一种产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅的制作方法

本实用新型涉及一种废热锅炉，尤其涉及一种产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅，属于废热锅炉技术领域。

背景技术：

煤气化产生的高温合成气含有大量的显热，对这部分显热进行回收可以显著提高整个流程能量利用效率10%以上，具有重要的价值。通常，高温合成气的显热以副产蒸汽的形式回收，即使用废热锅炉。废热锅炉简称废锅，废锅按其进出口合成气温度区间的不同，分为辐射废锅和对流废锅，其中：辐射废锅1500℃-800℃，以辐射传热为主，对流废锅约800℃以下，以对流传热为主。其中对流废锅中不存在液态熔渣结渣堵塞等难题，运行可靠性高，在煤气化合成气显热回收中得到了较多的应用。

对流废锅分为火管式、水管式两种型式。

火管式结构的对流废锅：其高温合成气走管程，汽水工质走壳程，相比于水管式的废锅，其金属耗量低，结构简单，成本低。但火管式废锅由于其管子与壳体间热膨胀的限制，导致火管废锅一般仅能产饱和蒸汽，而无法用于蒸汽的过热。

在现有技术中，过热蒸汽比饱和蒸汽有更多的用途和更高的价值，例如，将过热蒸汽用于发电或大型风机、泵等设备的驱动。而蒸汽的过热一般需要采用水管型式的废锅，即蒸汽走管内，高温合成气走管外。水管废锅布置灵活，热膨胀靠管子的柔性比较容易解决，但水管式废锅材料耗量大，结构较复杂，成本比火管式废锅高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅，综合利用火管式废锅和水管式废锅的优点，将废锅进行合理的功能划分，水的蒸发过程采用火管型式，蒸汽的过热过程采用水管型式，通过火管和水管两种型式的组合，降低废锅的成本，以最经济的方式回收高温合成气的显热，以产生过热蒸汽。用以解决单独使用火管式对流废锅不能够产生价值更高的过热蒸汽，以及单独使用水管式对流锅炉结构较复杂、成本较高的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现：一种产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅，包括过热段、中压段和低压段，所述过热段设于废锅的上游，过热段采用水管式过热蒸汽结构，中压段和低压段采用火管式饱和蒸汽结构。

作为一种优选方式，所述过热段换热管为“管子-扁钢-管子”的膜式壁结构，过热段换热管成螺旋状盘绕成盘管，每圈盘管之间设有间隙。

作为进一步优选方式，在过热段换热管中还设有层层套叠在一起的环状盘管。

作为进一步优选方式，还包括煤气管，所述煤气管接入过热段中。

作为一种优选方式，废锅包括中压汽包，中压汽包的入口与中压废锅给水管相连，中压汽包的其中一个出口通过中压饱和蒸汽管与过热段相连，过热段的出口连接中压过热蒸汽。

作为进一步优选方式，中压汽包的另一个出口通过中压汽包循环水管与中压段相连，中压段通过中压汽水混合物管道接回中压汽包，形成中压汽水循环。

作为一种优选方式，废锅包括低压汽包，低压汽包的入口与低压废锅给水管相连，低压汽包的其中一出口通过低压汽包循环水管与低压段相连，低压段通过低压汽水混合物管道接回低压汽包，形成低压汽水循环。

作为进一步优选方式，低压汽包的另一出口连接低压饱和蒸汽管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅，具备如下优点：

1.根据废锅内的换热条件合理划分区域，产过热蒸汽的过热段采用水管式结构，产生饱和蒸汽的中压段和低压段都采用火管式结构，水管式和火管式相互配合，形成最佳可靠性和经济性的组合；

2.根据合成气温度高低不同，将火管式废锅段分成中压段和低压段两级，选择不同压力等级的饱和水进行换热，提高整体换热温压，提高设备换热的实际效果。

附图说明

图1是本实用新型产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅的结构示意图。

图2是本实用新型废锅汽水系统的流程图。

图中：过热段-1，中压段-2，低压段-3，中压汽包-4，低压汽包-5，中压废锅给水管-6，低压废锅给水管-7，低压饱和蒸汽管-8，中压饱和蒸汽管-9，中压汽水混合物管道-10，中压汽包循环水管-11，低压汽水混合物管道-12，低压汽包循环水管-13，中压过热蒸汽-14，煤气管-15。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

如图1、2所示，本实用新型产过热蒸汽的火管、水管组合式对流废锅，包括中压汽包4、低压汽包5、带换热面的过热段1、中压段2和低压段3，所述过热段1设于废锅的上游，过热段1采用水管式过热蒸汽结构。过热段入口的高温合成气与饱和蒸汽换热，产生高温的过热蒸汽；过热蒸汽走管内，并维持较高的流速，避免产生管子超温。中压段2和低压段3采用火管式饱和蒸汽结构。随着合成气温度的变化，将火管式换热面再分为中压段和低压段两级，使得低温的合成气与更低温度的低压饱和水进行换热，拉高了整个废锅内的换热温压，使得同样换热面积大小的废锅设备获得更佳的换热效果。

具体来说：

在过热段：过热段换热管为“管子-扁钢-管子”的膜式壁结构，过热段换热管成螺旋状盘绕成盘管，每圈盘管之间设有间隙。在过热段换热管中还设有层层套叠在一起的环状盘管，且这些环状盘管的直径大小各不相同。环状盘管用来控制每圈螺旋盘管之间合理的缝隙，以保证高温合成气从螺旋套管中间的缝隙流过时合理的气速，保证换热效率。

煤气管15接入过热段1中，煤气通过煤气管进入过热段。

中压汽包4的入口与中压废锅给水管6相连，中压汽包4的其中一个出口通过中压饱和蒸汽管9与过热段1相连，过热段1的出口连接中压过热蒸汽14。中压废锅给水通过中压废锅给水管进入中压汽包，形成的中压饱和蒸汽通过中压饱和蒸汽管进入过热段，过热段所需的饱和蒸汽由中压段产生，而形成的中压过热蒸汽通过中压过热蒸汽管接出。

中压汽包4的另一个出口通过中压汽包循环水管11与中压段2相连，中压段2通过中压汽水混合物管道10接回中压汽包4，形成中压汽水循环。中压段采用了火管式结构，合成气走管程，锅炉水充满壳程，换热产生的汽水混合物送入外部汽包进行分离，水汽系统采用自然循环，通过选用合适的循环倍率来保证整个废锅内部的水侧都处于核态沸腾的换热状态下，避免了局部出现传热恶化的可能性。

低压段3采用火管式换热结构和自然循环的水汽系统。通过之前的两级换热，合成气的温度已有较大的降幅，此时选用低压的饱和水来进行换热可以获得更大的换热温差，使合成气温进一步降低至所需的温度。低压汽包5的入口与低压废锅给水管7相连，低压汽包5的其中一出口通过低压汽包循环水管13与低压段3相连，低压段3通过低压汽水混合物管道12接回低压汽包5，形成低压汽水循环。低压汽包5的另一出口连接低压饱和蒸汽管8。

本对流锅炉具备如下优点：

1.针对过热蒸汽对流换热系数低的特点，将产生过热蒸汽的受热面单独划分出来，采用水管式结构设计，形成过热段；过热段匹配以较高的管内流速来保证换热效果，同时使换热管的壁温控制在合理范围以内；解决火管废锅因管子与壳体间热膨胀限制无法用于蒸汽过热的问题；

2.产生饱和蒸汽受热面的中压段和低压段分别采用火管式换热结构和自然循环的水汽系统，以更结构简单、成本更低的管壳式换热结构实现合成气的降温，提高了设备的经济性。

另外，若合成气进口温度较高，也可在过热器前再布置一级火管式蒸发段。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。