一种具有排污补汽装置的换热反应器及换热废锅的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有排污补汽装置的换热反应器及换热废锅。为了解决现有换热反应器及换热废锅排污存在的海底排污难题，所述换热反应器的集气管内装有由排污内管和排污外套管组成的排污双套管；所述外壳底部装有由上填料和下填料隔开的三通，所述排污内管顶端与所述水室连通，该排污内管底端位于上填料以上，所述排污外套管的顶端封堵，该排污外套管的封堵端上装有多根细管，各细管的顶端伸入汽室内，该排污外套管的底端深入下填料以下，并通过管道与排污膨胀槽连通。所述换热废锅的外壳内装有由排污内管和排污外套管组成的排污双套管。本实用新型结构简单，有利于反应热气化部分排污水产生蒸汽，解决了换热废锅的海底排污问题。
【专利说明】一种具有排污补汽装置的换热反应器及换热废锅
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种具有排污补汽装置的换热反应器及换热废锅，具体为化学工业利用悬挂水管换热反应器回收高温反应热产生蒸汽的排污及向需进一步反应的气体中补充蒸汽装置，主要应用于石油化工、化煤化工、合成工业高温反应热回收利用。
【背景技术】
[0002]CO变换或甲醇合成放热化学反应器产生温度很高的反应气，废热锅炉是利用化学反应热加热水，使之产生饱和蒸汽的一种换热装置，悬挂式双水管换热器是此类废热锅炉的一种，运行过程中，一侧连续反应放热，一侧吸热产生蒸汽，为保持水汽平衡，不停地往废锅补充经过软化除盐的给水。但给水总残存一些ca2+，Mg2+，S1广，它们在水汽循环系统中渐渐增浓，如不及时排除，将浓缩固化堵管，使汽循环恶化，不能正常运行。
[0003]排污分为表面连续排污和“海底”间歇排污，原则上表面连续排污点设在最高处，即汽包液面下80mm?10mm处.“海底”间歇排污点设在水汽循环系统最低处，但悬挂水管换热反应器废锅的最低处在双套管低端，管数多，管细而长(10?16m)，该处不便开孔引水，由此引起内管结垢堵管，最严重时，10%内管从底部往上1/2管段被坚硬的污垢堵死。进一步发生水循环恶化，管子管板焊缝开裂，汽水相串，或外管间触媒被高温烘烤结块，失去活性。
实用新型内容
[0004]为了克服现有的换热反应器存在的排污失效导致触媒失效的不足或换热废锅存在的，本实用新型旨在提供一种具有排污补汽装置的换热反应器及换热废锅，该换热反应器及换热废锅巧妙地解决了这一海底排污难题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种具有排污补汽装置的换热反应器，包括外壳、内筒、汽包、上管板、下管板、集气管；所述上管板与外壳之间形成与汽包连通的水室，所述上管板、下管板与外壳之间形成汽室，该汽室通过管道与汽包相连，在上管板与下管板之间设有装料筒；内装触媒的所述内筒内设有多根换热双套水管，该换热双套水管的内管顶端与所述水室连通，该换热双套水管的外套管顶端与所述汽室连通；所述集气管上段壁面上开有多个集气孔，该集气管上段穿过所述内筒和外壳并与出气管相连；其结构特点是；所述集气管内装有由排污内管和排污外套管组成的排污双套管；所述外壳底部装有由上填料和下填料隔开的三通，所述排污内管顶端与所述水室连通，该排污内管底端位于上填料以上，所述排污外套管的顶端封堵，该排污外套管的封堵端上装有多根细管，各细管的顶端伸入汽室内，该排污外套管的底端深入下填料以下，并通过管道与排污膨胀槽连通。
[0007]以下为本实用新型的进一步改进的技术方案:
[0008]当管外反应气压力小于管内水汽混合物压力时，所述排污外套管上端开设有蒸汽孔，由此，当工艺反应压力 < 蒸汽压力时，蒸汽从此喷出经过上触媒层反应的热气，进入集气管内，从针孔喷出的蒸汽，与从集气管出来的反应气混合，增加蒸汽/反应气，并使气体温降低，从集气管下端进入下一段径向触媒层继续反应，使变换气中剩余CO更少，实现深度变换。反应后的变换气从下部两封头环隙流向中心，从下部三通出炉，同时从内排污管下来的污水污垢物，沉积于底部被定期排出。
[0009]本实用新型还适用于两段式(等温段/绝热段)换热反应器，所述内筒内的触媒被一个隔板分为上触媒层和下触媒层，其中所述换热双套水管的底端位于隔板上方；所述上触媒层外侧的内筒壁面开有进气孔。
[0010]优选地，所述排污外套管的封堵端上的细管为4-6根。
[0011]所述排污外套管与排污膨胀槽连通的管道上装有两个串联的齿条摆动式快开排污阀，由此，一个做调节排水量用，一个常开，做安全备用(防止其中一个渗漏)，海底排污间隔进行。
[0012]进一步地，本实用新型还提供了一种具有排污补汽装置的高温气换热废锅，其包括外壳、汽包、上管板、下管板；所述上管板与外壳之间形成与汽包连通的水室，所述上管板、下管板与外壳之间形成汽室，该汽室通过管道与汽包相连；所述外壳内设有多根换热双套水管，该换热双套水管的内管顶端与所述水室连通，该换热双套水管的外套管顶端与所述汽室连通；其结构特点是；所述外壳内还装有由排污内管和排污外套管组成的排污双套管；所述外壳底部装有排污三通，所述排污内管顶端与所述水室连通，该排污内管底端位于排污外套管底端之上，所述排污外套管的顶端封堵，该排污外套管的封堵端上装有多根细管，各细管的顶端伸入汽室内，该排污外套管的底端伸入排污三通内，并通过管道与排污膨胀槽连通；所述外壳底部设有高温气入口，所述外壳中部设有降温气出口 ；所述汽包连接有给水管。
[0013]当管外反应气压力小于管内水汽混合物压力时，所述排污外套管上端开设有蒸汽孔。
[0014]优选地，所述排污外套管的封堵端上的细管为4-6根。
[0015]所述排污外套管与排污膨胀槽连通的管道上装有两个串联的齿条摆动式快开排污阀。
[0016]所述排污外套管距离排污三通底端80mnTl20mm ;所述排污内管底端距离排污外套管底端30mm?45mm。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018]1、用一个简单装置，解决了一个反应、换热、并产生蒸汽三复合功能设备海底排污难题。
[0019]2、海底排污装置既可排污还可利用反应热气汽化部分排污水产生蒸汽。
[0020]3、产生的蒸汽压力大于反应压力时，成为补充蒸汽的措施，以利于下层反应排污水放水在系统最低点，污垢物最多，排污效率最闻。
[0021]4、本装置还解决极高温度(900°C?1200°C)气体余热产生极高压力(1MPa以上)的废锅海底排污问题。
[0022]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型一个实施例的结构原理图；
[0024]图2是两段式换热反应器的结构原理图；
[0025]图3是本实用新型另一个实施例的结构原理图。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]—种具有排污补汽装置的换热反应器，如图1和2所示，由汽包双套水汽系统，夕卜壳，触媒筐内件三大部分组成汽包双套水汽系统，其包括汽包1、上管板2、下管板6、内外双套管7、装料筒5、上管板与管板间为水室17，上管板与下管板间为汽室18，内管焊在上管板上，外管焊在下管板上，装料筒在上、下管板间，其上有盖板3，装触媒时打开，装完盖好并与上管板焊封。在反应器中心集气管8内设置两端敞开的排污双套管9，10，其中排污内管10上端连通水室，排污外套管9上端连通汽室，排污双套管的另一端通反应器下部三通底端，并通过一根长40?50mm管子与排污膨胀槽16连通，由此，水室17中的水从排污内管10流向三通底端，通过连接管排至排污膨胀槽16，一部分水受排污外套管9外反应热气加热汽化，升到上部汽室18 ;当蒸汽压力大于反应压力时,蒸汽也可进入集气管8与反应气混合，参与下一层的反应。
[0028]所述下管板以下为触媒筐，装满触媒，换热双套水管7伸入触媒层内。触媒筐筒体有许多通气小孔。
[0029]反应过程和水汽循环过程是:未反应气从下部三通进入内外环隙由下至上经触媒小孔径向通过触媒层反应并放出热量，被水管内沸水吸收汽化为蒸汽。反应后气热经中心集气由上而下，经下部出反应器。
[0030]预热给水连续加入到汽包，汽包内的沸水由从下降管进入水室，再进入众多内水套管，由上而下流到底部，折反被外管外的加热变为蒸汽，由下而上升到汽室，再经上升管，进入汽包，蒸汽由上部引出送往蒸汽管网，水下降管加热，如此不停地循环。
[0031]给水中含有Ca2+、Mg2+、Si032'P03-4在水被不断蒸发后，水中离子浓度增高，成为垢物，如果不及时排除，沉淀集结于水管内，会影响传热，甚至堵塞。
[0032]锅炉给水通常会加入磷酸盐，炉水pH > 10时，与Ca2+、Mg2+ S1广形成一种不粘附在传热表面的水渣，
[0033]10 Ca2+ + 6 PO3、+ 2HCT — Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 I
[0034]3Mg2+ + 2 S132' + 2HCT — 3Ma02Si022H20 I
[0035]当水温较低、H0_不够(Ph=7.5?8)时磷酸盐与钙盐生成坚硬的一次水垢Ca3 (PO4) 2，当炉水P03_4浓度较高，同时Si032_较低时，可能生成二次坚硬水垢Mg3 (PO4) 2
[0036]循环水沉淀物最多的部位是系统的最底处，俗称“海底”，在海底排污，排水最少，
除垢量最多。
[0037]本实用新型的海底排污装置是触媒筐筒中心有三套管，最中心的为排污内管10，其两端均未封堵，上端焊在装料筒盖板3上，下端敞开，伸到上填料13以上；排污内管10外为排污外套管9，排污外套管9的下端未封堵，伸入下填料14以下，排污外套管9的上端封堵，并有4?6根小管，各细管的一端焊在排污外套管上，各细管的另一端通过装料筒伸入汽室。如此将排污外套管悬挂在下管板上，最外为集气管8，其上有许多小孔。
[0038]在下部三通最底部引出一根40?50mm管子，与一承压容器排污膨胀槽16连接，管子上装(V1/V2)两个串接的齿条式、摆动式快开排污阀15，一个做调节排水量用，一个常开，做安全备用(防止其中一个渗漏)。海底排污间隔进行，每日一次或两天一次。
[0039]本实用新型的海底排污装置，应用于CO变换反应
[0040]CO + H2O — CO2 + H2 + Q
[0041]该反应器具有上下两个反应层，上层为悬挂双套水管换热等温反应段，下层为绝热反应段，从上层来的反应气需深度变换时，需补加一定量蒸汽。
[0042]将排污外套管9上端钻少量针孔，当工艺反应压力 < 蒸汽压力时，蒸汽从此喷出，如图2所示，经过上触媒层反应的热气，进入集气管8内，从针孔喷出的蒸汽，与从集气管8出来的反应气混合，增加蒸汽/反应气，并使气体温降低，从集气管8下端进入下一段径向触媒层继续反应，使变换气中剩余CO更少，实现深度变换。反应后的变换气从下部两封头环隙流向中心，从下部三通出炉，同时从内排污管下来的污水污垢物，沉积于底部被定期排出。
[0043]本装置实现了补加蒸汽提高变换率和排污的双功能复合作用。
[0044]实施例2
[0045]本实用新型可用于高温气体热回收产生高压蒸汽废锅的海底排污，如图3所示为一高温气换热废锅，它由外壳、双套管水汽系统组成，水汽系统包括上下管板、众多双套水管、汽包组成。
[0046]高温气(如裂化气、转化气)温度900°C?1200°C，从下部进入上升，扫过双套管，水管内沸水吸热而汽化，蒸汽上升至汽包，管外工艺气温度下降至350°C，从上部两处出口，
[0047]如图2所示例相似，中心设置一双套(海底)排污管，内管焊在上管板上，外管焊在下管板上。内管伸至距外管底部38mm左右，外管伸至三通，距底部10mm左右。外套管不钻孔，水管外没有触媒，没有化学反应，是纯换热废锅。
[0048]上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
【权利要求】
1.一种具有排污补汽装置的换热反应器，包括外壳(11)、内筒(12)、汽包(I)、上管板(2)、下管板(6)、集气管(8);所述上管板(2)与外壳(11)之间形成与汽包(I)连通的水室(17),所述上管板(2)、下管板(6)与外壳(11)之间形成汽室(18)，该汽室(18)通过管道与汽包(I)相连，在上管板(2)与下管板(6)之间设有装料筒(5);内装触媒的所述内筒(12)内设有多根换热双套水管(7)，该换热双套水管(7)的内管顶端与所述水室(17)连通，该换热双套水管(7)的外套管顶端与所述汽室(18)连通；所述集气管(8)上段壁面上开有多个集气孔，该集气管(8)上段穿过所述内筒(12)和外壳(11)并与出气管相连；其特征是；所述集气管(8)内装有由排污内管(10)和排污外套管(9)组成的排污双套管；所述外壳(11)底部装有由上填料(13)和下填料(14)隔开的三通，所述排污内管(10)顶端与所述水室(17)连通，该排污内管(10)底端位于上填料(13)以上，所述排污外套管(9)的顶端封堵，该排污外套管(9)的封堵端上装有多根细管,各细管的顶端伸入汽室(18)内，该排污外套管(9)的底端深入下填料(14) 以下，并通过管道与排污膨胀槽(16)连通。
2.根据权利要求1所述的具有排污补汽装置的换热反应器，其特征在于，当管外反应气压力小于管内水汽混合物压力时，所述排污外套管(9 )上端开设有蒸汽孔。
3.根据权利要求1所述的具有排污补汽装置的换热反应器，其特征在于，所述内筒(12)内的触媒被一个隔板分为上触媒层(20)和下触媒层(21 )，其中所述换热双套水管(7)的底端位于隔板上方；所述上触媒层(20)外侧的内筒(12)壁面开有进气孔。
4.根据权利要求1所述的具有排污补汽装置的换热反应器，其特征在于，所述排污外套管(9)的封堵端上的细管为4-6根。
5.根据权利要求1所述的具有排污补汽装置的换热反应器，其特征在于，所述排污外套管(9)与排污膨胀槽(16)连通的管道上装有两个串联的齿条摆动式快开排污阀(15)。
6.一种具有排污补汽装置的高温气换热废锅，包括外壳(11)、汽包(I)、上管板(2)、下管板(6);所述上管板(2)与外壳(11)之间形成与汽包(I)连通的水室(17)，所述上管板(2 )、下管板(6 )与外壳(11)之间形成汽室(18 )，该汽室(18 )通过管道与汽包(I)相连；所述外壳(11)内设有多根换热双套水管(7)，该换热双套水管(7)的内管顶端与所述水室(17)连通，该换热双套水管(7)的外套管顶端与所述汽室(18)连通；其特征是；所述外壳(11)内还装有由排污内管(10)和排污外套管(9)组成的排污双套管；所述外壳(11)底部装有排污三通(19)，所述排污内管(10)顶端与所述水室(17)连通，该排污内管(10)底端位于排污外套管(9)底端之上，所述排污外套管(9)的顶端封堵，该排污外套管(9)的封堵端上装有多根细管，各细管的顶端伸入汽室(18)内，该排污外套管(9)的底端伸入排污三通(19 )内，并通过管道与排污膨胀槽(16 )连通；所述外壳(11)底部设有高温气入口，所述外壳(11)中部设有降温气出口 ；所述汽包(I)连接有给水管。
7.根据权利要求6所述的具有排污补汽装置的高温气换热废锅，其特征在于，当管外反应气压力小于管内水汽混合物压力时，所述排污外套管(9 )上端开设有蒸汽孔。
8.根据权利要求6所述的具有排污补汽装置的高温气换热废锅，其特征在于，所述排污外套管(9)的封堵端上的细管为4-6根。
9.根据权利要求6所述的具有排污补汽装置的高温气换热废锅，其特征在于，所述排污外套管(9)与排污膨胀槽(16)连通的管道上装有两个串联的齿条摆动式快开排污阀(15)。
10.根据权利要求6所述的具有排污补汽装置的高温气换热废锅，其特征在于，所述排污外套管(9)距离排污三通(19)底端80mnTl20mm ;所述排污内管(10)底端距离排污外套管(9)底端30mm~4 5_。
【文档编号】F24J1/00GK203853074SQ201420225057
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】谢定中 申请人:湖南安淳高新技术有限公司