专利名称:加热冷却水生成的蒸汽的方法和装置的制作方法
本发明涉及一种热气体换热器中冷却水生成的蒸汽的加热方法和所用装置。
使用换热器来冷却工艺气体，例如盘管式的换热器，气体通过盘管而冷却。通常上述的工艺气体的温度在1300℃以上，压力大于30巴。换热器由冷却剂来冷却，例如用水，冷却剂的压力通常高于被冷却的气体压力。由于冷却剂高的热负荷和相对长的停留时间，便产生了蒸汽，被收集到用于集气的气室内。这种蒸汽是饱和的。如果用于下一步的工艺，该蒸汽还需转变为不饱和状态，因为饱和蒸汽由于凝结而通常是难于使用的。把饱和蒸汽转变为不饱和状态需进一步将它加热，为此，将蒸汽由集气室送出引入一个独立的过热器。在过热器中需补充热量来加热蒸汽。
这样的工艺具有缺点，就是在过热器中加热蒸汽需要有额外的能源。另外，整套装置显得相当庞大，因为过热器是安装在换热器外部，并且还要有管线相连接。
本发明的目的是要克服上述缺点。
为此，本发明提供了一种对热气体换热器中的冷却水生成的蒸汽进行加热的工艺方法，其特征在于蒸汽是由被冷却的气体来加热的。
本发明还提供一套实施上述方法的装置，包括一个设有待冷却气体入口的容器，一个冷却水舱室，该舱室内装有管路系统以输送待冷却的气体和一个收集蒸汽的收集空间，该装置的特征在于有一个或多个过热器组件或导向器与上述的管路系统连接，所述过热器组件或导向器有一个用于排出冷却后的气体的出口和与收集空间相连接并穿过过热器组件或导向器的蒸汽管线。
这样，按照本发明，工艺气体中的热能被利用以获得过热蒸汽，不需要在装置外部安装独立的过热器。
有利的是，蒸汽是由已经冷却了一些的气体加热的。直接用仍未冷却的气体加热蒸汽，由于是高温气体(1300℃)，会产生材料问题。
更有利的是，冷却了的气体被引入一个用于加热蒸汽的空间，这里的压力由被加热的蒸汽决定。在迄今的已知的工艺中，蒸汽都是在冷却装置的外部被加热的，为解决气体的高压问题，必须采取一些费用很大的措施。为了防止工艺气体中的灰分和碳尘积存在冷却装置中，被冷却气体的速度需要保持在一个最低值之上。这样能大大降低灰粒的沉积。
本发明在此以实例辅以附图加以详述图1a所示是本发明所用装置的纵剖面图。
图1b所示是本发明的一个较好实施方案的纵剖面图。
图2所示是图1a中所示装置一部分的放大图。
图3所示是本发明另一个较好实施方案的纵剖面图。
参看图1a，本发明的装置包括容器1，设有一个待冷却气体的供料接口2，冷却水舱室3，作为热交换器用于输送待冷却气体的管路系统4和收集冷却水中生成的蒸汽的集气空间5。管路系统4可由盘管组成。
作为热交换器的管路系统4与至少一个过热器组件或导向器7相连，其上装有冷却了的气体出口6和蒸汽管8，蒸汽管8可以是盘管式，蒸汽管8与集气空间5相连并穿过过热器组件或导向器7。为了清楚起见图中只画出了一个过热器组件或导向器7。作为热交换器的管路系统4以适当的方式在蒸汽管线8附近连接在过热器组件或导向器7上。导向器7的横截面比管路系统4的横截面要大的多。蒸汽管线8的横截面远远小于导向管7的横截面。通过阀9，蒸汽从蒸汽管8出来后可与从集气空间5通过旁路管线10送来的饱和蒸汽混合。这样就可以尽可能地保持从管11来的过热蒸汽的温度恒定，同时将管线6的气体的温度控制在限定的范围内。为此，阀9通过一个控制管12与温度传感器13相连接。
图1b是本发明的一个较好的实例。图1b中的参考号码与图1a同。图中画出了由两个过热器组件7和中心泄水道100组成的装置。为了清楚起见，图中画出了过热器组件7连接有蒸汽和气体的进出口，但应说明，另一个或多个过热器组件7也应具有相应的蒸汽和气体的进出口。
在此例中，蒸汽旁路10是安装在容器1的内部的，并且阀9没有画出。
图2表示的是过热器组件或导向器7。此图是图1a的局部放大图。由图2中可见，蒸汽管8可以由双盘管组成。实际上任何合适数量的盘管都可应用。气体从顶部通入过热器组件或导向器7并且此时已经被冷却了一些。在此例中，待加热的蒸汽在蒸汽管中与气体并流。然而这两种介质也可能逆流。也可以采用混合流型的安排。混合流型的安排就是，例如，一个过热器组件可以包括一个首级并流部分，气体在此进入，还有一个第二级的逆流部分。导向器7内装有管14。一方面管14作为冷却水或水/蒸汽混合物的供给管线，适于此目的，管14有一个供水接口15和一个冷却水/蒸汽出口16。另一方面，管14起降低导向管7的横截面积作用，这样可以保持气体的流速在一个最小值以上，使得灰分和碳尘尽可能少地积聚在导向管7内。管14中装有管17，通过通道如18、19与管14的开口相通。管17与流体供给线20相接。这个装置可以使合适的流体，如蒸汽或压缩气体或合成气，通过接口20，管17和通道18、19吹入过热器组件或导向管7，可去除积存的灰粒。
图3是本发明又一较好的实例。图中所用的参考号码同图1和图2。
在图3中，每一个过热器组件7都与至少两个输送待冷却气体的管线相连。为了清楚起见，只画出了一个以这种形式连接的过热器组件7。但需要说明，其它的过热器组件7也应以这种形式连接。
在图3的实例中，把水液面降到例如最终为三分之一的过热器组件(并流型)高度是可行的，这样不仅可以控制过热蒸汽的质量，还可以控制容器1排出的气体的温度。
容器设计的越细长，过热器组件就更便于维修和操作，并且具有扩大生产的潜力。
另外，如果通过变化水位液面来控制容器中的气体没有满意的结果，将过热器组件全部浸在水中倒是个简单可行的办法。
装置操作如下。通过接口2通入待冷却的气体，气体由管系统4和过热器组件或导向管7穿过容器1，通过出口6排出。在这个过程中，气体被冷却水连续地冷却，在导向管7中气体被进一步冷却的同时，也加热了冷却水形成的，并收集在集气空间5然后径蒸汽管8送入的蒸汽。被加热了的蒸汽到达一定的温度，在此温度蒸汽通过蒸汽管8呈不饱和状态送出。
在容器中可以装置适于需要的任何数目的过热器组件或导向管。
在过热器组件中可以装置任何适当数目的气体输送管。在一个过热器组件中有两个或多个气体管的情况下，中心泄水道管应与通入过热器组件在周围按一定间距排列的气体管一起加长。
根据以上说明和附图，很明显，本专业领域的技术人员对本发明可以做出各种改动和变更，这些改动和变更落入本发明的权利要求
之内。
权利要求
1.热气体换热器内冷却水生成的蒸汽的加热方法，其特征在于所述蒸汽是由被冷却的气体来加热的。
2.根据权利要求
1的方法，其特征在于蒸汽是由已经冷却到一定程度的气体来加热的。
3.根据权利要求
2的方法，其特征在于冷却了的气体穿过一个空间，该空间的压力是由被加热的蒸汽决定的。
4.根据权利要求
1-3的任一方法，其特征在于待冷却的气体的速度保持在一个给定的最小值以上。
5.实施权利要求
1-2所述方法的装置，包括一个设有待冷却气体入口2的容器1，一个冷却水舱室3，该舱室内装有管路系统4以输送待冷却的气体和一个收集蒸汽的收集空间5，其特征在于有一个或多个过热器组件或导向器7与上述的管路系统4相连，所述过热器组件或导向管7有一个用于排出冷却后气体的出口6和一个与体收集空间相连并穿过过热器组件或导向管7的蒸汽管线8。
6.根据权利要求
5所述的装置，其特征在于用于输送待冷却气体的管路系统4在蒸汽管8附近与过热器组件或导向管7相连。
7.根据权利要求
5-6任一条所述的装置，其特征在于过热器组件或导向器7是一个其横截面远远大于上述输送待冷却气体管路系统4横截面的管。
8.根据权利要求
5-7任一条所述的装置，其特征在于蒸汽管线8的横截面远远小于过热器组件或导向器7的横截面。
9.根据权利要求
5-8任一条所述的装置，其特征在于在过热器组件或导向器7中装有缩小其横截面的管14。
10.根据权利要求
9所述的装置，其特征在于上述的起缩小横截面作用的管14有水/蒸汽混合物的供给线15和排出线16。
11.根据权利要求
9-10任一条所述的装置，其特征在于在作用为缩小导向管7的横截面的管14中包括与其以通道18、19相通、以使不同数量的气体或蒸汽通过的管路17。
12.根据权利要求
5-11任一条所述的装置，其特征在于一条用于输送待冷却气体的管线4与过热器组件或导向器7相连。
13.根据权利要求
5-11任一条所述的装置，其特征在于至少两条用于输送待冷却气体的管线4与过热器组件或导向器7相连。
专利摘要
在热气体换热器中冷却水生成蒸汽。而后蒸汽由被泠却的气体过热加热。本项工艺是由浸在水中的水管过热组件，例如废热汽化器或蒸发器来完成的。
文档编号F22B1/18GK87105782SQ87105782
公开日1988年3月9日 申请日期1987年8月24日
发明者赫曼·约翰尼斯·拉姆里斯 申请人:国际壳牌研究有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan