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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114395422A(43)申请公布日2022.04.26(21)申请号202210086500.6(22)申请日2022.01.25(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人李争起路跃刘政姜广飞陈智超(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人孟宪会(51)Int.Cl.C10J3/72(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉及冷却方法(57)摘要分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉及冷却方法,它涉及气化炉设备领域。本发明解决了现有技术中自然循环水冷壁气化炉的顶部圆台段水冷壁易烧损,且烧损后维护难度高,维护质量不能保证的问题。本发明的圆台段水冷壁、上联箱、圆柱段水冷壁和下联箱由上至下依次设置,圆台段水冷壁位于气化炉顶部,圆台段水冷壁为独立的盘管式水冷壁,圆柱段水冷壁位于气化炉中下部,圆柱段水冷壁为独立的竖直列管式水冷壁,圆柱段水冷壁的竖直列管的上下两端分别与上联箱进口和下联箱出口连接。本发明将气化炉顶部圆台段单独采用工质流速更高、对流换热系数更大、换热效果更强的强制循环水冷壁,解决了顶部圆台段水冷壁易烧损的问题。CN114395422ACN114395422A权利要求书1/2页1.一种分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉,所述水冷壁气化炉装置包括气化炉本体,所述气化炉本体包括圆台段水冷壁(1)、圆柱段水冷壁(5)、上联箱(6)和下联箱(8),圆台段水冷壁(1)、上联箱(6)、圆柱段水冷壁(5)和下联箱(8)沿竖直方向由上至下依次同轴设置;其特征在于:圆台段水冷壁(1)位于气化炉顶部,圆台段水冷壁(1)整体为下端开口的空心圆台形结构,圆台段水冷壁(1)为独立的盘管式水冷壁,圆柱段水冷壁(5)位于气化炉中下部,圆柱段水冷壁(5)整体为两端开口的空心圆柱形结构,圆柱段水冷壁(5)为独立的竖直列管式水冷壁,上联箱(6)和下联箱(8)均为圆环形管状结构,圆柱段水冷壁(5)的竖直列管顶端与上联箱(6)进口连接,圆柱段水冷壁(5)的竖直列管底端与下联箱(8)出口连接;所述水冷壁气化炉装置还包括汽包(2)、强制循环下降管(3)、循环水泵(4)、自然循环下降管(7)和多个煤粉烧嘴(9);圆台段水冷壁(1)的顶端设为圆台段水冷壁回水口(b),所述圆台段水冷壁回水口(b)通过强制循环下降管(3)与汽包(2)下部连通,汽包(2)上部设有汽包给水管(a),圆台段水冷壁(1)的底端设有圆台段水冷壁进水口(c),所述圆台段水冷壁进水口(c)通过强制循环下降管(3)与循环水泵(4)出水口连接,循环水泵(4)进水口通过强制循环下降管(3)与汽包(2)下部连通;上联箱(6)出口通过自然循环下降管(7)与汽包(2)连通,下联箱(8)进口与汽包(2)下部连通;多个煤粉烧嘴(9)沿圆周方向均匀布置安装在圆柱段水冷壁(5)中上部。2.根据权利要求1所述的一种分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉,其特征在于:圆台段水冷壁(1)高为h1,圆柱段水冷壁(5)高度h2,满足h2>h1,且h2=(5~20)h1。3.根据权利要求2所述的一种分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉,其特征在于:圆台段水冷壁(1)的母线长L,满足L=(1.15~3)h1。4.根据权利要求3所述的一种分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉,其特征在于:汽包(2)的数量为一个或者两个,当汽包(2)的数量为一个时,圆柱段水冷壁(5)和圆台段水冷壁(1)连接同一个汽包(2);当汽包(2)的数量为两个时,圆柱段水冷壁(5)和圆台段水冷壁(1)分别连接对应的独立的汽包(2)。5.根据权利要求4所述的一种分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉,其特征在于:圆台段水冷壁(1)由单管、双管或者多管绕成。6.根据权利要求5所述的一种分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉,其特征在于:煤粉烧嘴(9)的数量为四个,所述四个煤粉烧嘴(9)沿圆周方向均匀布置安装在圆柱段水冷壁(5)中上部,且四个煤粉烧嘴(9)的轴线位于同一水平面上。7.一种基于权利要求1至6任意一项权利要求所述分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉的冷却方法,其特征在于:所述分开采用自然循环和强制循环的水冷壁气化炉方法是通过一下步骤实现的,步骤一、圆台段水冷壁(1)的强制循环过程:汽包(2)内的冷却水在循环水泵(4)的作用下由强制循环下降管(3)通入圆台段水冷壁(1)的圆台段水冷壁进水口(c),经由圆台段水冷壁(1)吸热后从圆台段水冷壁回水口(b)由强制循环下降管(3)进入汽包(2);步骤二、圆柱段水冷壁(5)的自然循