設(shè)備與換熱器管程的第一端M之間，設(shè)有第二閥a2的第二管道P2位于換熱器管程的第二端 N與反應(yīng)器入口之間。還包括設(shè)有第三閥bl的第三管道P3和設(shè)有第四閥1^2的第四管道 P4。其中，第三管道P3的一端A與第一管道Pl連通且連通處位于上游設(shè)備與第一閥al之間，第三管道P3的另一端C與第二管道P2連通且連通處位于換熱器第二端N與第二閥a2 之間。其中，第四管道P4的一端B與第一管道Pl連通且連通處位于第一閥al與換熱器管程的第一端M之間，第四管道P4的另一端D與第二管道P2連通且連通處位于第二閥a2與反應(yīng)器入口之間。所述防堵塞裝置還包括設(shè)有第五閥a3的第五管道P5，設(shè)有第六閥a4的第六管道P6，設(shè)有第七閥b3的第七管道P7，和設(shè)有第八閥b4的第八管道P8 ；其中，第五管道P5位于反應(yīng)器出口與換熱器殼程的第一端R之間，第六管道P6位于換熱器殼程的第二端S和相對于換熱器殼程而言處于下游的第二下游設(shè)備之間；其中，第七管道P7的一端 T與第五管道P5連通且連通處位于反應(yīng)器出口與第五閥a3之間，第七管道P7的另一端U 與第六管道P6連通且連通處位于第六閥a4與換熱器殼程的第二端S之間；其中，第八管道 P8的一端V與第五管道P5連通且連通處位于第五閥a3與換熱器殼程的第一端R之間，第八管道P8的另一端W與第六管道P6連通且連通處位于第六閥a4與所述第二下游設(shè)備之間。使用時，當(dāng)打開第一閥al、第二閥a2、第五閥a3和第六閥a4并關(guān)閉第三閥bl、第四閥 1^2、第七閥b3和第八閥b4時，物料由換熱器管程的第一端M流向換熱器管程的第二端N且反應(yīng)后物料從換熱器殼程的第一端R流向第二端S ；而當(dāng)打開第三閥bl、第四閥1^2、第七閥 b3和第八閥b4并關(guān)閉第一閥al、第二閥a2、第五閥a3和第六閥a4時，物料的流動方向改變成由換熱器管程的第二端N流向換熱器管程的第一端M且反應(yīng)后物料從換熱器殼程的第二端S流向換熱器殼程的第一端R。本實用新型利用經(jīng)過第一下游設(shè)備(例如反應(yīng)器)反應(yīng)后的物料返回?fù)Q熱器的殼程充當(dāng)加熱介質(zhì)，并且通過對反應(yīng)后物料的溫度的控制，可以改變鹽在所述換熱器管程中的析出位置，同時達(dá)到了系統(tǒng)能量的耦合利用，降低成本。本實用新型所述的第二下游設(shè)備是指相對于換熱器殼程處于下游的任何設(shè)備，例如可以是固氣/固液/氣體分離裝置。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知閥的形式和作用，在此不再贅述。以上所述的閥可以是任何類型的閥。雖然以上僅以有一根管道的直管單程換熱器來舉例說明本實用新型的優(yōu)選實施方式，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本實用新型的技術(shù)方案顯然也能適用于具有很多根換熱管道的多程換熱器，也能夠采用其它形式的換熱器(例如彎管換熱器)。另外，在不脫離本實用新型權(quán)利要求書的保護(hù)范圍的情況下，可以對上述實施例進(jìn)行修改或改變。所附權(quán)利要求書的范圍不應(yīng)該局限于在此所包含的優(yōu)選實施例的說明，而是涵蓋了落入權(quán)利要求的字面含義或等同含義內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求1.一種用于防止鹽堵塞換熱器管程的防堵塞裝置，所述換熱器包括用于使物料流動通過并被加熱介質(zhì)加熱的換熱器管程和用于使加熱介質(zhì)流動通過并加熱所述物料的換熱器殼程；所述物料由上游設(shè)備供應(yīng)，流經(jīng)換熱器管程而進(jìn)入位于換熱器管程下游的第一下游設(shè)備；當(dāng)所述物料在所述換熱器管程內(nèi)受熱而由水的亞臨界狀態(tài)向水的超臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變時， 所述鹽從所述物料中析出；其特征在于，所述防堵塞裝置設(shè)置在所述上游設(shè)備和第一下游設(shè)備之間，用于每隔一定時間改變物料在所述換熱器管程中的流動方向，從而改變所述鹽在所述換熱器管程中的析出位置。
2.如權(quán)利要求1所述的防堵塞裝置，其特征在于，所述防堵塞裝置是至少兩段設(shè)有閥的管道。
3.如權(quán)利要求2所述的防堵塞裝置，其特征在于，所述防堵塞裝置是以下述方式設(shè)置的設(shè)有第一閥(al)的第一管道(Pl)位于上游設(shè)備與換熱器管程的第一端(M)之間，設(shè)有第二閥(^)的第二管道(P》位于換熱器管程的第二端(N)與第一下游設(shè)備入口之間； 還包括設(shè)有第三閥(bl)的第三管道(P； )和設(shè)有第四閥( )的第四管道(P4)； 其中，第三管道的一端(A)與第一管道(Pl)連通且連通處位于所述上游設(shè)備與第一閥 (al)之間，第三管道的另一端(C)與第二管道(P》連通且連通處位于換熱器管程的第二端 (N)與第二閥(a2)之間；其中，第四管道的一端(B)與第一管道(Pl)連通且連通處位于第一閥(al)與換熱器管程的第一端(M)之間，第四管道的另一端(D)與第二管道(P》連通且連通處位于第二閥 (a2)與第一下游設(shè)備入口之間；其中，當(dāng)打開第一閥(al)和第二閥(a2)并關(guān)閉第三閥(bl)和第四閥0^2)，物料由換熱器管程的第一端(M)流向換熱器管程的第二端(N)；而當(dāng)打開第三閥(bl)和第四閥(b2) 并關(guān)閉第一閥(al)和第二閥(a2)，物料的流動方向改變成由換熱器管程的第二端(N)流向換熱器管程的第一端(M)。
4.如權(quán)利要求1所述的防堵塞裝置，其特征在于，所述第一下游設(shè)備是反應(yīng)器，且利用來自該反應(yīng)器的反應(yīng)后物料的至少一部分作為所述加熱介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的防堵塞裝置，其特征在于，所述加熱介質(zhì)在換熱器殼程中的流動方向與所述物料在加熱器管程中的流動方向呈逆流或錯流。
6.如權(quán)利要求3所述的防堵塞裝置，其特征在于，所述防堵塞裝置還包括設(shè)有第五閥(U)的第五管道(P5)，設(shè)有第六閥(a4)的第六管道(P6)，設(shè)有第七閥 (b3)的第七管道(P7)，和設(shè)有第八閥(b4)的第八管道(P8)；其中，第五管道(PO位于反應(yīng)器出口與換熱器殼程的第一端(R)之間，第六管道(P6) 位于換熱器殼程的第二端(S)和相對于換熱器殼程而言處于下游的第二下游設(shè)備之間；其中，第七管道(P7)的一端(T)與第五管道(PO連通且連通處位于反應(yīng)器出口與第五閥(U)之間，第七管道(P7)的另一端(U)與第六管道(P6)連通且連通處位于第六閥 (a4)與換熱器殼程的第二端(S)之間；其中，第八管道(P8)的一端(V)與第五管道(PO連通且連通處位于第五閥(U)與換熱器殼程的第一端(R)之間，第八管道(P8)的另一端(W)與第六管道(P6)連通且連通處位于第六閥(a4)與所述第二下游設(shè)備之間，其中，當(dāng)打開第一閥(al)、第二閥(a2)、第五閥(a3)和第六閥(a4)并關(guān)閉第三閥 (bl)、第四閥化2)、第七閥(b!3)和第八閥(b4)時，物料由換熱器管程的第一端(M)流向換熱器管程的第二端(N)且反應(yīng)后物料從換熱器殼程的第一端(R)流向第二端(S)；而當(dāng)打開第三閥(bl)、第四閥(W)、第七閥(b3)和第八閥(b4)并關(guān)閉第一閥(al)、第二閥(a2)、 第五閥(M)和第六閥(a4)時，物料的流動方向改變成由換熱器管程的第二端(N)流向換熱器管程的第一端(M)且反應(yīng)后物料從換熱器殼程的第二端( 流向換熱器殼程的第一端 ㈨。
專利摘要本實用新型涉及一種用于防止鹽堵塞換熱器管程的防堵塞裝置，換熱器包括用于使物料流動通過并被加熱介質(zhì)加熱的換熱器管程和用于使加熱介質(zhì)流動通過并加熱物料的換熱器殼程；物料包含鹽和水，物料由上游設(shè)備供應(yīng)，流經(jīng)換熱器管程而進(jìn)入位于換熱器管程下游的第一下游設(shè)備；當(dāng)物料在所述換熱器管程內(nèi)受熱而由水的亞臨界狀態(tài)向水的超臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，鹽從所述物料中析出；其特征在于，防堵塞裝置設(shè)置在上游設(shè)備和第一下游設(shè)備之間，用于每隔一定時間改變物料在換熱器管程中的流動方向，從而改變所述鹽在所述換熱器管程中的析出位置。該防堵塞裝置可在線操作以簡化工藝操作流程，確保了物料的連續(xù)運行和換熱器及其上下游設(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn)。
文檔編號F28F19/00GK201993026SQ20102067424
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者宋慶峰, 李成學(xué), 谷俊杰, 趙曉 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司