[发明专利]高温反应器及其换热系统

说明书

本发明公开了一种用于高温反应器的换热系统和具有该换热系统的高温反应器。所述用于高温反应器的换热系统包括：热管蒸发器，所述热管蒸发器具有第一冷却水进口和第一水蒸汽出口；和用于冷凝水蒸汽的冷凝器，所述冷凝器具有水蒸汽进口和冷凝水出口，所述冷凝水出口与所述第一冷却水进口连通，所述冷凝水出口位于所述第一冷却水进口的上方，所述水蒸汽进口与所述第一水蒸汽出口连通。根据本发明实施例的换热系统具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低等优点。

技术领域

本发明涉及化工设备领域，具体地，涉及用于高温反应器的换热系统，还涉及具有该换热系统的高温反应器。

背景技术

干粉状固体燃料(例如粉煤)气化以其冷煤气效率高、反应速度快、耗水耗氧量低，日益成为煤炭等固体燃料气化的主流技术。干煤粉气化发生在1400摄氏度-1700摄氏度、压力一般不高于4MPag条件下。为了保护设备免于高温损坏，采用水冷壁对气化炉等设备进行保护。

目前，气化炉等设备所用的水冷壁按换热管结构分为竖直管膜式和盘管式两种。

专利申请200780037041.6公开了气化反应器的竖直管膜式水冷壁，管与管之间采用鳍片或扁钢连接，为保证冷却水在各管内均匀分布，在每根管入口采用了限流孔板，阻力较大。而且，为避免冷却水的气化率过大而造成换热管干板，换热管内的冷却水采用强制循环，水的气化率通常2％，所需冷却水量较大。循环冷却水采用饱和水，出于安全考虑，水冷壁内的水压通常比气化压力高1～1.5MPa。对于运行在4MPag的气化反应器，循环冷却水的压力通常在5.5MPag，采用高压增加了管道、汽包设备等的设备投资。

GSP、HT-L等气化炉的水冷壁采用盘管结构，为避免气泡在盘管内聚集造成死区，往往采用冷却水强制循环。弯管内阻力较竖直管大，为克服大通量水流动阻力，上述两类水冷壁操作均需配置循环水泵，增加了设备投资与运行成本。循环冷却水的气化率通常2％，冷却水利用率及换热效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供用于高温反应器的换热系统和具有该换热系统的高温反应器，该用于高温反应器的换热系统具有冷却水气化率高、换热效率高的优点。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于高温反应器的换热系统，所述用于高温反应器的换热系统包括：热管蒸发器，所述热管蒸发器具有第一冷却水进口和第一水蒸汽出口；和用于冷凝水蒸汽的冷凝器，所述冷凝器具有水蒸汽进口和冷凝水出口，所述冷凝水出口与所述第一冷却水进口连通，所述冷凝水出口位于所述第一冷却水进口的上方，所述水蒸汽进口与所述第一水蒸汽出口连通。

根据本发明实施例的用于高温反应器的换热系统通过设置换热效率极高的热管蒸发器，从而可以极大地提高热管蒸发器内的冷却水的气化率，由此可以极大地提高换热系统的换热效率。由于热管蒸发器内的冷却水的气化率可以接近100％，因此与现有的水冷壁相比，根据本发明实施例的换热系统的可以极大地减小冷却水流量。具体地，现有的竖直管膜式水冷壁的冷却水流量大约为700吨/小时，而根据本发明实施例的换热系统的冷却水流量仅为大约9.4吨/小时，极大地降低了运行成本。

根据本发明实施例的换热系统通过使冷凝水出口位于第一冷却水进口的上方，从而可以使冷却水在自身重力的作用下流到热管蒸发器内。

由于热管蒸发器不存在未与冷却水接触的干板且冷却水可以自动地进入到热管蒸发器内，因此根据本发明实施例的换热系统无需设置用于强制冷却水流动的水泵，从而可以极大地降低设备投资和运行成本。而且，根据本发明实施例的换热系统也无需设置用于促进冷却水均匀分布的限流孔板等大压降组件，从而不仅可以极大地降低设备投资和运行成本，而且可以极大地降低换热系统的压降。

因此，根据本发明实施例的换热系统具有冷却水气化率高、换热效率高、设备投资低、运行成本低的优点。