專利名稱：由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，該
托架用于支承氨氧化反應(yīng)的催化劑——鉬網(wǎng)、并可用作CDM減排N20的催 化劑筐，屬于硝酸裝置氨氧化爐中部件總成設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外常壓法硝酸生產(chǎn)裝置中，氨氧化反應(yīng)溫度控制在800~860°C; 氨氧化爐內(nèi)的鉑網(wǎng)支承結(jié)構(gòu)， 一是用可調(diào)耐熱鋼絲，二是用耐熱鋼板 (Cr25Ni20級(jí)或高級(jí)別的Incoloy 800H)焊制托架。在此高溫下這兩種結(jié)構(gòu)雖 能維持正常生產(chǎn)，但均存在明顯的問(wèn)題和不足可調(diào)耐熱鋼絲調(diào)整范圍有限、 鋼絲易斷、僅能承受鉑網(wǎng)重量、完全不能滿足新增CDM項(xiàng)目減排N20用催 化劑裝填的需要；焊制托架長(zhǎng)期使用中暴露出諸多問(wèn)題 一是上述耐熱鋼板 在此高溫下，剛度極差，使用不久即產(chǎn)生向下的彎曲變形，爐子直徑越大變
形越嚴(yán)重；二是大直徑的爐子雖在托架下方設(shè)置用耐熱鋼板/管焊制的支撐梁
/柱結(jié)構(gòu)，因其剛度仍然很差，這種金屬支撐結(jié)構(gòu)在高溫下自身因膨脹而產(chǎn)生
變形不協(xié)調(diào)，同樣不能解決托架向下彎曲變形問(wèn)題；三是因?yàn)楹钢仆屑苋菀?因鉑網(wǎng)脫邊或損壞而降低氨氧化率，縮短了昂貴的鉑網(wǎng)的使用周期；四是為 安裝焊制托架及支撐結(jié)構(gòu)必須在氧化爐外殼上焊接大量筋板，導(dǎo)致外殼局部 溫度升高、增加散熱損失；五是焊制結(jié)構(gòu)用板材會(huì)因高溫氧化而燒損減薄，
3焊縫易產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，經(jīng)常需補(bǔ)焊，彎曲后需校正，維修工作量大、檢
修時(shí)間長(zhǎng)，阻礙了裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行；六是新增CDM項(xiàng)目減排N20用催化劑 裝填后，托架荷重增加，向下彎曲變形加劇， 一旦鉑網(wǎng)和絲網(wǎng)脫邊或損壞， 催化劑將漏到廢鍋管箱底部、不能與工藝氣體充分接觸而失效，使昂貴的 CDM催化劑不能正常發(fā)揮作用。 發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)目的避免背景技術(shù)中長(zhǎng)期存在的不足，解決硝酸生產(chǎn)新增CDM 項(xiàng)目減排N20催化劑筐的設(shè)計(jì)難題，滿足CDM用催化劑的裝填要求的由新 型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐。
設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。1、選用高溫合金HP-Nb或HK-40 鑄造成型(HK40即可滿足使用要求但此托架批量太小，HP-Nb在當(dāng)今合金 爐管廠更常用)，此兩種材料用于硝酸氧化爐的理由在于由于這兩種材料用 在條件更為苛刻的合成氨、甲醇、煉油等行業(yè)中管式加熱爐的爐管中，其長(zhǎng) 期使用的典型工況可以達(dá)到內(nèi)壓3 4MPa、管壁金屬溫度850 98(TC，用于 對(duì)流室管支撐板(長(zhǎng)期使用的典型工況金屬溫度950 1050'C)等重要高溫高 壓部件，國(guó)內(nèi)外均有數(shù)十年的成熟使用經(jīng)驗(yàn)。2、運(yùn)用仿生學(xué)，將托架平面設(shè) 計(jì)為"蛛網(wǎng)"狀，結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)的截面形狀，最大限度地提高自身的剛性/ 抗變形能力，解決了背景技術(shù)中因變形不協(xié)調(diào)、焊接結(jié)構(gòu)經(jīng)常于焊縫處開(kāi)裂、 損壞的問(wèn)題。3、大直徑的氧化爐設(shè)計(jì)(l)采用中部圓盤(pán)、周邊分塊扇形的結(jié) 構(gòu)，解決了托架的變形協(xié)調(diào)、高溫合金鑄造流動(dòng)性較差的問(wèn)題，不僅保證了 使用，而且降低了鑄造難度；(2)圓盤(pán)由中心的重質(zhì)耐熱砼立柱支撐，重質(zhì)砼 的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)低于高溫合金，經(jīng)過(guò)精確計(jì)算其熱態(tài)膨脹量，安裝時(shí)立柱頂 面低于周邊的支撐面相應(yīng)數(shù)量，使托架上平面在工作溫度下保持在理想的水平面；(3)由于支點(diǎn)縮短、彎矩減小，鑄件可采用較小的截面尺寸仍具有足夠 的抗彎截面模量，因而減小了高溫合金用量；(4)方便檢修。4、托架周邊支撐 在氧化爐殼體澆鑄的重質(zhì)砼上，避免了背景技術(shù)中金屬支撐構(gòu)件的高溫變形 帶來(lái)的諸多不良影響及由于托架支撐在焊接筋板上的散熱損失。5、設(shè)計(jì)了三 種類型系列托架，適用于不同直徑范圍的氧化爐。技術(shù)方案由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，它包括氧化 爐及廢鍋前管箱，氨氧化爐中的托架設(shè)有用于支承氨氧化反應(yīng)的催化劑—— 鉑網(wǎng)。本發(fā)明與背景技術(shù)相比， 一是選材合理，托架材料選用高溫合金HP-Nb 或HK-40，既使在高溫使用的狀態(tài)下，也不會(huì)產(chǎn)生高溫氧化；二是構(gòu)思巧妙、 設(shè)計(jì)合理，該托架在使用溫度下有足夠的抗彎截面模量、充分考慮了結(jié)構(gòu)的 變形協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造難度較小、 一次投資較??；三是完全滿足鉑網(wǎng)安 裝和新增CDM項(xiàng)目減排N20用催化劑裝填的要求，使鉑網(wǎng)/催化劑運(yùn)行中處 于水平面的最佳狀況，保證鉑網(wǎng)/催化劑達(dá)到正常的設(shè)計(jì)使用壽命；四是使用 壽命長(zhǎng)，屬于無(wú)維修設(shè)計(jì)，減少系統(tǒng)停車檢修時(shí)間、提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率；降低 維修費(fèi)用；五是避免了舊結(jié)構(gòu)殼體上焊接筋板的熱損失；六是增加的阻力可 忽略不計(jì)(CDM用催化劑增加的阻力除外)、不影響微負(fù)壓操作的氧化爐及其 裝置系統(tǒng)的運(yùn)行。


圖1是I型鉑網(wǎng)托架及支撐結(jié)構(gòu)組成的硝酸裝置氨氧化爐的示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。圖3是II型鉑網(wǎng)托架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1、圖3中的局部放大圖。圖5是圖3中件號(hào)5托架的俯視圖。圖6是m型鉑網(wǎng)托架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例h參照附圖l、圖2、圖4。由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成 的氨氧化爐，它包括氨氧化爐，氨氧化爐中的托架設(shè)有用于支承氨氧化反應(yīng) 的催化劑——鉑網(wǎng)。圖1表示了I型鉑網(wǎng)托架及支撐結(jié)構(gòu)組成的硝酸裝置氨氧化爐。它包括:氧化爐殼體7及廢鍋前管箱11中心豎立的重質(zhì)耐火砼立柱6、砼立柱6下端 澆灌在廢鍋前管箱11底部、上端支撐托架5的中心圓盤(pán)，托架5的扇形件外 圈支撐在氧化爐殼體7上部澆灌的重質(zhì)耐火砼8上；托架5置有鉑網(wǎng)4，用 螺栓固定的兩層鉑網(wǎng)壓圈12夾住鉑網(wǎng)4、將鉑網(wǎng)4定位，鉑網(wǎng)壓圈12置于 下殼體法蘭13-1上、上部是上殼體法蘭13-2;托架5平面設(shè)計(jì)為蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)， 采用中心圓盤(pán)、周邊多片扇形拼裝而成；絲網(wǎng)3材料25。/。Cr20。/。Ni或以上級(jí) 別，托架5材料為HP-Nb或HK40;托架5及絲網(wǎng)3構(gòu)成的催化劑筐外圈與 下殼體法蘭13-1之間用陶纖毯1填塞絕熱；砼立柱6、氧化爐殼體7上部周 邊澆灌的重質(zhì)耐火砼8共同承受由托架5的自重及鉑網(wǎng)阻力所產(chǎn)生的載荷； 氧化爐殼體7/廢鍋前管箱11的耐火/絕熱層結(jié)構(gòu)從外殼到向火面依次是絕熱 纖維板IO、輕質(zhì)絕熱砼9、重質(zhì)耐火砼8。實(shí)施例2:參照附圖3、圖4、圖5，圖3表示了II型鉑網(wǎng)托架組成的氨 氧化爐，適用于直徑比實(shí)施例1小的氧化爐；托架5整體鑄造成型，其外圈 支撐在氧化爐殼體7上部周邊澆灌的重質(zhì)耐火砼8上——此處的重質(zhì)砼8承 受托架5的自重及鉑網(wǎng)阻力所產(chǎn)生的全部載荷；不設(shè)置砼立柱6;其余與實(shí) 施例1類同。實(shí)施例3:參照附圖6，由in型鉑網(wǎng)托架組成的氨氧化爐，適用于直徑比實(shí)施例2更小的氧化爐；托架5整體鑄造成型，其外圈支撐在氧化爐下法蘭13-2上，由下法蘭13-2承受托架5的自重及鉑網(wǎng)阻力所產(chǎn)生的全部載荷；其余與實(shí)施例l類同。需要理解到的是上述實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單文字描述，而不是對(duì)本發(fā) 明設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落 入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，它包括氨氧化爐，其特征是氨氧化爐中的托架設(shè)有用于支承氨氧化反應(yīng)的催化劑——鉑網(wǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，其 特征是托架中心圓盤(pán)由氧化爐及廢鍋前管箱中心的耐熱重質(zhì)砼立柱支撐， 重質(zhì)砼立柱下段位于在廢鍋前管箱底部；托架周邊由位于氧化爐殼體上的耐 熱重質(zhì)砼支撐。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，其 特征是托架上置有鉑網(wǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，其 特征是托架平面設(shè)計(jì)為蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，其 特征是托架采用中心圓盤(pán)、周邊多片扇形，分塊鑄造、拼裝成為完整的托 架，或托架整體鑄造成型。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，其 特征是托架外圈與氧化爐外殼之間用陶纖毯絕熱；氧化爐、廢鍋前管箱的 耐火絕熱層結(jié)構(gòu)從外殼到向火面依次是絕熱纖維板、輕質(zhì)絕熱砼、重質(zhì)耐火 砼。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的由新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的氨氧化爐，其 特征是托架選用HP-Nb或HK40材料鑄造成型。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型鉑網(wǎng)托架及其支撐結(jié)構(gòu)組成的硝酸裝置氨氧化爐，它包括氧化爐和廢鍋前管箱中心豎立砼立柱且砼立柱上端支撐托架，托架上鋪設(shè)鉑網(wǎng)，托架四周用陶纖毯絕熱。優(yōu)點(diǎn)一是托架材料選用高溫合金HP-Nb或HK-40，即使在高溫使用的狀態(tài)下，也不會(huì)產(chǎn)生高溫氧化，并且該托架在使用溫度下有足夠的抗彎截面模量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造難度較小、一次投資較省；二是完全滿足鉑網(wǎng)安裝和新增CDM項(xiàng)目減排N₂O用催化劑裝填的要求，使鉑網(wǎng)及催化劑運(yùn)行中處于水平面的最佳狀況，保證鉑網(wǎng)及催化劑達(dá)到正常的設(shè)計(jì)使用壽命；三是使用壽命長(zhǎng)，屬于無(wú)維修設(shè)計(jì)，減少系統(tǒng)停車檢修時(shí)間、提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低維修費(fèi)用；四是減少氧化爐的散熱損失。
文檔編號(hào)C01B21/38GK201321380SQ20082018078
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者額 余, 侯德民, 周啟紅 申請(qǐng)人:四川瀘天化股份有限公司