一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于烟气脱硝系统中尿素水解制氨工艺技术领域，具体涉及一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器。
【背景技术】
[0002]燃煤发电厂的煤炭燃烧伴随着大量的氮氧化物(NOx)的排放，对大气造成污染。通常采取在锅炉尾部加设烟气脱硝装置，利用选择性催化还原法(SCR)脱除烟气中的勵卩将其转化为无毒无害的氮气(N2)和水(H2O),从而达到排放要求。选择性催化还原法中所需的脱硝还原剂氨(NH3)通常有三种供给形式:液氨、氨水和尿素。其中，液氨与氨水属于危险化学品。国家在涉及液氨和氨水的储存、使用和运输过程中都有严格的法律规定。而工业用尿素为白色结晶体颗粒，不属于危险化学品范畴，便于储存和运输，不会因泄漏造成安全隐患，因此从安全与经济角度考虑，尿素制氨逐渐受到人们青睐，通过采用尿素溶液水解法来实现氨的供给。
[0003]尿素水解反应器产物气成份为NHjP CO 2和水蒸气，各成份的比例由给料尿素浓度决定，当给料尿素溶液浓度为50%时，产品气体积成份:NH3:37.5% ；C02:18.75% ;H20:43.75%。通常水解反应器的运行压力为0.7MPa、运行温度145°C，在此压力条件下，当产物气温度低于133°C时，水蒸气会发生回凝；温度低于85°C时，见13和CO2发生逆反应生成氨基甲酸铵结晶。以上工况均影响安全生产，因此产物气输送过程中，需要将输送管线做伴热保温，控制输送温度不低于150°C。
[0004]现有的常用换热器采用夹套式换热器，其中夹套管为内外双层套管，内套管输送工质，外套管为充满伴热工质空间。夹套管以伴热为目的，因此伴热蒸汽与内套管中工质的换热较少，因此对换热面积要求不高。但是水解反应器出口加热器需要在较短的输送空间内，实现产品气的温度提升，因此对加热器换热面积有较高的要求，现有换热器无法满足要求，同时为了得到较为理想和快速的换热效果，其结构均较为复杂，占用空间大，尤其是需要较长的距离，而且工作的稳定性较差，维护复杂。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种结构简单，易于加工，换热效率高的尿素溶液水解制氨反应器出口换热器。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0007]—种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，包括由外向内依次套设的外加热套管，内加热套管和中心加热管；中心加热管的一端与外加热套管和内加热套管之间的夹层连通，另一端沿径向延伸至外加热套管外部设置加热工质入口 ；内加热套管内用于被加热工质的流动加热；外加热套管和内加热套管之间的夹层，以及中心加热管内用于加热工质的流动供热；外加热套管上设置有加热工质出口。
[0008]优选的，中心加热管套管的外壁上沿轴向设置若干翘片。
[0009]优选的，中心加热管套管呈螺旋盘管设置。
[0010]优选的，由外向内依次套设的外加热套管，内加热套管和中心加热管呈同轴布置。
[0011]优选的，加热工质入口和加热工质出口的轴向位于外加热套管的同一横截面上。
[0012]进一步，加热工质入口和加热工质出口靠近被加热工质入口设置。
[0013]优选的，内加热套管两端分别设置有与系统管路连接的法兰。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0015]本实用新型所述换热器，使加热工质首先进入中心加热管，从中心加热管出来的加热工质进入夹层，完成换热的加热工质离开换热器进入水解反应器加热管束，为水解反应提供热量。水解反应产品气由三重套管加热器的中间层流过，在中心加热管和内加热套管的换热作用下，在较短的距离内实现温度的提升，充分利用了加热工质的热量；不仅结构简单，使用方便，而且占用空间小，易于加工和维护。
[0016]进一步的，通过采用翘片或是呈螺旋盘管的设置，能够增大高温去的换热面积，提高换热效率。
[0017]进一步的，通过同轴设置，能够保证换热的均匀进行，以及各工质在不同位置处压力的均衡和统一；提高换热效率的同时保证了使用的安全性和稳定性。
[0018]进一步的，通过加热工质出入口的同侧设置能够延长加热工质的热交换流程，提高了空间利用效率；同时将其靠近被加热工质入口设置增强交换温差，更好的满足了热交换的效率。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实例中所述的结构示意图。
[0020]图2为本实用新型实例中所述的设置有翘片的结构示意图。
[0021]图3为图2中A_A处的剖面图。
[0022]图中:外加热套管I，内加热套管2，中心加热管3，加热工质入口 4，加热工质出口5，翘片6，法兰7。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0024]本实用新型一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，如图1所示，包括由外向内依次套设的外加热套管1，内加热套管2和中心加热管3 ;中心加热管3的一端与外加热套管I和内加热套管2之间的夹层连通，另一端沿径向延伸至外加热套管I外部设置加热工质入口 4 ;内加热套管2内用于被加热工质的流动加热；外加热套管I和内加热套管2之间的夹层，以及中心加热管3内用于加热工质的流动供热；外加热套管I上设置有加热工质出口 5。
[0025]本优选实例中如图2所示，在中心加热管套管3的外壁上沿轴向设置若干翘片6，增加了热交换面积；或者是将中心加热管套管3呈螺旋盘管设置。其中，由外向内依次套设的外加热套管1，内加热套管2和中心加热管3呈同轴布置。并且本优选实例中，加热工质入口 4和加热工质出口 5的轴向位于外加热套管I的同一横截面上；并将加热工质入口 4和加热工质出口 5靠近被加热工质入口设置，提高了换热的距离和作用效果。通过内加热套管2两端分别设置的法兰7与系统管路连接。
[0026]本实用新型所述的加热器与系统管路通过法兰7进行连接。本优选实例以加热蒸汽作为加热工质为例进行说明。如图1所示，进行工作时，加热蒸气由加热工质入口 4首先进入中心加热管3，从中心加热管3出来的蒸汽进入外加热套管I和内加热套管2之间的夹套内，完成换热的蒸汽由加热蒸气出口 5离开换热器进入水解反应器加热管束，为水解反应提供热量。
[0027]被加热工质，本优选实例以水解反应产品气为例进行说明，由内层加热套管2中流过，也就是从内层加热套管2和中心加热管3之间的中间层流过，在中心加热管3和内部加热管2的换热作用下，在较短的距离内实现温度的提升，产品气从被加热工质出口流出。
[0028]整个过程当中，加热工质充分的在有限的空间内进行循环和放热，并且形成了中心加热，外层保温的换热结构，不仅换热均匀稳定，而且交换速度快，温度供给和调整平衡；很好的满足了产品气对换热器的要求。
【主权项】
1.一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，包括由外向内依次套设的外加热套管(I)，内加热套管⑵和中心加热管⑶；中心加热管⑶的一端与外加热套管(I)和内加热套管(2)之间的夹层连通，另一端沿径向延伸至外加热套管(I)外部设置加热工质入口⑷；内加热套管⑵内用于被加热工质的流动加热；外加热套管(I)和内加热套管⑵之间的夹层，以及中心加热管⑶内用于加热工质的流动供热；外加热套管⑴上设置有加热工质出口(5)。2.根据权利要求1所述的一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，所述的中心加热管(3)的外壁上沿轴向设置若干翘片(6)。3.根据权利要求1所述的一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，所述的中心加热管(3)呈螺旋盘管设置。4.根据权利要求1所述的一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，由外向内依次套设的外加热套管(I)，内加热套管⑵和中心加热管⑶呈同轴布置。5.根据权利要求1所述的一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，加热工质入口⑷和加热工质出口(5)的轴向位于外加热套管⑴的同一横截面上。6.根据权利要求5所述的一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，加热工质入口(4)和加热工质出口(5)靠近被加热工质入口设置。7.根据权利要求1所述的一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，其特征在于，内加热套管(2)两端分别设置有与系统管路连接的法兰(7)。
【专利摘要】本实用新型一种尿素溶液水解制氨反应器出口换热器，包括由外向内依次套设的外加热套管，内加热套管和中心加热管；中心加热管的一端与外加热套管和内加热套管之间的夹层连通，另一端沿径向延伸至外加热套管外部设置加热工质入口；内加热套管内用于被加热工质的流动加热；外加热套管和内加热套管之间的夹层，以及中心加热管内用于加热工质的流动供热；外加热套管上设置有加热工质出口。通过使加热工质首先进入中心加热管，被加热后的工质进入夹层，完成换热的加热工质离开换热器进入水解反应器加热管束，为水解反应提供热量。水解反应产品气由三重套管加热器的中间层流过，在中心加热管和内加热套管的换热作用下，在较短的距离内实现温度的提升。
【IPC分类】F28D7/10
【公开号】CN204854420
【申请号】CN201520524283
【发明人】张波, 张向宇, 向小凤, 徐宏杰
【申请人】中国华能集团公司, 西安热工研究院有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月17日