一种三套管合成废热锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种三套管合成废热锅炉。


背景技术：

2.三套管合成废热锅炉在合成氨系统中是关键装置，在合成的过程中能放出大量的热量，通过这个热量加热水来回收高品质的饱和蒸汽。三套管合成废热锅炉是长期在高温、高压、氢脆、气体冲蚀等严峻的工艺下运行，为了防止或减缓三套管合成废热锅炉发生氢脆、氢腐蚀、热应力和热疲劳裂纹等破坏，因此结构形式在设计三套管合成废热锅炉中是至关重要的。
3.专利cn210165351u公开了一种副产过热蒸汽的合成废热锅炉，包括筒体、连接于筒体端部的外管箱、内管箱和三套管；筒体内部设有隔水管板将筒体分为蒸发段和过热段，蒸发段与外管箱连接，并且二者之间设有厚管板；三套管包括内套管、套接于内套管表面的死气层套管、以及套接于死气层套管外部的外套管；内套管的进口端固定于内管箱的薄管板上，并且与内管箱连通，外套管的出口端固定于厚管板上；外管箱上设有气体进口和气体出口，气体进口与内管箱连通；筒体的蒸发段上设有锅炉给水进口和饱和蒸汽出口，筒体的过热段上设有饱和蒸汽进口和过热蒸汽出口。然而该合成废热锅炉无法补偿合成塔底部至合成废热锅炉管箱的热膨胀伸长，易产生热膨胀伸长而造成废锅接管与管箱及壳体连接的焊缝应力过大，该焊缝容易出现开裂，导致泄漏事故。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种三套管合成废热锅炉。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
6.一种三套管合成废热锅炉，包括设有锅炉给水进口和饱和蒸汽出口的筒体、连接于所述筒体端部的外管箱、设于所述外管箱内部的内管箱以及设于所述筒体内的三套管；
7.所述三套管包括内套管、套接于所述内套管表面的死气层套管、以及套接于所述死气层套管外部的外套管，所述内套管的进口端固定于所述内管箱的薄管板上，并且与所述内管箱连通，所述外套管的出口端固定于所述外管箱的厚管板上，并且与所述外管箱连通，所述外管箱上设有气体进口和气体出口，所述气体进口与所述内管箱连通；其特征在于，所述筒体底部在与所述外管箱相对应的另一端设有波动缓冲支座。
8.通过设置波动缓冲支座，使废热锅炉设备热膨胀得到补偿，消除废热锅炉焊缝上的热应力，保障设备安全生产使用，采用波动缓冲支座的目的是有效补偿合成塔底部至合成废热锅炉管箱的热膨胀伸长，以避免热膨胀伸长造成废锅接管与管箱及壳体连接的焊缝应力过大，导致焊缝出现开裂等泄漏事故。
9.进一步地，所述的波动缓冲支座为弹簧缓冲支架。
10.进一步地，所述弹簧缓冲支架包括上支架、下支架以及连接于所述上支架与下支架之间的缓冲弹簧。
11.进一步地，所述缓冲弹簧为碟形弹簧。
12.进一步地，所述内套管一端穿过所述外管箱的厚管板与所述内管箱的薄管板相连接，所述内套管的入口与所述内管箱内部相连通。
13.进一步地，所述内套管与所述内管箱之间设有短管i和短管ⅱ，所述短管i套设在所述内套管上，所述短管ⅱ套设在所述短管i及薄管板上，并通过焊接连接，实现所述内套管与所述内管箱之间密封连接。
14.进一步地，所述外套管一端焊于所述外管箱的厚管板上，所述死气层套管固定在所述内套管上，形成绝热死气层。
15.进一步地，所述死气层套管与所述外套管之间设有定心支撑。
16.进一步地，所述外套管端部为管帽。
17.合成气从上部进入内管箱，经内套管，然后折回进入外套管环隙，经外管箱后出三套管合成废热锅炉。高温合成气与筒体内壳程的水换热产生饱和蒸汽，饱和蒸汽从壳体上部汽包出去，合成气通过三套管进行换热，然后从外管箱出去。
18.本实用新型三套管结构设计，其目的一是在死气层套管与内套管上形成一层死气层，防止高温气体进入管内，热量直接散失，保证热传输平稳，减少资源浪费；其目的二是能有效降低厚管板与外套管之间焊缝承受的高温环境，由于外套管的热胀冷缩，外套管承受很大的热应力和应力波动，并传递在厚管板与外套管之间焊缝上，使该位置焊缝处于很大的热应力和热疲劳状态，同时又在氢脆、氢腐蚀的共同作用下，废热锅炉在使用一段时间后，厚管板与外套管之间焊缝会发生微裂纹漏气情况；通过设计三套管结构形式，能够有效降低厚管板与外套管焊缝处的温度，避免产生过大的温差热应力，从而能有效避免该位置的焊缝出现开裂泄漏事故。采用弹簧支架目的是有效补偿合成塔底部至合成废热锅炉管箱的热膨胀伸长，以避免热膨胀伸长造成废锅接管与管箱及壳体连接的焊缝应力过大，该焊缝容易出现开裂等泄漏事故。
19.该三套管合成废热锅炉的进气口是直接与合成塔出口相连的，在系统正常运行时，该位置会因热膨胀而产生较大的应力，如果未能合理减小这种应力，对设备的安全使用是有影响的，所有为了避免这种问题，在三套管合成废热锅炉底部增加了弹簧支架，来消除废热锅炉进气口处的应力，得以保障设备安全生产使用。通过本实用新型，减少资源浪费，同时使设备处于低温、低氢腐蚀的环境，使设备的使用寿命延长，提高工厂的经济效益。
附图说明
20.图1为本实用新型三套管合成废热锅炉的结构示意图；
21.图2为图1中a处剖视结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
23.如图1、2，一种三套管合成废热锅炉，包括设有锅炉给水进口和饱和蒸汽出口的筒体100、连接于筒体100端部的外管箱200、设于外管箱200内部的内管箱300以及设于筒体100内的三套管400；三套管400包括内套管401、套接于内套管401表面的死气层套管402、以及套接于死气层套管402外部的外套管403，内套管401的进口端固定于内管箱300的薄管板
301上，并且与内管箱300连通，外套管403的出口端固定于外管箱200的厚管板201上，并且与外管箱200连通，外管箱200上设有气体进口和气体出口，气体进口与内管箱300连通，其特征在于，筒体100底部在与外管箱200相对应的另一端设有波动缓冲支座500，波动缓冲支座500为弹簧缓冲支架，弹簧缓冲支架包括上支架、下支架以及连接于上支架与下支架之间的缓冲弹簧，缓冲弹簧为碟形弹簧。
24.内套管401一端穿过外管箱200的厚管板201与内管箱300的薄管板301相连接，内套管401的入口与内管箱300内部相连通，内套管401与内管箱300之间设有短管i406和短管ⅱ407，短管i406套设在内套管401上，短管ⅱ407套设在短管i406上及薄管板301上，并通过焊接连接，实现内套管401与内管箱300之间密封连接，外套管403一端焊于外管箱200的厚管板201上，死气层套管402固定在内套管401上，形成绝热死气层，死气层套管402与外套管403之间设有定心支撑405，外套管403端部为管帽404。
25.本实用新型的三套管合成废热锅炉，合成气从上部进入内管箱，经内套管，然后折回进入外套管环隙，经外管箱后出三套管合成废热锅炉。高温合成气与壳程的水换热产生饱和蒸汽，饱和蒸汽从壳体上部汽包出去，合成气通过三套管进行换热，然后从外管箱出去，具体工艺参数如表1所示。
26.表1废热锅炉一般的设计基本参数
27.项目管程壳程设计压力mpa16.55设计温度℃管箱300进气管内440270介质h2，n2，nh3，ch4，ar水，水蒸汽
28.上述三套管结构设计，其目的一是在死气层套管与内套管上形成一层死气层，防止高温气体进入管内，热量直接散失，保证热传输平稳，减少了资源浪费，其目的二是能有效降低厚管板与外套管之间焊缝承受的高温环境，由于外套管的热胀冷缩，外套管承受很大的热应力和应力波动，并传递在厚管板与外套管之间焊缝上，使得该位置焊缝处于很大的热应力和热疲劳状态，同时又在氢脆、氢腐蚀的共同作用下，废热锅炉在使用一段时间后，厚管板与外套管之间焊缝会发生微裂纹漏气情况；通过设计三套管结构形式，能够有效的降低厚管板与外套管焊缝处的温度，避免产生过大的温差热应力，从而能有效避免该位置的焊缝出现开裂泄漏事故。采用弹簧支架目的是有效补偿合成塔底部至合成废热锅炉管箱的热膨胀伸长，以避免热膨胀伸长造成废锅接管与管箱及壳体连接的焊缝应力过大，该焊缝容易出现开裂等泄漏事故。
29.通过该三套管结构，能够有效利用能耗，保证热传输平稳，减少资源浪费，并获得高品质的饱和蒸汽；三套管换热效果能防止高温气体直接影响厚管板与外套管的焊缝，解决外套管与厚管板连接焊缝开裂的泄漏事故，避免工厂因泄漏而停产造成巨大的经济损失和安全危害；弹簧支架能够有效补偿设备及管道热膨胀伸长，解决接管与管箱及壳体连接的焊缝开裂等泄漏事故，避免工厂因泄漏而停产造成巨大的经济损失和安全危害。
30.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和
修改都应该在本实用新型的保护范围之内。