带有热传递器的热设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种带有热传递器的热设备，用于在压力密封地关闭的圆柱形容器中的过程，该容器具有内部靠近壁的热传递器，容器罩能由多个罩元件安装而成，热传递器能被液体流经且能在容器关闭之前带进该容器中，热传递器的介质连接件穿过容器罩向外引导，且热传递器具有上方圆锥形缩小部、圆柱形中间部分和下方圆锥形缩小部，容器罩能由以下各项无凸缘地安装：下方罩圈，其接收热传递器的下方圆锥形减小部钟形容器上部，其由覆盖部分和与之焊接的圆柱形面板组成，其中，下方罩圈包含用于该热传递器的支承环、至少一个检修口和用于流经热传递器的液体的压力密封的连接支管，并且钟形容器上部与下方罩圈在安装热传递器后能用封焊进行焊接。
【专利说明】带有热传递器的热设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种根据第一条权利要求的前序部分的热设备，用于在一个压力 密封地关闭的圆柱形容器中的过程，该容器具有一个内部的靠近壁的热传递器。
【背景技术】
[0002] 这样的压力容器在化学工业中是已知的，其中通常存在用于在反应区中输入热或 者用于导出反应容器中的反应热的内部装置。为了确保尽可能简单的、用于维修和保养措 施的安装或者拆卸，此处总是追求便利的、用于介质连接件的管道引导。
[0003] 用于从含碳的燃料，例如煤粉或者烘烤的（torrefizierte)生物质中制造合成气 的气流床气化炉也属于此处考虑的压力容器。
[0004] 气流床气化炉是在气流中压强为lOMpa和温度为1. 200°C至1. 900°C时，借助一种 含氧的气化剂对含碳的、成渣的燃料进行部分氧化的反应器。一个或者多个气化燃烧器的 位置位于该气流床气化炉的上覆盖部分中的燃烧器凸缘中，通过这些气化燃烧器该反应介 质燃料和氧气被导入。通过一个下方的退出开口，将粗合成气体和液体的渣导出，该渣在较 高的气化温度下由燃料灰形成。
[0005] 对于气流床气化炉已知，通过一个多通道的、螺旋形的、由多个管子卷成的热传递 器(该热传递器也被看作是冷却屏）来限制该反应区域并且因此保护该承受压力的反应器 壁免受放热的部分氧化的热的反应产物影响。该冷却屏在上部处沿燃烧器凸缘的方向并且 在下部处沿该气体和渔退出开口的方向缩小（verjiingt)。一个后清洗的（hinterspiilter) 冷却屏间隙位于该压力罩和该冷却屏之间。该流经冷却屏的冷却水借助多个连接支管通 过该容器壁被导入或者被导出。在安装气流床气化炉时的问题在于，在该容器关闭之前必 须将该冷却屏同其多个介质连接件一起带进该容器中，也就是说必须将其安装在该容器内 部；其中，该冷却屏的这些介质连接件必须通过该容器罩向外引导并且用于贯通介质的这 些连接支管的压力密封性必须向外/内通过该容器罩来后续地产生。
[0006] DE 20 2009 012 134公开了一个由两部分组成的、具有在一个气化器盖下方的一 个罩凸缘的气化器-压力罩。该冷却屏具有四个冷却水导入件和四个冷却水导出件，它们 垂直地通过该气化器盖被向外引导。此外，该气化器盖具有为这些冷却水连接件装配的多 个支管套管（Stutzendurchfiihrungen)和多个填料盒密封件。在安放该气化器盖并且将在 气化器盖处的该冷却水套管密封之前，该冷却屏可以完全以这种方式插入到该气化器的上 部开口的压力罩中。因此用于该冷却屏的安装耗费应被减少。缺点是用于该罩凸缘的成本 较高，特别是对于较大的气化器尺寸，以及用于产生所述罩凸缘的密封性的耗费。
[0007] 由DE 10 2011 080 835 A1已知一个冷却屏设计，其中多个回流套管被安排在该 罩凸缘下方的圆柱形的压力罩处，因此应取消用在容器覆盖部分处的介质套管的高耗费的 工作。在冷却屏安装和更换时所需的最终安装接缝位于所述罩凸缘上方的好接近的区域 内。因此应明显地简化该安装和维修耗费并且改进其可检测性。不再描述应如何在该冷却 屏的该下方的缩小部范围内进行该冷却水入口的安装。所述罩凸缘的花费此处也至少受气 化器的费用的不利影响。
[0008] 为避免所述冷却屏局部过热，在该气化器功率升高时增加并联连接的管线的数 量。因为更大数量的管线可能造成更大数量的穿过该压力容器的支管，所以根据DE 10 2011 080 835 A1通过安排多条内部的环形分配器管道和环形集流管道在下方的区域中将 每个前流和回流中的连接支管和支管套管的数量减少到1个。不管怎样，这些水平的环形 管道不具有最佳的流动条件。
[0009] 由于在一个气化器反应器中的较高的温度需求和压力需求，为了该冷却屏的配管 和可安装性，存在多种特殊的要求。根据现有技术的实施方式具有困难的安装和测试条件， 因为用于维修和测试工作的主凸缘的拆卸由于时间和费用原因通常是不能完成的。此外， 该主凸缘形成了一个高成本的元件，该元件在气化器功率较大时难以密封。 实用新型内容
[0010] 因此本实用新型的基本目的在于，从上述现有技术的缺点出发，实现用于压力密 闭的热设备的热传递器处的安装接缝的更好的可安装性和可检测性的一个结构性的解决 方案，例如用于气流床气化炉的一个用冷却水流经的冷却屏。
[0011] 根据本实用新型，该目的可以通过一个具有第一条权利要求的标志性特征的装置 解决。
[0012] 在所提出的该热设备的结构性构造上不再需要罩凸缘。所述容器罩是可以由一 个下方的罩圈和一个钟形的容器上部组成安装成的，该罩圈接收该热传递器的下方的缩小 部，该容器上部由一个带燃烧器凸缘的覆盖部分和一个与该覆盖部分焊接的圆柱形的无凸 缘的面板（Schuss)组成；其中，该下方的罩圈包含一个用于该热传递器的支承环、至少一 个检修孔和用于流经该热传递器的液体的、压力密封的连接支管，并且该钟形的容器上部 同该下方的罩圈在安装该热传递器之后可以用一个封焊焊接。用于检查目的或维修目的的 之后到热传递器的通路可以通过打开的覆盖部分凸缘毫无问题地实现。
[0013] 因此该解决方案的特征在于，导入的和导出的液体侧向地穿过该圆柱形的容器罩 通过压力密封的支管套管（Stutzendurchfiihrungen)被引导到气化器的下方的部分中，使 得在容器上部的该热传递器的介质套管（Mediendurchfiihrungen)不给安装造成困难。
[0014] 所描述的解决方案的优点是，可以在上方的压力罩最终安装之前对该热传递器的 这些管子进行完全的安装和检查。可以看出其他的优点在于取消了在该设备的圆柱形面板 的上部中高成本的罩凸缘，以及在该设备的下方区域中、而且也在所述安装封焊上方的区 域中通过多个检修孔通道的更好的检测和维修。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 接下来应该用一个由冷却水流经的冷却屏说明所建议的例如气流床气化炉的热 设备。从属于此的附图展示了：
[0016] 图1 :一个具有冷却屏-向上排气的气流床气化炉的截面图，
[0017] 图2 :-个具有冷却屏-向下排气的气流床气化炉的截面图，以及
[0018] 图3 :冷却水分配的细节图。
【具体实施方式】
[0019] 如由图1可以看出，一个气流床气化炉首先由一个接受内部高压的压力密封地关 闭的容器罩1和一个内部的、结构稳固的且靠近壁的、用于该容器罩1的热保护的冷却屏2 组成。该容器罩1是可由多个罩兀件(覆盖部分1. 5、圆柱形面板1. 4、下方的罩圈1. 3)安 装的。该冷却屏2可被一种冷却介质流经。在最简单的情况下，该冷却介质可以是冷却水。 该冷却屏2通常在该燃烧器凸缘1. 1的区域中具有一个上方的缩小部2. 1、一个圆柱形的 中间部分2. 2和一个下方的缩小部2. 3,在气体退出开口 1. 2的区域中分别具有在缩小部 2. 1、2. 3的区域中的圆锥形的过渡件。
[0020] 根据本实用新型，该容器罩1是可以由一个下方的罩圈1. 3和一个在其上安置的 钟形的容器上部安装成的，该罩圈在其内部空间接收该冷却屏2的该下方的圆锥形缩小部 2. 3,该容器上部由一个具有用于插入粉状燃料燃烧器的燃烧器凸缘1. 1的覆盖部分1. 5和 一个与该覆盖部分1. 5相焊接的圆柱形面板1. 4组成；其中，该下方的罩圈1. 3包含一个用 于冷却屏2的支承环3、至少一个检修孔4和用于流经该冷却屏2的冷却介质的多个压力密 封的连接支管5. 1、5. 2,并且该预先安装的钟形的容器上部1. 4、1. 5与下方的罩圈1. 3在 安装该冷却屏2后代替于高耗费的罩凸缘连接件而可以用一个封焊1. 6进行压力密封的焊 接。
[0021] 在其他的热设备上，不具有任何与气体退出开口 1. 2类似的底面开口，代替该下 方的罩圈1. 3,可以将一个底面元件与一个下方的罩圈预先安装到一起。
[0022] 对于所建议的解决方案，在任何情况下这些冷却水连接件在该下方的罩圈1. 3中 都是被向外引导的。不过用于该冷却屏排气的设计的替代方案也是可行的。举例来说，该 排气管道可以通过一个压力密封的连接支管5. 3在覆盖部分区域中被向外引导。用于在安 置该容器上部1. 4、1. 5时穿通该覆盖部分1. 5的该尺度的排气管道的额外的安装耗费是相 对较低的并且还可以减少，其方式为该在覆盖部分区域靠近该燃烧器凸缘的容器上部1. 4、 1. 5具有至少一个头孔6,该头孔应被安排在该排气管道的区域中。此外，所有必须的校正 和密封工作都是可简单实施的。
[0023] 在所建议的解决方案的基本构思的延续中，一个在图2中展示的实施方式具有一 个用于该冷却屏2的排气管道的、压力密封的连接支管5. 3,该冷却屏同样也被安排在该下 方的套圈1. 3中。该排气管道因此沿着该冷却屏2被向下在被惰性气体冲洗的间隙中朝该 容器罩1向下偏移。在这种情况下完全不需要考虑在该容器罩1最终安装时容器上部1. 4、 1. 5中的贯通。
[0024] 也可以设置多个排气管道和相应数量的连接支管来代替一个排气管道。
[0025] 在气化器功率较大并且在冷却屏2中有相应数量的平行卷曲的冷却管线时，要在 该冷却屏的该下方的圆锥形的缩小部2. 3与该下方的罩圈1. 3之间的空间中安排一个分配 器管道2. 4和一个集流管道2. 5,用于在该冷却屏2的这些管线上对该冷却介质进行分流 和整合。为了避免不充分的液体运动（可以促进在分配器管道和集流管道2. 4、2.5中的冷 却水系统的内部腐蚀)，根据一个在图3中示出的有利的实施方式该分配器管道2. 4和该集 流管道2. 5是坚直弯曲形成的，具有相应地一个水平的连接件和一个向上弯曲的管道末端 件，其中来自或者通向该冷却屏2的管线的这些连接管道汇入其中。在图3中示例性说明 了每两个用于冷却屏导出和导入的连接管道。不同的连接管道的数量也是可以实现的。
[0026] 在该容器安装时，准备了该气化器的下方的部分，包括下方的罩圈1. 3、支承环3 和多个连接支管5. 1、5. 2、5. 3,以便该冷却屏2可以按预期被安装在该支承环3上。在连接 好所有管子之后，可以对该冷却屏2进行一个抗压强度测试。一个决定性的优点在于，所有 被测试的接缝根据测试是完全可使用的并且可以被检验。
[0027] 根据所进行的检查，预先焊接的容器上部1. 4、1. 5通过该已完成连接的冷却屏2 安置、定向在该下方的罩圈1. 3上，并且通过一个封焊1. 6与该下方的罩圈1. 3进行压力密 封式焊接。在适当时所要求的该接缝的退火和测试可以通过一个或者多个检修孔4良好地 可接近地执行。
[0028] 该排气管道的连接然后分别按照排气变体借助一个连接支管5. 3向上进行，其中 一个到该连接支管5. 3的安装和检查通道通过位于该连接支管5. 3的区域中的覆盖部分 1. 5中的通道开口（头孔6)组成；或者通过一个侧向的连接支管5. 3进行，其中到该连接支 管5. 3的通道可以通过一个检修孔4或者多个检修孔4良好地实现。
[0029] 对于如下情况，即该热设备，以一个气流床气化炉为例，具有一个隔热的内衬板或 者衬壁，该内衬板或者衬壁机械上不能或者极少能承载压力，则须通过在安置所述容器上 部1. 4、1. 5期间安装热传递器来保护该内衬板免受损伤。由于用于该冷却屏2和这个或这 些排气管道的垂直走向的液体连接管道靠近墙壁的原因，当该容器上部1. 4、1. 5的定位非 准确居于中心位置时，在安装时很容易通过这些在热传递器处外部延伸的管子对内衬板产 生损伤。为了保护内衬板因此提出，在这些靠近壁走向的液体连接管道和排气管道的区域 中，将金属的U形型材固定在该容器上部1. 4、1. 5的内衬板上，为了在安置该容器上部时对 其加以保护。该U型材是在该开放的一侧向内拧紧在该衬板中的固定装置上并且在冷却屏 处设置的相对轨道上定中心。该U型材和相对轨道在安装后留在容器内。
[0030] 当然该热交换器的所有的连接管道和排气管道都具有用于平衡热膨胀的膨胀弯 管（Dehnbdgen)，尽管对此没有进行详细的描述。
[0031] 参考符号清单
[0032] 1 容器罩
[0033] 1. 1 燃烧器凸缘
[0034] 1. 2 气体退出开口
[0035] 1. 3 下方的罩圈
[0036] 1. 4 圆柱形面板
[0037] 1. 5 覆盖部分
[0038] 1. 6 封焊
[0039] 2 冷却屏
[0040] 2. 1 上方的圆锥形缩小部
[0041] 2. 2 圆柱形的中间部分
[0042] 2.3 下方的圆锥形缩小部
[0043] 2.4 分配器管道
[0044] 2.5 集流管道
[0045] 3 支承环
[0046] 4 检修孔
[0047] 5. 1 用于冷却介质导入的连接支管
[0048] 5. 2 用于冷却介质导出的连接支管
[0049] 5.3 用于排气管道的连接支管
[0050] 6 头孔
【权利要求】
1. 热设备，用于在一个压力密封地关闭的圆柱形容器中的过程，该容器具有一个内部 的靠近壁的热传递器，其中 -该容器罩（1)是能够由多个罩元件（1. 3、1. 4、1. 5)安装成的， -该热传递器是能够被一种液体流经的并且能够在该容器关闭之前带进该容器中，其 中该热传递器的介质连接件穿过该容器罩（1)被向外引导，并且 -该热传递器具有一个上方的圆锥形缩小部（2. 1)、一个圆柱形的中间部分（2. 2)和一 个下方的圆锥形缩小部（2. 3)， 其特征在于，该容器罩（1)是能够由以下各项无凸缘地安装的： -一个下方的罩圈（1. 3)，该罩圈接收该热传递器的该下方的圆锥形减小部（2. 3)以及 -一个钟形的容器上部（1. 4、1. 5)，该容器上部由一个覆盖部分（1. 5)和一个与该覆盖 部分（1. 5)焊接的圆柱形面板（1. 4)组成， -其中，该下方的罩圈（1.3)包含一个用于该热传递器的支承环、至少一个检修口（4) 和用于流经该热传递器的液体的压力密封的连接支管（5. 1、5. 2)并且 -该钟形的容器上部（1. 4、1. 5)与该下方的罩圈（1. 3)在安装该热传递器后是能够用 一个封焊（1. 6 )进行焊接的。
2. 根据权利要求1所述的热设备，其特征在于，该容器上部（1. 4、1. 5)在覆盖部分区域 中具有一个用于该热传递器的一个排气管道的、压力密封的连接支管（5. 3)。
3. 根据权利要求2所述的热设备，其特征在于，该容器上部（1. 4、1. 5)在覆盖部分区域 中具有至少一个头孔（6)。
4. 根据权利要求1所述的热设备，其特征在于，该下方的罩圈（1. 3)具有用于该热传递 器的一个排气管道的一个压力密封的连接支管（5. 3)。
5. 根据权利要求1至4中的一项权利要求所述的热设备，其特征在于，该热传递器由 多个管线形成，并且在该下方的缩小部（2. 3)与该下方的套圈（1.3)之间的空间内安排了 一个分配器管道（2. 4)和一个集流管道（2. 5)用于将该液体分配到该热传递器的这些管线 上。
6. 根据权利要求1至4中的一项所述的热设备，其特征在于，该热传递器由多个管线形 成，并且在该下方的缩小部（2. 3)与该下方的罩圈（1. 3)之间的空间内安排了一个分配器 管道（2. 4)和一个集流管道（2. 5)用于将该液体分配到该热传递器的这些管线上；并且该 分配器管道（2. 4)与该集流管道（2. 5)与坚直方向成角度地形成，具有相应地一个水平的 连接件和一个向上定向的管道末端件，其中来自或者通向该热传递器的管线的这些连接管 道汇入其中。
7. 根据权利要求1的权利要求所述的热设备，其特征在于，该热设备是一个气流床气 化炉并且该热传递器是用于该承受压力的容器罩（1)的热保护的一个冷却屏（4)。
8. 根据权利要求1或7所述的热设备，其特征在于，该热设备具有一个隔热的内衬板或 者衬壁；在该内衬板或者衬壁的内侧上，U-型材被固定在这些垂直地在容器罩附近走向的 液体连接管道和排气管道的范围内。
【文档编号】C10J3/48GK203878119SQ201420140777
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】法比安·艾佐尔德, 米夏埃尔·格特克 申请人:科林工业技术有限责任公司