一种适用于二氧化碳气提法的高压二氧化碳加热器的制作方法

本发明涉及加热器技术领域，具体涉及一种适用于二氧化碳气提法的高压二氧化碳加热器。

背景技术：

现如今尿素的制造一般采用二氧化碳气提法工艺，二氧化碳气提尿素装置由以下工序组成：高压圈包括尿素合成塔、气提塔、甲铵冷凝器、高压洗涤器和高压喷射器；真空蒸发系统包括两段真空蒸发和冷凝系统，并设置了工艺冷凝液处理工序，真空蒸发后的尿液送入最终造粒工序。其主要工艺特点为在最佳氨碳比的条件下，使合成压力降到最低，同时，在合成压力下，用加热的二氧化碳气对甲铵液进行气提，分解的氨和二氧化碳在合成压力下冷凝，冷凝时候产生的热量(冷凝热)可以用来产生蒸汽，产生的蒸汽可以在后续生产阶段分解和蒸发过程中作为加热蒸汽来使用，并作为蒸汽喷射器的动力蒸汽以及提供系统保温用。为了防止合成塔排气形成爆炸性气体，而采取了将二氧化碳气体中的氢脱除的方法，即二氧化碳压缩机出口气体先经过气体加热器将气体加热，进入脱氢反应器(装有催化剂)将混合的氢脱去，然后再将气体冷却。二氧化碳气提法工艺与氨气提尿素工艺相比，气提压力较低，气提效率高，因而该工艺流程仅需低压分解，不需中压分解也能满足尿素装置生产的要求；但是现有二氧化碳加热器效率较低，热能利用率小，循环的热效率低下，不利于大规模生产需求。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于二氧化碳气提法的高压二氧化碳加热器，采用水作为加热物质，换热温差比锅炉烟气加热时小得多，减少了给水加热过程的不可逆性，提高了循环的热效率，具有结构简单，方便实用的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于二氧化碳气提法的高压二氧化碳加热器，包括壳体1，所述的壳体1一侧设置有管箱14，所述的管箱14顶部设置有二氧化碳入口13，管箱14内部分隔成上下两部分，上部分通过导向头15与壳体1内部的U型管9的一个管口相连通，下部分与U型管9的另一个管口相连通，管箱14下端安装有二氧化碳出口16；所述的壳体1的顶部靠近二氧化碳入口13处安装有蒸汽入口11，所述的壳体1底部远离二氧化碳出口16处安装有冷凝液出口20；所述的壳体1顶部远离二氧化碳入口13处设置有放空口4；所述的壳体1靠近二氧化碳出口16处安装有排液口18，所述蒸汽入口11、冷凝液出口20、放空口4和排液口18均与U型管9不连通。

所述的壳体1内的上部、中部和下部分别设置有拉杆8，所述上部与下部的拉杆8上设置有长定距管7，中部的拉杆8上设置有短定距管10，所述的长定距管7与短定距管10之间间隔设置有折流板5和导向板6。

所述的蒸汽入口11伸入壳体1的内部设置有缓冲挡板12；蒸汽入口11由对焊法兰、接管和补强圈组成，是加热器中蒸汽进入的位置。

所述的壳体1与管箱14未连通端设置有椭圆型封头2。

所述的U形管9上设置有进行支撑和定位的支撑板3。

所述的二氧化碳进气口13与管箱14由焊接方式连接。

所述的壳体1的接管处设置有补强圈21。

所述的导向头15由平面环和盲板盖组成，导向头15通过螺栓和管箱14连接，盲板是中间不带孔的法兰，供封住管道堵头用，和平面环贴合引导进入的二氧化碳气体沿着U形管流动，防止从出口处逸出；

所述的壳体1底部设置有鞍座自由端17。

本发明的有益效果：

(1)本加热器采用水作为加热物质，换热温差比锅炉烟气加热时小得多，因而减少了给水加热过程的不可逆性，提高了循环的热效率。

(2)构造简单、制造成本低、价格便宜，能混合各种不同温度的水、二氧化碳气体，提高设备使用寿命。

(3)在结构上与传统加热器相比，增大加热器U形管的传热面积，提高了热能利用率。

(4)运行监视工作量小，U形管9和导向头15将冷却液和被冷却介质相互隔离，保证加热蒸汽的凝结水回收。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明的管箱剖视图。

图3为本发明的拉杆、定距管示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示：一种适用于二氧化碳气提法的高压二氧化碳加热器，包括壳体1，所述的壳体1一侧设置有管箱14，所述的管箱14顶部设置有二氧化碳入口13，管箱14内部分隔成上下两部分，上部分通过导向头15与壳体1内部的U型管9的一个管口相连通，下部分与U型管9的另一个管口相连通，管箱14下端安装有二氧化碳出口16；所述的壳体1的顶部靠近二氧化碳入口13处安装有蒸汽入口11，所述的壳体1底部远离二氧化碳出口16处安装有冷凝液出口20；所述的壳体1顶部远离二氧化碳入口13处设置有放空口4；所述的壳体1靠近二氧化碳出口16处安装有排液口18，所述蒸汽入口11、冷凝液出口20、放空口4和排液口18均与U型管9不连通。

所述的蒸汽入口11伸入壳体1的内部设置有缓冲挡板12。蒸汽入口11由对焊法兰、接管和补强圈组成，是加热器中蒸汽进入的位置。

所述的壳体1与管箱14未连通端设置有椭圆型封头2。

所述的U形管9上设置有进行支撑和定位的支撑板3。

所述的二氧化碳进气口13与管箱14由焊接方式连接。

所述的壳体1的接管处设置有补强圈21。

所述的壳体1底部设置有鞍座自由端17。

所述的椭圆型封头2主要是对壳体1内的冷却液进行密封作用。

所述的壳体1主要起到对各个进气口、排气口以及U形管9和管箱14的支撑与连接的作用。

所述的放空口4由对焊法兰、接管和筋板焊接而成，可以在水压测试时排放空气，也可以排出需要隔离的气液；

所述的折流板5用来引导二氧化碳气体流向，延长气体在U形管9中的滞留时间，从而使气体充分加热，提高热交换效率；

所述的缓冲挡板12作用是防止蒸汽直接冲到正对入口的筒体或者其他内件，一方面避免介质冲蚀，一方面避免产生局部过热引起温差应力；

所述的鞍座自由端17负责壳体1的支撑，并且可以滑动，作用是减小设备微应变时的附加约束力，更加减小附加热应力；

所述的补强圈21增加焊接的紧密性。

如图3所示：所述的壳体1内的上部、中部和下部分别设置有拉杆8，所述上部与下部的拉杆8上设置有长定距管7，中部的拉杆8上设置有短定距管10，所述的长定距管7与短定距管10之间间隔设置有折流板5和导向板6。

所述的拉杆8用来固定折流板5和导向板6，长定距管7与短定距管10套在拉杆8上协同作用确定折流板5与导向板6的间距及位置。

如图2所示：所述的导向头15，由平面环和盲板盖组成，导向头15通过螺栓和管箱14连接，盲板是中间不带孔的法兰，供封住管道堵头用，和平面环贴合引导进入的二氧化碳气体沿着U形管流动，防止从出口处逸出；

本发明的工作原理：

本加热器适用于采用二氧化碳气提法生产尿素的高压二氧化碳加热器加热器采用圆筒形外壳，用专用钢铁铸造而成，外壳上部用焊接法兰连接管板作为蒸汽入口11，被加热的二氧化碳从二氧化碳入口13进入分隔开的管箱一侧，经过导向头15的引导再流入U型管9中，U型管9在加热器内的蒸汽空间吸收加热蒸汽的热量，由管壁传递给管内流动的二氧化碳气体，被加热的二样换碳气体经过U形管9加热最终从加热器的二氧化碳出口16流出。为了增大加热蒸汽的放热系数，在加热器内装有折流板5和汽流导向板6，它使加热蒸汽呈S型流动与管壁保持横向冲刷。最后，加热蒸汽凝结成水流到蒸汽空间的下部经过冷凝液出口20排出。导向板6除了保证汽水在加热器内更好的进行热交换外，还起着固定U形管9的作用，以减轻U形管9在运行时的振动。

为了保护蒸汽入口处管束免受蒸汽流动冲蚀而损坏，在蒸汽入口的管束前加装专门的缓冲挡板12，以分散蒸汽气流，减少冲力又可将蒸汽均匀地分配到圆筒的各个部分。为了防止被加热气体在加热器的换热管中发生汽化而引起水击，要求被加热二氧化碳气体的压力应高于加热蒸汽压力。为了保持加热器中良好的传热条件，防止加热器内U形管9及其他部件腐蚀和增强蒸汽放热效果，在加热器上必须装设放空口4，以及时排除加热器内存积的不凝结气体。