專利名稱：一種反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)高溫反應(yīng)熱回收利用裝置；進(jìn)一步是指反應(yīng)器、廢熱鍋爐、蒸汽過熱器三合一裝置，應(yīng)用于石油化工、化煤化工、合成工業(yè)高溫反應(yīng)熱回收利用。
背景技術(shù)：
放熱化學(xué)反應(yīng)器產(chǎn)生溫度很高的反應(yīng)氣，廢熱鍋爐是利用化學(xué)反應(yīng)熱加熱水，使之產(chǎn)生飽和蒸汽的一種換熱裝置，為提高蒸汽的應(yīng)用效率，要把該飽和蒸汽再加熱為過熱蒸汽，另要配置蒸汽過熱器，這樣需要很長高溫連接管道，占用地面面積和空間，三個(gè)單獨(dú)裝備耗用貴重金屬材料多，管控難。傳統(tǒng)的廢熱鍋爐傳熱管采用“U”形管，多根管子焊在同一塊管板上，中間用隔板分成冷、熱兩室。管板溫差大，熱應(yīng)力大而變形損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，即集成反應(yīng)器、廢熱鍋爐、蒸汽過熱器為一體，可顯著節(jié)省貴重材料和投資，通過特定結(jié)構(gòu)避免同一塊管板溫度不同產(chǎn)生溫差應(yīng)力而變形，并方便檢查與檢修，還提高熱回收率5 % 8 %。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置包括反應(yīng)器和廢熱鍋爐殼體，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述廢熱鍋爐殼體的一端設(shè)有高壓段，該高壓段包括外端設(shè)有高壓法蘭蓋的高壓筒體，高壓筒體另一端是與廢熱鍋爐殼體鄰接的厚管板；高壓筒體內(nèi)設(shè)有分氣盒，連接管的一端經(jīng)分氣盒一側(cè)的分氣盒蓋同分氣盒內(nèi)腔連通，該連接管的另一端同反應(yīng)器的反應(yīng)氣出口連通，分氣盒另一側(cè)為薄管板；該薄管板與所述高壓筒體另一端的厚管板之間的高壓筒體腔體為冷氣室，冷氣室設(shè)有反應(yīng)氣出口 ；廢熱鍋爐殼體內(nèi)分成使水受熱蒸發(fā)為飽和蒸汽的飽和段和將飽和蒸汽高溫加熱為過熱蒸汽的過熱段，所述飽和段與過熱段由軸向隔板和與厚管板相對(duì)的徑向隔板分隔，徑向隔板與厚管板之間的空間為飽和段，飽和段與過熱段經(jīng)軸向隔板上設(shè)有除沫絲網(wǎng)的連通口相連通，過熱段設(shè)有過熱蒸汽出口，飽和段設(shè)有進(jìn)水口 ；廢熱鍋爐殼體內(nèi)設(shè)有多組三套管；每組三套管由外套管、裝在外套管中的雙內(nèi)套管組成，外套管與雙內(nèi)套管之間均有環(huán)隙；多組較長的三套管通過飽和段和過熱段且穿過徑向隔板的外套管的封閉端位于過熱段中，多組較短三套管位于飽和段中，各外套管的另一端固定在厚管板的管孔中并同冷氣室連通，雙內(nèi)套管的一端同分氣盒的薄管板連接并同分氣盒內(nèi)腔連通，雙內(nèi)套管的另一端位于外套管的封閉端且與該封閉端之間有間隙。以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。參見圖1，本發(fā)明裝置的工作原理是，產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器23產(chǎn)生的溫度很高的反應(yīng)氣從該反應(yīng)器底部進(jìn)入高壓段的分氣盒(熱氣室)6，進(jìn)入雙內(nèi)套管13中，并如圖1所示從左至右到達(dá)右端，然后折向進(jìn)入外套管12與雙內(nèi)套管13的環(huán)隙中，由圖1所示的從右至左運(yùn)行到左端的冷氣室27，再從反應(yīng)氣出口 1送出；另一方面，水(例如，已預(yù)熱脫鹽水)從進(jìn)水口 3進(jìn)入飽和段，同外套管12換熱產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽上升通過除沫絲網(wǎng)15，進(jìn)入過熱段，被該過熱段中的外套管12內(nèi)高溫?zé)釟饧訜岢蛇^熱蒸汽，由上部過熱蒸汽出口 20引出。本發(fā)明裝置高壓段的連接管(高溫反應(yīng)氣進(jìn)口)可與反應(yīng)(合成)器(塔)直聯(lián)， 也可與熱管線連接。本裝置的較短三套管水平設(shè)置在飽和段，較長三套管水平穿過飽和段和過熱段， 雙內(nèi)套管只起導(dǎo)向作用，沒有換熱作用。因此從雙內(nèi)套管出來的熱氣溫度最高。本發(fā)明裝置產(chǎn)生飽和蒸汽的廢熱鍋爐和加熱飽和蒸汽的過熱器是一個(gè)整體，該整體和反應(yīng)器(放熱化學(xué)反應(yīng)器)下部三通直接相連。本發(fā)明裝置有兩塊獨(dú)立的管板，薄管板5兩側(cè)由于為同一反應(yīng)氣體而壓差小，管板較簿；厚管板11兩邊分別為高壓的反應(yīng)氣與中壓的飽和蒸汽，兩邊側(cè)壓差大，管板較厚。本發(fā)明裝置中，可將三套管總數(shù)45% 50%的三套管設(shè)置為較長三套管；較長三套管通過徑向隔板16，徑向隔板16的管孔與相應(yīng)外套管之間加密封填料25，并用鎖緊螺母 M壓緊密封填料25 ；在該三套管束受溫度影響能順利伸縮時(shí)，徑向隔板16的管孔中用鎖緊螺母23壓緊的密封填料25可阻擋飽和段的水不能穿滲而漏至過熱段。本發(fā)明裝置需要檢查時(shí)，可拆開高壓法蘭蓋8、連接管法蘭10、分氣盒的薄管板5 與高壓筒體固定圈5-1的連接螺栓，把薄管板5與雙內(nèi)套管平移出筒體外，直觀檢查焊在厚管板11上的外套管12焊縫是否滲漏。本發(fā)明裝置在反應(yīng)氣通氣量相同時(shí)，飽和段(蒸發(fā)段)熱負(fù)荷大，過熱段熱負(fù)荷小，故飽和段長，過熱段短。本發(fā)明裝置設(shè)有兩塊獨(dú)立的管板，厚管板11是耐受溫度< 300°C及受高壓(兩邊壓差I(lǐng)OMpa左右)管板，管板很厚(約400mm以上)，采用牌號(hào)IOMoWVnNb或USiMJNb的金屬材料制作；薄管板5耐受溫度> 400°C，但兩邊壓差很小，管板較簿，可采用牌號(hào)12C,2M。1R 的金屬材料。本發(fā)明裝置的外套管12、雙內(nèi)套13管分別焊(聯(lián)結(jié))在兩塊獨(dú)立管板上(即外套管12焊在厚管板11和雙內(nèi)套13管活接在簿管板5上)，各承受不同溫度工況，有效避免了同一塊管板溫度不同產(chǎn)生溫差應(yīng)力而變形。本發(fā)明裝置在飽和段(廢熱鍋爐)和過熱段(蒸汽過熱段)之間設(shè)有除沫絲網(wǎng) 15，可保持飽和蒸汽的干燥。本發(fā)明裝置采用三重套管替代傳統(tǒng)“U”形管，既使長管能自由伸縮，氣體又能按工藝要求輕松折向。本發(fā)明裝置的廢熱鍋爐可產(chǎn)生各種壓力蒸汽，最高可達(dá)lOOMpa。本發(fā)明裝置的廢熱爐鍋與蒸汽過熱器因反應(yīng)氣不同，可不同反應(yīng)器聯(lián)結(jié)，單獨(dú)使用。由以上可知，本發(fā)明為一種反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，即集成反應(yīng)器、廢熱鍋爐、蒸汽過熱器為一體，可顯著節(jié)省貴重材料(節(jié)約1/3)和投資，通過特定結(jié)構(gòu)避免同一塊管板溫度不同產(chǎn)生溫差應(yīng)力而變形，運(yùn)行安全可靠；內(nèi)雙套管可單獨(dú)取出或連同薄管板平移拉出，方便檢查與檢修；三合一集成一體，減少了暴露大氣中熱容器面積，可提高熱回收率5% 8% ；三合一集成一體可減少30%占地面積。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中徑向隔板與外套管之間動(dòng)密封結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中固定管架與三套管的支撐結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中1-反應(yīng)氣出口，2-高壓簡體，3-進(jìn)水口，
4-彈簧支座，5-簿管板，6-分氣盒，
7-連接管，7-1-軟管，8-高壓法蘭蓋，
8-1-高壓聯(lián)結(jié)法蘭，9-反應(yīng)氣進(jìn)口，10--連接法蘭，
11-厚管板，12--外套管，13--雙內(nèi)套管，
14-軸向隔板，15--除沫絲網(wǎng)，16--徑向隔板，
17-密封填料，18--折流板，19--廢熱鍋爐殼體，
20-過熱蒸汽出口，21--固定管架，23--反應(yīng)器(塔)，
24-鎖緊螺母，25--密封填料，27--冷氣室，
28-飽和段，29--過熱段。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 如圖1所示，反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置包括反應(yīng)器23和廢熱鍋爐殼體19 ；所述廢熱鍋爐殼體19的一端設(shè)有高壓段，該高壓段包括外端設(shè)有高壓法蘭蓋8的高壓筒體2，高壓筒體2另一端是與廢熱鍋爐殼體19鄰接的厚管板11 ；高壓筒體 2內(nèi)設(shè)有分氣盒6，連接管7的一端經(jīng)分氣盒6—側(cè)的分氣盒蓋同分氣盒6內(nèi)腔連通，該連接管7的另一端同反應(yīng)器23的反應(yīng)氣出口連通，分氣盒6另一側(cè)為薄管板5 ；該薄管板5與所述高壓筒體2另一端的厚管板11之間的高壓筒體腔體為冷氣室27，冷氣室27設(shè)有反應(yīng)氣出口 1 ；廢熱鍋爐殼體19內(nèi)分成使水受熱蒸發(fā)為飽和蒸汽的飽和段觀和將飽和蒸汽高溫加熱為過熱蒸汽的過熱段四，所述飽和段觀與過熱段四由軸向隔板14和與厚管板11 相對(duì)的徑向隔板16分隔，徑向隔板板16與厚管板11之間的空間為飽和段觀，飽和段觀與過熱段四經(jīng)軸向隔板14上設(shè)有除沫絲網(wǎng)15的連通口相連通，過熱段四設(shè)有過熱蒸汽出口 20，飽和段觀設(shè)有進(jìn)水口 3 ；廢熱鍋爐殼體19內(nèi)設(shè)有多組三套管；每組三套管由外套管 12、裝在外套管12中的雙內(nèi)套管13組成，外套管12與雙內(nèi)套管13之間均有環(huán)隙，多組較長的三套管通過飽和段觀和過熱段四且穿過徑向隔板16的外套管的封閉端位于過熱段 29中，多組較短三套管位于飽和段觀中，各外套管12的另一端固定在厚管板11的管孔中并同冷氣室27連通，雙內(nèi)套管13的一端同分氣盒6的薄管板5連接并同分氣盒6內(nèi)腔連通，雙內(nèi)套管13的另一端位于外套管12的封閉端且與該封閉端之間有間隙而可在外套管 12內(nèi)自由伸縮。本發(fā)明裝置中，三套管總數(shù)一半的三套管為較長三套管，較三套長管穿過徑向隔板16，如圖1所示，較長三套管在徑向隔板16以左部分為飽和段，穿過部分(徑向隔板16 以右)部分成為過熱段。三套管總數(shù)另一半為較短三套管，較短短管只布置于飽和段。
5
耐高溫的連接管7為直角形，中間有一段為軟管(或膨脹節(jié))7-1，軟管與連接管用法蘭連接。本發(fā)明裝置的三套管在飽和段內(nèi)用至少一付固定管架21固定，如圖3所示，以防管子振動(dòng)損壞。過熱段四中設(shè)有最少一塊過熱蒸汽折流板18。在薄管板5的管孔中加入填料圈，其上用壓緊螺母密封，使雙內(nèi)套管13與薄管板 5之間為可拆卸的活接結(jié)構(gòu)(非焊接)；需要檢查時(shí)，每根雙內(nèi)套管13可單獨(dú)取出。本發(fā)明裝置的反應(yīng)器23經(jīng)底部三通法蘭與高壓筒體2上部高壓聯(lián)結(jié)法蘭8-1聯(lián)結(jié)。本發(fā)明裝置的廢熱鍋爐殼體19下部可設(shè)置一個(gè)或二至四個(gè)彈簧支座4，對(duì)其支承；彈簧支座4下有支承小車輪，檢查檢修時(shí)可折開高壓聯(lián)結(jié)法蘭8-1，將廢熱鍋爐蒸汽過熱器移出反應(yīng)器支承柱以外。產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器23可另設(shè)四個(gè)支承柱的專門支座，本發(fā)明裝置的高溫反應(yīng)氣進(jìn)口 9安裝在四個(gè)支承柱之內(nèi)，與塔底直連。實(shí)施例2 裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，用于在氨合成工業(yè)中，合成塔(反應(yīng)器23)出口氣溫度455 460°C，從本發(fā)明裝置高壓端進(jìn)入分氣盒6，折向進(jìn)入內(nèi)雙套管13，如圖1所示自左至右，到右端折向，進(jìn)入外套管12，在該外套管中如圖1所示從右至左，到達(dá)左端的冷氣室27，溫度降至270 280°C，再從冷氣室27的下端的氣體出口 1送出本裝置。已預(yù)熱脫鹽水由進(jìn)水口 3進(jìn)入廢熱鍋爐(飽和段28)，受熱產(chǎn)生壓力為3. 9 5. OMpa、溫度為250 ^5°C的飽和蒸汽，上升通過除沫絲網(wǎng)15，進(jìn)入右端過熱段四，被該段中的三套管內(nèi)高溫?zé)釟饧訜岢蓽囟?20°C 430°C過熱蒸汽，由裝置上部的過熱蒸汽輸出口 23引出。薄管板5工作溫度400 460°C，兩側(cè)幾乎無壓差，板厚度50mm ；厚管板11工作溫度270 280°C，兩側(cè)壓差I(lǐng)OMpa左右，板厚度480mm ；薄管板5采用金屬材料12Cr2MolR，厚管板11采用IOMoWVNb或12SiMoVNb的金屬板材制作。實(shí)施例3 裝置結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，用于在氨合成工業(yè)中，合成塔(反應(yīng)器23)出口氣溫度370 395°C，從本發(fā)明裝置高壓端進(jìn)入分氣盒6，折向進(jìn)入內(nèi)雙套管13，如圖1所示自左至右，到右端折向，進(jìn)入外套管12，在該外套管中如圖1所示從右至左，進(jìn)入左端的冷氣室27，溫度降至 270°C，再從冷氣室27的下端的氣體出口 1送出本裝置。已預(yù)熱脫鹽水由進(jìn)水口 3進(jìn)入廢熱鍋爐(飽和段觀)，受熱產(chǎn)生壓力為3.9Mpa、溫度為250°C的飽和蒸汽，上升通過除沫絲網(wǎng)15，進(jìn)入右端過熱段四，被該段中的雙套管內(nèi)高溫?zé)釟饧訜岢蓽囟?50°C 370°C過熱蒸汽，由裝置上部的過熱蒸汽輸出口 23引出。薄管板5工作溫度370 395 °C，兩側(cè)幾乎無壓差，板厚度50mm，厚管板11工作溫度270°C，兩側(cè)壓差I(lǐng)OMpa左右，板厚度480mm ；薄管板5采用ICrlSNiOTi,厚管板11采用IOMoWVNb或12SiMoVNb的金屬板材制作。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，包括反應(yīng)器23和廢熱鍋爐殼體19 ；其特征是，所述廢熱鍋爐殼體19的一端設(shè)有高壓段，該高壓段包括外端設(shè)有高壓法蘭蓋8的高壓筒體2，高壓筒體2另一端是與廢熱鍋爐殼體19鄰接的厚管板11 ；高壓筒體2內(nèi)設(shè)有分氣盒6，連接管7的一端經(jīng)分氣盒6 —側(cè)的分氣盒蓋同分氣盒6內(nèi)腔連通，該連接管7的另一端同反應(yīng)器23的反應(yīng)氣出口連通，分氣盒6另一側(cè)為薄管板5 ；該薄管板5與所述高壓筒體2另一端的厚管板11之間的高壓筒體腔體為冷氣室27，冷氣室27設(shè)有反應(yīng)氣出口 1 ； 廢熱鍋爐殼體19內(nèi)分成使水受熱蒸發(fā)為飽和蒸汽的飽和段觀和將飽和蒸汽高溫加熱為過熱蒸汽的過熱段四，所述飽和段觀與過熱段四由軸向隔板14和與厚管板11相對(duì)的徑向隔板16分隔，徑向隔板板16與厚管板11之間的空間為飽和段洲，飽和段觀與過熱段四經(jīng)軸向隔板14上設(shè)有除沫絲網(wǎng)15的連通口相連通，過熱段四設(shè)有過熱蒸汽出口 20，飽和段觀設(shè)有進(jìn)水口 3 ；廢熱鍋爐殼體19內(nèi)設(shè)有多組三套管；每組三套管由外套管12、裝在外套管12中的雙內(nèi)套管13組成，外套管12與雙內(nèi)套管13之間均有環(huán)隙，多組較長的三套管通過飽和段28和過熱段四且穿過徑向隔板16的外套管的封閉端位于過熱段四中，多組較短三套管位于飽和段觀中，各外套管12的另一端固定在厚管板11的管孔中并同冷氣室 27連通，雙內(nèi)套管13的一端同分氣盒6的薄管板5連接并同分氣盒6內(nèi)腔連通，雙內(nèi)套管 13的另一端位于外套管12的封閉端且與該封閉端之間有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，其特征是，廢熱鍋爐殼體19下部設(shè)置一個(gè)或二至四個(gè)彈簧支座4，彈簧支座4下有支承小車輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，其特征是，在薄管板5 的管孔中加入填料圈，用壓緊螺母密封，使雙內(nèi)套管13與薄管板5之間成為可拆卸的活接結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，其特征是，過熱段四中設(shè)有最少一塊折流板18。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，其特征是，三套管在飽和段內(nèi)用至少一付固定管架21固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，其特征是，較長三套管通過徑向隔板16，徑向隔板16的管孔與相應(yīng)外套管之間加密封填料25，并用鎖緊螺母M 壓緊密封填料25。
全文摘要
一種反應(yīng)器廢熱鍋爐蒸汽過熱器三合一裝置，為化工高溫反應(yīng)熱回收利用裝置；它包括高壓筒體，廢熱鍋爐殼體中的飽和段和過熱段。飽和段有進(jìn)水口，過熱段有過熱蒸汽出口；飽和段和過熱段經(jīng)除沫絲網(wǎng)連通，廢熱鍋爐殼體一端高壓筒體內(nèi)有分氣盒和冷氣室，反應(yīng)熱氣經(jīng)分氣盒進(jìn)入三套管冷卻后集于冷氣室出口；較長三套管通過飽和段并延伸到過熱段，較段三套管位于飽和段中；外套管一端焊在高壓段一端厚管板上；通過特定結(jié)構(gòu)避免同一塊管板溫度不同產(chǎn)生溫差應(yīng)力而變形損壞；裝置可顯著節(jié)省貴重材料和投資，可提高熱回收率。
文檔編號(hào)F22B1/16GK102261638SQ20111013193
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者謝定中 申請(qǐng)人:湖南安淳高新技術(shù)有限公司