專利名稱：冷卻含塵熱氣體的裝置以及該裝置的操作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種在蒸汽發(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流換熱器組成。在這種裝置中，通常由反應器來的氣體在輻射換熱器中被冷卻到粉塵的軟化點以下的溫度。當上述氣體進入對流換熱器時，塵粒已不再是粘性的，它們不再會粘到該換熱器的受熱面上。但是，這些塵粒有可能沉積在對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，改進上面所述的裝置，從結(jié)構(gòu)和操作二方面入手用簡單的方法可以去除沉積在對流冷卻器中的塵粒。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的是按以下方式達到的，即在氣流中輻射換熱器的后面至少連接有兩個第二換熱器，它們彼此并行連接，在每個第二換熱器后面的氣流中裝有一個開關。
由于采取了上述措施，可以將開關調(diào)小或關閉，這樣一來另一個對流換熱器中的氣流速度就會提高，從而將該換熱器中的積塵帶走。盡管流速提高了，但是不會超過該換熱器中允許的熱流密度。通過循環(huán)地調(diào)小或關閉開關，可以依次清理各對流換熱器。
若輻射換熱器上連接有二個以上的對流換熱器，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)形成了不同的對流換熱器回路，例如，部分對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，其余的對流換熱器是作為過熱器被連接的。在這種情況下，假如有一個過熱器和/或一個燃料節(jié)省器因故障而停止運轉(zhuǎn)，整個裝置仍然可以繼續(xù)運行。這時候，關上有關的對流換熱器后面的開關，氣體就不再流過該換熱器。本發(fā)明裝置還有一個優(yōu)點是，在其余的裝置還在運轉(zhuǎn)的時候可以對某個對流換熱器進行檢查。將位于要檢查的對流換熱器后面的開關關上，待該換熱器冷卻后就可以進行檢查了。
“輻射換熱器”一詞應理解為這樣一種換熱器，其中發(fā)生所謂的急冷，也就是說已經(jīng)冷卻的氣體被送回到第一換熱器中，這本身是一個已經(jīng)公知的方法。
下面借助附圖進一步詳細地解釋所例舉的本發(fā)明的具體實施方案。


圖1是一個冷卻含塵熱氣體的裝置示意圖;
圖2是通過一個輻射換熱器和一個對流換熱器的垂直截面簡化示意圖;
圖3是通過輻射換熱器的壓力容器橫截面;
圖4是一個與圖1相比略加改變的裝置示意圖。
根據(jù)圖1，這臺裝置有一個第一換熱器50，在該第一換熱器的上端通過一個管線51與一個反應器52連接，在該反應器中按已知方法(例如通過煤的氣化)產(chǎn)生含塵熱氣體。在第一換熱器50的上部通過管線55和56分別連接有第二換熱器53和54。在第一換熱器50的下端連接一個帶有開關58的管線57，開關58打開時，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管線59和60，管線上各帶有一個開關61或62。
這臺裝置正常運轉(zhuǎn)時，反應器52中產(chǎn)生的溫度為1400-1600℃、壓力約40巴的熱氣體通過管線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，主要通過輻射傳熱使之冷卻，使其溫度達到它所夾帶的粉塵軟化點以下。固化了的粉塵主要聚集在換熱器50的下部，而氣體則通過管線55和56輸送到第二換熱器53和54中進一步冷卻。在這里，同樣與蒸汽發(fā)生器的工作介質(zhì)接觸通過對流實現(xiàn)熱交換，此后，當開關61和62完全打開時，冷卻了的氣體就經(jīng)管線59和60離開裝置。
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有一個圓筒形的壓力容器3，該壓力容器的軸線是豎直的，一個進氣通道4穿過壓力容器的上端，通過管線51(圖中未示出)與圖1中所示煤的氣化反應器52連接。在壓力容器3中設有一個與其同心的插入部件5，這個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，它包圍著一個被熱氣自上而下流過的第一通氣道7。插入部件5被一個套筒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5，二者之間有一個環(huán)狀的自由空間9，氣體自下而上流過這一空間，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。通過管線16向收集器13供水，供入的水在流過管子時汽化，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的下面設有一個向下呈錐形的、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。這個水池是用來收集由熱氣流所夾帶的、當熱氣流由第一通氣道7轉(zhuǎn)入第二通氣道9時離心分離出來的灰分和渣粒。
壓力容器3在其上部有三個接管27(見圖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，整個裝置包含有三個對流換熱器。換熱器53、54同樣分別有一個軸線豎直的壓力容器17，在壓力容器17內(nèi)設置有冷卻管束18。冷卻管束18的下端和上端分別與管線22和23連接，通過管線22和23輸入供水和排出被預熱或汽化的工作介質(zhì)。
氣體流經(jīng)管束18時被進一步冷卻之后，在開關61和62打開的情況下經(jīng)管線59和60離開裝置。調(diào)節(jié)開關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第二換熱器53和54中的氣流就可減小或停止，而與此同時，第三個對流換熱器(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)流的第三個換熱器得以被清理。按類似方式，將第三個對流換熱器和例如對流換熱器54節(jié)流或阻塞，會引起對流換熱器53中的氣流速度提高，使該換熱器得以被清理。將對流換熱器53和第三個對流換熱器節(jié)流時，上述情況也適用于對流換熱器54。在完成適當?shù)那謇碇螅瑢⑵渌鼉蓚€對流換熱器的開關恢復到正常的開啟位置。
在圖4所示的實施例中，反應器和第一換熱器的排列被調(diào)換了，在該實施例中氣化反應器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)長度就相應增大，從而使熱氣體在輸送到對流冷卻器73和74中之前被冷卻到低于上述軟化點的溫度。在對流冷卻器73和74后面配置的開關75和76就相當于開關61和62，為了清理冷卻器73和74而對開關75、76進行的操作同樣也相當于上述開關61和62的操作。
每臺裝置的對流冷卻器的數(shù)目至少是二個，這個數(shù)目也可以超過三個。
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巴以上壓力下進行的，所述蒸汽發(fā)生器由一個第一換熱器和至少兩個第二換熱器組成，在第一換熱器中，來自反應器的熱氣體主要是通過輻射放出其熱量，直至溫度低于粉塵的軟化點，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對流放出其熱量，在氣流中每個第二換熱器的后面設置有一個開關。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，反應器設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，第一換熱器有一個壓力容器，在該壓力容器中設有用作蒸汽發(fā)生器受熱面的一個由一些并置的、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，其中來自反應器的氣體自上而下流過上述插入部件，緊接著自下而上地流過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，反應器設置在第一換熱器的下面，來自反應器的氣體自下而上地流過第一換熱器。
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壓力容器，每個壓力容器中至少設置有一個管束作為蒸汽發(fā)生器的受熱面，其中，由第一換熱器來的氣體自上而下流過管束。
6.按權(quán)利要求1所述裝置的操作方法，其特征在于，每次使一個開關處于打開的位置，而其余開關則處于關閉位置，以便調(diào)高處于開啟位置的開關前面的對流換熱器中的氣流速度。
全文摘要
本裝置具有一個蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器由一個第一換熱器(50)和兩個第二換熱器(53、54)組成。第一換熱器(50)是一個輻射換熱器，來自反應器(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以下。第二換熱器(53、54)是對流換熱器，它們彼此并聯(lián)地接在氣流中第一換熱器(50)的后面。在氣流中每個第二換熱器(53、54)的后面設置有一個開關(分別為61和62)。
文檔編號C10J3/86GK1067725SQ9210460
公開日1993年1月6日 申請日期1992年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月12日
發(fā)明者M·羅蘭 申請人:蘇舍兄弟有限公司