本發(fā)明涉及大型急冷換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐。

背景技術(shù)：

在石油煉制與化工、煤化工等領(lǐng)域，節(jié)能減排技術(shù)研究日益增多，急冷鍋爐是回收熱能工作中應(yīng)用最普遍、最多的一種技術(shù)裝備，對新型結(jié)構(gòu)急冷鍋爐的研究與推廣使用，將對能源節(jié)約起極為重要的作用。

目前急冷鍋爐的進(jìn)口管箱側(cè)和出口管箱側(cè)的管板都是單雙管板結(jié)構(gòu)，急冷鍋爐在運行時，其管程介質(zhì)為煙氣，進(jìn)口溫度約1200℃～800℃，出口溫度約400℃～300℃，壓力1mpa以下，而其殼程介質(zhì)為飽和蒸汽，其溫度約400℃，壓力約為4mpa～12mpa，這樣就導(dǎo)致管成程和殼程之間存在較高的溫差和壓差，溫差會在管板的兩側(cè)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，壓差會在管板的兩側(cè)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。

針對急冷鍋爐的上述使用工況，目前有幾種不同結(jié)構(gòu)的急冷鍋爐。第一種是厚管板式急冷鍋爐，廢鍋管板采用厚雙管板結(jié)構(gòu)，可以很好的解決飽和蒸汽在管板上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力問題，但是煙氣會在厚管板兩側(cè)產(chǎn)生較大的溫度差，產(chǎn)生大的溫差應(yīng)力，降低了急冷鍋爐的冷卻效果，同時厚管板彈性變形小，使換熱管的管頭與管板處在剛性連接狀態(tài)，當(dāng)管頭受到應(yīng)力和工藝操作波動時，容易導(dǎo)致管頭焊縫開裂。第二種是不帶撓性結(jié)構(gòu)的薄管板式急冷鍋爐，這種廢鍋的管板比較薄，管板的彈性變形可以吸收部分熱膨脹，同時管板薄導(dǎo)熱效果比較好，管板兩側(cè)的溫差小，減小了管板在工作中的溫差應(yīng)力，增強冷卻效果，不過薄管板式急冷鍋爐在高壓工藝介質(zhì)下，管板的承壓能力有限，薄管板變形量大，從而影響管頭的焊接質(zhì)量。第三種是帶撓性結(jié)構(gòu)的薄管板式急冷鍋爐，除了薄管板可以減少熱應(yīng)力和增強冷卻效果外，此種急冷鍋爐的繞性結(jié)構(gòu)可以有效地補償換熱管與殼體的溫差應(yīng)力，保護換熱管的管頭與管板的焊縫不受應(yīng)力沖擊，相比不帶撓性結(jié)構(gòu)的薄管板式急冷鍋爐，其管板的承壓能力有所加強，不過對于大直徑管板和高壓工藝介質(zhì)，其承壓能力還是有限。

通過對目前幾種不同急冷鍋爐的結(jié)構(gòu)分析，可知它們都只是局部的解決了急冷鍋爐的使用問題，尤其對于大直徑管板和高壓工藝介質(zhì)，要么換熱效果差，要么溫差應(yīng)力大，要么承壓能力有限，因此研發(fā)和應(yīng)用一種用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐是十分必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種冷卻效果好，管板承壓能力強且換熱管與管板焊接處應(yīng)力小的用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐。

提供了一種用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐，包括進(jìn)口管箱、出口管箱和殼體，殼體內(nèi)置有換熱管，殼體的兩端分別通過雙管板結(jié)構(gòu)連接進(jìn)口管箱和出口管箱，雙管板結(jié)構(gòu)包括薄管板、厚管板和位于薄管板和厚管板之間的拉筋，拉筋的一端與薄管板固接，拉筋的另一端與厚管板固接，換熱管的管頭穿過厚管板與薄管板固接。

其中，拉筋有多條，換熱管有多條，多條拉筋和多條換熱管都為矩陣排布。

其中，多條拉筋和多條換熱管都為正方矩陣排布，各個換熱管位于每四個相鄰拉筋所圍成的正方形的中部。

其中，拉筋有多條，換熱管有多條，多條拉筋和多條換熱管都繞殼體的軸線呈環(huán)形排布。

其中，多條拉筋組成多個拉筋環(huán)，多條換熱管組成多個換熱管環(huán)，換熱管環(huán)與拉筋環(huán)間隔均勻排布。

其中，拉筋的一端貫穿薄管板與其焊接，拉筋的另一端嵌入厚管板與其焊接。

其中，換熱管與厚管板以深孔脹接的方式固接，換熱管的管頭穿過薄管板并與其焊接。

其中，位于進(jìn)口管箱側(cè)的薄管板開設(shè)有冷卻介質(zhì)下降管，位于出口管箱側(cè)的薄管板開設(shè)有冷卻介質(zhì)上升管，厚管板開設(shè)有用于冷卻介質(zhì)在殼體內(nèi)流通的通孔，通孔的流通面積不小于冷卻介質(zhì)下降管或者冷卻介質(zhì)上升管的流通面積。

其中，通孔有多個，多個通孔位于厚管板的邊緣部且繞厚管板的中心成環(huán)形排布。

其中，雙管板結(jié)構(gòu)還包括筒節(jié)，筒節(jié)的一端與薄管板固接，筒節(jié)的另一端與厚管板固接，拉筋內(nèi)置于筒節(jié)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的雙管板組合式急冷鍋爐，其結(jié)構(gòu)包括雙管板結(jié)構(gòu)，雙管板結(jié)構(gòu)包括薄管板、厚管板和拉筋，拉筋的一端與薄管板固接，拉筋的另一端與厚管板固接，換熱管的管頭穿過厚管板與薄管板固接。在急冷鍋爐運行時，薄管板由于其彈性變形可以吸收部分熱膨脹，且薄管板導(dǎo)熱效果比較好，使得薄管板兩側(cè)的溫差小，從而減小了管板在工作中的熱應(yīng)力，增強冷卻效果；另外，拉筋將薄管板和厚管板連接成一個整體，薄管板得到了強化，在任何運行條件下薄管板都不易變形而保持為平面狀態(tài)，使得薄管板與殼體的固接處不承受彎曲交變載荷，進(jìn)而薄管板能夠承受較大的壓力，提高薄管板的承壓能力，尤其對于大直徑管板和高壓冷卻介質(zhì)，效果更為顯著；進(jìn)一步的，冷卻介質(zhì)在殼體內(nèi)流通時，殼體因承受壓應(yīng)力和溫度變化而引起的伸長量與換熱管熱膨脹的伸長量幾乎相同，且方向相同，這使得換熱管不再受拉力作用，進(jìn)而使得換熱管與薄管板固接處應(yīng)力很小，可以有效延長急冷鍋爐的運行周期。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明的一種用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中i處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中c-c剖面結(jié)構(gòu)中拉筋呈矩陣分布的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中ii處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖2中c-c剖面結(jié)構(gòu)中拉筋呈環(huán)形分布的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5中iii處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為換熱管與厚管板深孔脹接的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖1至圖7中包括有：

1-進(jìn)口管箱；

2-分布器；

3-薄管板；

4-拉筋；

5-厚管板；

6-換熱管；

7-殼體；

8-出口管箱；

9-飽和蒸汽上升管；

10-筒節(jié)；

11-拉筋沉孔；

12-飽和蒸汽流通孔；

13-支持板；

14-飽和蒸汽下降管。

具體實施方式

結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實施例1

本發(fā)明的一種用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐的具體實施方式之一，該實施例的急冷鍋爐主要應(yīng)用在煤化工油氣的急冷。如圖1和圖2所示，雙管板組合式急冷鍋爐的結(jié)構(gòu)包括包括進(jìn)口管箱1、出口管箱8和殼體7，殼體7內(nèi)置有換熱管6和支持板13，支持板13對換熱管6起到支承和固定作，殼體7的兩端分別通過雙管板結(jié)構(gòu)連接進(jìn)口管箱1和出口管箱8，雙管板結(jié)構(gòu)包括薄管板3、厚管板5和筒節(jié)10，筒節(jié)10的一端與薄管板3焊接，筒節(jié)10的另一端與厚管板5焊接，拉筋4內(nèi)置于筒節(jié)10，拉筋4的一端穿過薄管板3并與其焊接，拉筋4的另一端嵌入厚管板5并與其焊接，這樣拉筋4就將薄管板3和厚管板5連接成一個整體，厚管板5通過拉筋4對薄管板3起到支承作用，進(jìn)而可有效增強薄管板3的承壓能力。

進(jìn)一步的，厚管板5設(shè)有拉筋沉孔11，拉筋4的端部插入拉筋沉孔11中再進(jìn)行焊接，增強拉筋4和厚管板5焊接的牢固性和穩(wěn)定性。

如圖1和圖2所示，換熱管6的管頭穿過厚管板5與薄管板3固接，位于進(jìn)口管箱1側(cè)的薄管板3開設(shè)有冷卻介質(zhì)下降管，位于出口管箱8側(cè)的薄管板3開設(shè)有冷卻介質(zhì)上升管，厚管板5開設(shè)有用于冷卻介質(zhì)在殼體7內(nèi)流通的通孔，本實施例中冷卻介質(zhì)為飽和蒸汽，冷卻介質(zhì)下降管可叫飽和蒸汽下降管14，冷卻介質(zhì)上升管可叫飽和蒸汽上升管9，厚管板5的通孔可叫飽和蒸汽流通孔12。這樣急冷鍋爐運行時，高溫?zé)煔鈴倪M(jìn)口管箱1進(jìn)入換熱管6然后從出口管箱8流出（如圖中箭頭所示），飽和蒸汽依次通過蒸汽上升管、飽和蒸汽流通孔12和和蒸汽下降管在殼體7內(nèi)流通（如圖中箭頭所示），進(jìn)而實現(xiàn)對換熱管6內(nèi)高溫?zé)煔獾睦鋮s。

在急冷鍋爐運行時，由于薄管板3具有較大的彈性變形，其可以吸收部分熱膨脹，且由于薄管板3導(dǎo)熱效果比較好，使得薄管板3兩側(cè)的溫差小，不僅減小了管板在工作中的熱應(yīng)力，而且增強冷卻效果；另外，由于拉筋4將薄管板3和厚管板5連接成一個整體，薄管板3因厚管板5的支承而得到強化，在任何運行條件下薄管板3都不易彎曲變形而保持為平面狀態(tài)，使得薄管板3與殼體7的焊接處不承受彎曲交變載荷，進(jìn)而使得薄管板3能夠承受較大的壓力，提高薄管板3的承壓能力，尤其對于大直徑管板和高壓的飽和蒸汽，效果更為顯著；進(jìn)一步的，飽和蒸汽在殼體7內(nèi)流通時，殼體7因承受壓應(yīng)力和溫度變化而引起的伸長量與換熱管6受熱膨脹的伸長量幾乎相同，且方向相同，兩者可以相互抵消，這樣使得換熱管6不再受拉應(yīng)力作用，進(jìn)而使得換熱管6與薄管板3焊接處應(yīng)力很小，可以有效增加換熱管6的長度，實現(xiàn)大尺寸急冷鍋爐的生產(chǎn)。

進(jìn)一步的，進(jìn)口管箱1內(nèi)安裝有分布器2，高溫?zé)煔馔ㄟ^分布器2后，能夠使得高溫?zé)煔獾牧魉俑泳鶆?同時可以保護薄管板33不受高溫?zé)煔獾臎_蝕。

如圖3和圖4所示，拉筋4有多條，換熱管6有多條，多條拉筋4和多條換熱管6都為正方矩陣排布，各個換熱管6都位于每四個相鄰拉筋4所圍成的正方形的中部，這樣使得薄管板3受到的支承力更為均勻而使其不易變形，進(jìn)而不僅能夠有效減小薄管板3與殼體7焊接處的彎曲交變載荷，而且能夠有效減小換熱管6與薄管板3焊接處的應(yīng)力。

本實施例中通孔有多個，多個通孔位于厚管板5的邊緣部且繞厚管板5的中心成環(huán)形排布，而換熱管6和拉筋4集中在厚管板5的中部。

如圖7所示，換熱管6貫穿厚管板5且與其以深孔脹接的方式進(jìn)行固接，增加了換熱管6承受應(yīng)力的能力。

本實施例中急冷鍋爐的具體運行過程如下，如圖1和圖2所示，高溫?zé)煔鈴墓芸赼進(jìn)入到進(jìn)口管箱1中并流入分布器2，通過分布器2后高溫?zé)煔獾牧魉俑泳鶆?同時可以保護薄管板3不受高溫?zé)煔獾臎_蝕，高溫?zé)煔饬鞒龇植计?后，進(jìn)入換熱管6，最后從出口管箱8的管口b流出。在高溫?zé)煔庠趽Q熱管6內(nèi)流動的過程中，飽和蒸汽從飽和蒸汽下降管14進(jìn)入位于出口管箱8側(cè)的筒節(jié)10，經(jīng)過與該筒節(jié)10連接的厚管板5的飽和蒸汽流通孔12流入殼體7，然后從殼體7經(jīng)由位于進(jìn)口管箱1側(cè)的厚管板5的飽和蒸汽流通孔12進(jìn)入與該厚管板5連接筒節(jié)10內(nèi)，最后從飽和蒸汽上升管9流出，這樣飽和蒸汽能夠充分與換熱管6內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，從而實現(xiàn)高溫?zé)煔獾募彼倮鋮s。

實施例2

發(fā)明的一種用于煤化工的雙管板組合式急冷鍋爐的具體實施方式之二，如圖5和圖6所示，本實施例與實施例1的主要技術(shù)方案相同，在本實施例中未作說明的技術(shù)特征采用實施例1進(jìn)行解釋，在此不做贅述，本實施例與實施例的不同在于，多條拉筋4和多條換熱管6都繞殼體7的軸線呈環(huán)形排布，其中多條拉筋4組成多個拉筋4環(huán)，多條換熱管6組成多個換熱管6環(huán)，換熱管6環(huán)與拉筋4環(huán)間隔均勻排布，這樣使得薄管板3受到的支承力更為均勻而使其不易變形，進(jìn)而不僅能夠有效減小薄管板3與殼體7焊接處的彎曲交變載荷，而且能夠有效減小換熱管6與薄管板3焊接處的應(yīng)力，可有效延長急冷鍋爐的運行周期。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。