一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣脫硝系統(tǒng)中尿素水解制氨工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]燃煤發(fā)電廠的煤炭燃燒伴隨著大量的氮氧化物(NOx)的排放，對(duì)大氣造成污染。通常采取在鍋爐尾部加設(shè)煙氣脫硝裝置，利用選擇性催化還原法(SCR)脫除煙氣中的勵(lì)卩將其轉(zhuǎn)化為無毒無害的氮?dú)?N2)和水(H2O),從而達(dá)到排放要求。選擇性催化還原法中所需的脫硝還原劑氨(NH3)通常有三種供給形式:液氨、氨水和尿素。其中，液氨與氨水屬于危險(xiǎn)化學(xué)品。國(guó)家在涉及液氨和氨水的儲(chǔ)存、使用和運(yùn)輸過程中都有嚴(yán)格的法律規(guī)定。而工業(yè)用尿素為白色結(jié)晶體顆粒，不屬于危險(xiǎn)化學(xué)品范疇，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，不會(huì)因泄漏造成安全隱患，因此從安全與經(jīng)濟(jì)角度考慮，尿素制氨逐漸受到人們青睞，通過采用尿素溶液水解法來實(shí)現(xiàn)氨的供給。
[0003]尿素水解反應(yīng)器產(chǎn)物氣成份為NHjP CO 2和水蒸氣，各成份的比例由給料尿素濃度決定，當(dāng)給料尿素溶液濃度為50%時(shí)，產(chǎn)品氣體積成份:NH3:37.5% ；C02:18.75% ;H20:43.75%。通常水解反應(yīng)器的運(yùn)行壓力為0.7MPa、運(yùn)行溫度145°C，在此壓力條件下，當(dāng)產(chǎn)物氣溫度低于133°C時(shí)，水蒸氣會(huì)發(fā)生回凝；溫度低于85°C時(shí)，見13和CO2發(fā)生逆反應(yīng)生成氨基甲酸銨結(jié)晶。以上工況均影響安全生產(chǎn)，因此產(chǎn)物氣輸送過程中，需要將輸送管線做伴熱保溫，控制輸送溫度不低于150°C。
[0004]現(xiàn)有的常用換熱器采用夾套式換熱器，其中夾套管為內(nèi)外雙層套管，內(nèi)套管輸送工質(zhì)，外套管為充滿伴熱工質(zhì)空間。夾套管以伴熱為目的，因此伴熱蒸汽與內(nèi)套管中工質(zhì)的換熱較少，因此對(duì)換熱面積要求不高。但是水解反應(yīng)器出口加熱器需要在較短的輸送空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品氣的溫度提升，因此對(duì)加熱器換熱面積有較高的要求，現(xiàn)有換熱器無法滿足要求，同時(shí)為了得到較為理想和快速的換熱效果，其結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜，占用空間大，尤其是需要較長(zhǎng)的距離，而且工作的穩(wěn)定性較差，維護(hù)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，換熱效率高的尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，包括由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管，內(nèi)加熱套管和中心加熱管；中心加熱管的一端與外加熱套管和內(nèi)加熱套管之間的夾層連通，另一端沿徑向延伸至外加熱套管外部設(shè)置加熱工質(zhì)入口 ；內(nèi)加熱套管內(nèi)用于被加熱工質(zhì)的流動(dòng)加熱；外加熱套管和內(nèi)加熱套管之間的夾層，以及中心加熱管內(nèi)用于加熱工質(zhì)的流動(dòng)供熱；外加熱套管上設(shè)置有加熱工質(zhì)出口。
[0008]優(yōu)選的，中心加熱管套管的外壁上沿軸向設(shè)置若干翹片。
[0009]優(yōu)選的，中心加熱管套管呈螺旋盤管設(shè)置。
[0010]優(yōu)選的，由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管，內(nèi)加熱套管和中心加熱管呈同軸布置。
[0011]優(yōu)選的，加熱工質(zhì)入口和加熱工質(zhì)出口的軸向位于外加熱套管的同一橫截面上。
[0012]進(jìn)一步，加熱工質(zhì)入口和加熱工質(zhì)出口靠近被加熱工質(zhì)入口設(shè)置。
[0013]優(yōu)選的，內(nèi)加熱套管兩端分別設(shè)置有與系統(tǒng)管路連接的法蘭。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0015]本發(fā)明所述換熱器，使加熱工質(zhì)首先進(jìn)入中心加熱管，從中心加熱管出來的加熱工質(zhì)進(jìn)入夾層，完成換熱的加熱工質(zhì)離開換熱器進(jìn)入水解反應(yīng)器加熱管束，為水解反應(yīng)提供熱量。水解反應(yīng)產(chǎn)品氣由三重套管加熱器的中間層流過，在中心加熱管和內(nèi)加熱套管的換熱作用下，在較短的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度的提升，充分利用了加熱工質(zhì)的熱量；不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，而且占用空間小，易于加工和維護(hù)。
[0016]進(jìn)一步的，通過采用翹片或是呈螺旋盤管的設(shè)置，能夠增大高溫去的換熱面積，提高換熱效率。
[0017]進(jìn)一步的，通過同軸設(shè)置，能夠保證換熱的均勻進(jìn)行，以及各工質(zhì)在不同位置處壓力的均衡和統(tǒng)一；提高換熱效率的同時(shí)保證了使用的安全性和穩(wěn)定性。
[0018]進(jìn)一步的，通過加熱工質(zhì)出入口的同側(cè)設(shè)置能夠延長(zhǎng)加熱工質(zhì)的熱交換流程，提高了空間利用效率；同時(shí)將其靠近被加熱工質(zhì)入口設(shè)置增強(qiáng)交換溫差，更好的滿足了熱交換的效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)例中所述的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)例中所述的設(shè)置有翹片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為圖2中A_A處的剖面圖。
[0022]圖中:外加熱套管I，內(nèi)加熱套管2，中心加熱管3，加熱工質(zhì)入口 4，加熱工質(zhì)出口5，翹片6，法蘭7。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0024]本發(fā)明一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，如圖1所示，包括由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管1，內(nèi)加熱套管2和中心加熱管3 ;中心加熱管3的一端與外加熱套管I和內(nèi)加熱套管2之間的夾層連通，另一端沿徑向延伸至外加熱套管I外部設(shè)置加熱工質(zhì)入口 4 ;內(nèi)加熱套管2內(nèi)用于被加熱工質(zhì)的流動(dòng)加熱；外加熱套管I和內(nèi)加熱套管2之間的夾層，以及中心加熱管3內(nèi)用于加熱工質(zhì)的流動(dòng)供熱；外加熱套管I上設(shè)置有加熱工質(zhì)出口5。
[0025]本優(yōu)選實(shí)例中如圖2所示，在中心加熱管套管3的外壁上沿軸向設(shè)置若干翹片6，增加了熱交換面積；或者是將中心加熱管套管3呈螺旋盤管設(shè)置。其中，由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管1，內(nèi)加熱套管2和中心加熱管3呈同軸布置。并且本優(yōu)選實(shí)例中，加熱工質(zhì)入口 4和加熱工質(zhì)出口 5的軸向位于外加熱套管I的同一橫截面上；并將加熱工質(zhì)入口 4和加熱工質(zhì)出口 5靠近被加熱工質(zhì)入口設(shè)置，提高了換熱的距離和作用效果。通過內(nèi)加熱套管2兩端分別設(shè)置的法蘭7與系統(tǒng)管路連接。
[0026]本發(fā)明所述的加熱器與系統(tǒng)管路通過法蘭7進(jìn)行連接。本優(yōu)選實(shí)例以加熱蒸汽作為加熱工質(zhì)為例進(jìn)行說明。如圖1所示，進(jìn)行工作時(shí)，加熱蒸氣由加熱工質(zhì)入口 4首先進(jìn)入中心加熱管3，從中心加熱管3出來的蒸汽進(jìn)入外加熱套管I和內(nèi)加熱套管2之間的夾套內(nèi)，完成換熱的蒸汽由加熱蒸氣出口 5離開換熱器進(jìn)入水解反應(yīng)器加熱管束，為水解反應(yīng)提供熱量。
[0027]被加熱工質(zhì)，本優(yōu)選實(shí)例以水解反應(yīng)產(chǎn)品氣為例進(jìn)行說明，由內(nèi)層加熱套管2中流過，也就是從內(nèi)層加熱套管2和中心加熱管3之間的中間層流過，在中心加熱管3和內(nèi)部加熱管2的換熱作用下，在較短的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度的提升，產(chǎn)品氣從被加熱工質(zhì)出口流出。
[0028]整個(gè)過程當(dāng)中，加熱工質(zhì)充分的在有限的空間內(nèi)進(jìn)行循環(huán)和放熱，并且形成了中心加熱，外層保溫的換熱結(jié)構(gòu)，不僅換熱均勻穩(wěn)定，而且交換速度快，溫度供給和調(diào)整平衡；很好的滿足了產(chǎn)品氣對(duì)換熱器的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，包括由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管(I)，內(nèi)加熱套管⑵和中心加熱管⑶；中心加熱管⑶的一端與外加熱套管(I)和內(nèi)加熱套管(2)之間的夾層連通，另一端沿徑向延伸至外加熱套管(I)外部設(shè)置加熱工質(zhì)入口⑷；內(nèi)加熱套管⑵內(nèi)用于被加熱工質(zhì)的流動(dòng)加熱；外加熱套管(I)和內(nèi)加熱套管⑵之間的夾層，以及中心加熱管⑶內(nèi)用于加熱工質(zhì)的流動(dòng)供熱；外加熱套管⑴上設(shè)置有加熱工質(zhì)出口(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，所述的中心加熱管套管(3)的外壁上沿軸向設(shè)置若干翹片(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，所述的中心加熱管套管(3)呈螺旋盤管設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管(I)，內(nèi)加熱套管⑵和中心加熱管⑶呈同軸布置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，加熱工質(zhì)入口⑷和加熱工質(zhì)出口(5)的軸向位于外加熱套管⑴的同一橫截面上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，加熱工質(zhì)入口(4)和加熱工質(zhì)出口(5)靠近被加熱工質(zhì)入口設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，其特征在于，內(nèi)加熱套管(2)兩端分別設(shè)置有與系統(tǒng)管路連接的法蘭(7)。
【專利摘要】本發(fā)明一種尿素溶液水解制氨反應(yīng)器出口換熱器，包括由外向內(nèi)依次套設(shè)的外加熱套管，內(nèi)加熱套管和中心加熱管；中心加熱管的一端與外加熱套管和內(nèi)加熱套管之間的夾層連通，另一端沿徑向延伸至外加熱套管外部設(shè)置加熱工質(zhì)入口；內(nèi)加熱套管內(nèi)用于被加熱工質(zhì)的流動(dòng)加熱；外加熱套管和內(nèi)加熱套管之間的夾層，以及中心加熱管內(nèi)用于加熱工質(zhì)的流動(dòng)供熱；外加熱套管上設(shè)置有加熱工質(zhì)出口。通過使加熱工質(zhì)首先進(jìn)入中心加熱管，被加熱后的工質(zhì)進(jìn)入夾層，完成換熱的加熱工質(zhì)離開換熱器進(jìn)入水解反應(yīng)器加熱管束，為水解反應(yīng)提供熱量。水解反應(yīng)產(chǎn)品氣由三重套管加熱器的中間層流過，在中心加熱管和內(nèi)加熱套管的換熱作用下，在較短的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度的提升。
【IPC分類】F28D7/10
【公開號(hào)】CN105004201
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510425490
【發(fā)明人】張波, 張向宇, 向小鳳, 徐宏杰
【申請(qǐng)人】中國(guó)華能集團(tuán)公司, 西安熱工研究院有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日