专利名称：一种反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学工业高温反应热回收利用装置；进一步是指反应器、废热锅炉、蒸汽过热器三合一装置，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：
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，为提高蒸汽的应用效率，要把该饱和蒸汽再加热为过热蒸汽，另要配置蒸汽过热器，这样需要很长高温连接管道，占用地面面积和空间，三个单独装备耗用贵重金属材料多，管控难。传统的废热锅炉传热管采用“U”形管，多根管子焊在同一块管板上，中间用隔板分成冷、热两室。管板温差大，热应力大而变形损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，即集成反应器、废热锅炉、蒸汽过热器为一体，可显著节省贵重材料和投资，通过特定结构避免同一块管板温度不同产生温差应力而变形，并方便检查与检修，还提高热回收率5 % 8 %。本发明的技术方案是，所述反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置包括反应器和废热锅炉壳体，其结构特点是，所述废热锅炉壳体的一端设有高压段，该高压段包括外端设有高压法兰盖的高压筒体，高压筒体另一端是与废热锅炉壳体邻接的厚管板；高压筒体内设有分气盒，连接管的一端经分气盒一侧的分气盒盖同分气盒内腔连通，该连接管的另一端同反应器的反应气出口连通，分气盒另一侧为薄管板；该薄管板与所述高压筒体另一端的厚管板之间的高压筒体腔体为冷气室，冷气室设有反应气出口 ；废热锅炉壳体内分成使水受热蒸发为饱和蒸汽的饱和段和将饱和蒸汽高温加热为过热蒸汽的过热段，所述饱和段与过热段由轴向隔板和与厚管板相对的径向隔板分隔，径向隔板与厚管板之间的空间为饱和段，饱和段与过热段经轴向隔板上设有除沫丝网的连通口相连通，过热段设有过热蒸汽出口，饱和段设有进水口 ；废热锅炉壳体内设有多组三套管；每组三套管由外套管、装在外套管中的双内套管组成，外套管与双内套管之间均有环隙；多组较长的三套管通过饱和段和过热段且穿过径向隔板的外套管的封闭端位于过热段中，多组较短三套管位于饱和段中，各外套管的另一端固定在厚管板的管孔中并同冷气室连通，双内套管的一端同分气盒的薄管板连接并同分气盒内腔连通，双内套管的另一端位于外套管的封闭端且与该封闭端之间有间隙。以下对本发明做出进一步说明。参见图1，本发明装置的工作原理是，产生放热化学反应的反应器23产生的温度很高的反应气从该反应器底部进入高压段的分气盒(热气室)6，进入双内套管13中，并如图1所示从左至右到达右端，然后折向进入外套管12与双内套管13的环隙中，由图1所示的从右至左运行到左端的冷气室27，再从反应气出口 1送出；另一方面，水(例如，已预热脱盐水)从进水口 3进入饱和段，同外套管12换热产生饱和蒸汽，饱和蒸汽上升通过除沫丝网15，进入过热段，被该过热段中的外套管12内高温热气加热成过热蒸汽，由上部过热蒸汽出口 20引出。本发明装置高压段的连接管(高温反应气进口)可与反应(合成)器(塔)直联， 也可与热管线连接。本装置的较短三套管水平设置在饱和段，较长三套管水平穿过饱和段和过热段， 双内套管只起导向作用，没有换热作用。因此从双内套管出来的热气温度最高。本发明装置产生饱和蒸汽的废热锅炉和加热饱和蒸汽的过热器是一个整体，该整体和反应器(放热化学反应器)下部三通直接相连。本发明装置有两块独立的管板，薄管板5两侧由于为同一反应气体而压差小，管板较簿；厚管板11两边分别为高压的反应气与中压的饱和蒸汽，两边侧压差大，管板较厚。本发明装置中，可将三套管总数45% 50%的三套管设置为较长三套管；较长三套管通过径向隔板16，径向隔板16的管孔与相应外套管之间加密封填料25，并用锁紧螺母 M压紧密封填料25 ；在该三套管束受温度影响能顺利伸缩时，径向隔板16的管孔中用锁紧螺母23压紧的密封填料25可阻挡饱和段的水不能穿渗而漏至过热段。本发明装置需要检查时，可拆开高压法兰盖8、连接管法兰10、分气盒的薄管板5 与高压筒体固定圈5-1的连接螺栓，把薄管板5与双内套管平移出筒体外，直观检查焊在厚管板11上的外套管12焊缝是否渗漏。本发明装置在反应气通气量相同时，饱和段(蒸发段)热负荷大，过热段热负荷小，故饱和段长，过热段短。本发明装置设有两块独立的管板，厚管板11是耐受温度< 300°C及受高压(两边压差IOMpa左右)管板，管板很厚(约400mm以上)，采用牌号IOMoWVnNb或USiMJNb的金属材料制作；薄管板5耐受温度> 400°C，但两边压差很小，管板较簿，可采用牌号12C,2M。1R 的金属材料。本发明装置的外套管12、双内套13管分别焊(联结)在两块独立管板上(即外套管12焊在厚管板11和双内套13管活接在簿管板5上)，各承受不同温度工况，有效避免了同一块管板温度不同产生温差应力而变形。本发明装置在饱和段(废热锅炉)和过热段(蒸汽过热段)之间设有除沫丝网 15，可保持饱和蒸汽的干燥。本发明装置采用三重套管替代传统“U”形管，既使长管能自由伸缩，气体又能按工艺要求轻松折向。本发明装置的废热锅炉可产生各种压力蒸汽，最高可达lOOMpa。本发明装置的废热炉锅与蒸汽过热器因反应气不同，可不同反应器联结，单独使用。由以上可知，本发明为一种反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，即集成反应器、废热锅炉、蒸汽过热器为一体，可显著节省贵重材料(节约1/3)和投资，通过特定结构避免同一块管板温度不同产生温差应力而变形，运行安全可靠；内双套管可单独取出或连同薄管板平移拉出，方便检查与检修；三合一集成一体，减少了暴露大气中热容器面积，可提高热回收率5% 8% ；三合一集成一体可减少30%占地面积。
图1是本发明一种实施例结构示意图；图2是图1中径向隔板与外套管之间动密封结构示意图；图3是图1中固定管架与三套管的支撑结构示意图。在图中1-反应气出口，2-高压简体，3-进水口，
4-弹簧支座，5-簿管板，6-分气盒，
7-连接管，7-1-软管，8-高压法兰盖，
8-1-高压联结法兰，9-反应气进口，10--连接法兰，
11-厚管板，12--外套管，13--双内套管，
14-轴向隔板，15--除沫丝网，16--径向隔板，
17-密封填料，18--折流板，19--废热锅炉壳体，
20-过热蒸汽出口，21--固定管架，23--反应器(塔)，
24-锁紧螺母，25--密封填料，27--冷气室，
28-饱和段，29--过热段。
具体实施例方式实施例1 如图1所示，反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置包括反应器23和废热锅炉壳体19 ；所述废热锅炉壳体19的一端设有高压段，该高压段包括外端设有高压法兰盖8的高压筒体2，高压筒体2另一端是与废热锅炉壳体19邻接的厚管板11 ；高压筒体 2内设有分气盒6，连接管7的一端经分气盒6—侧的分气盒盖同分气盒6内腔连通，该连接管7的另一端同反应器23的反应气出口连通，分气盒6另一侧为薄管板5 ；该薄管板5与所述高压筒体2另一端的厚管板11之间的高压筒体腔体为冷气室27，冷气室27设有反应气出口 1 ；废热锅炉壳体19内分成使水受热蒸发为饱和蒸汽的饱和段观和将饱和蒸汽高温加热为过热蒸汽的过热段四，所述饱和段观与过热段四由轴向隔板14和与厚管板11 相对的径向隔板16分隔，径向隔板板16与厚管板11之间的空间为饱和段观，饱和段观与过热段四经轴向隔板14上设有除沫丝网15的连通口相连通，过热段四设有过热蒸汽出口 20，饱和段观设有进水口 3 ；废热锅炉壳体19内设有多组三套管；每组三套管由外套管 12、装在外套管12中的双内套管13组成，外套管12与双内套管13之间均有环隙，多组较长的三套管通过饱和段观和过热段四且穿过径向隔板16的外套管的封闭端位于过热段 29中，多组较短三套管位于饱和段观中，各外套管12的另一端固定在厚管板11的管孔中并同冷气室27连通，双内套管13的一端同分气盒6的薄管板5连接并同分气盒6内腔连通，双内套管13的另一端位于外套管12的封闭端且与该封闭端之间有间隙而可在外套管 12内自由伸缩。本发明装置中，三套管总数一半的三套管为较长三套管，较三套长管穿过径向隔板16，如图1所示，较长三套管在径向隔板16以左部分为饱和段，穿过部分(径向隔板16 以右)部分成为过热段。三套管总数另一半为较短三套管，较短短管只布置于饱和段。
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耐高温的连接管7为直角形，中间有一段为软管(或膨胀节)7-1，软管与连接管用法兰连接。本发明装置的三套管在饱和段内用至少一付固定管架21固定，如图3所示，以防管子振动损坏。过热段四中设有最少一块过热蒸汽折流板18。在薄管板5的管孔中加入填料圈，其上用压紧螺母密封，使双内套管13与薄管板 5之间为可拆卸的活接结构(非焊接)；需要检查时，每根双内套管13可单独取出。本发明装置的反应器23经底部三通法兰与高压筒体2上部高压联结法兰8-1联结。本发明装置的废热锅炉壳体19下部可设置一个或二至四个弹簧支座4，对其支承；弹簧支座4下有支承小车轮，检查检修时可折开高压联结法兰8-1，将废热锅炉蒸汽过热器移出反应器支承柱以外。产生放热化学反应的反应器23可另设四个支承柱的专门支座，本发明装置的高温反应气进口 9安装在四个支承柱之内，与塔底直连。实施例2 装置结构同实施例1，用于在氨合成工业中，合成塔(反应器23)出口气温度455 460°C，从本发明装置高压端进入分气盒6，折向进入内双套管13，如图1所示自左至右，到右端折向，进入外套管12，在该外套管中如图1所示从右至左，到达左端的冷气室27，温度降至270 280°C，再从冷气室27的下端的气体出口 1送出本装置。已预热脱盐水由进水口 3进入废热锅炉(饱和段28)，受热产生压力为3. 9 5. OMpa、温度为250 ^5°C的饱和蒸汽，上升通过除沫丝网15，进入右端过热段四，被该段中的三套管内高温热气加热成温度420°C 430°C过热蒸汽，由装置上部的过热蒸汽输出口 23引出。薄管板5工作温度400 460°C，两侧几乎无压差，板厚度50mm ；厚管板11工作温度270 280°C，两侧压差IOMpa左右，板厚度480mm ；薄管板5采用金属材料12Cr2MolR，厚管板11采用IOMoWVNb或12SiMoVNb的金属板材制作。实施例3 装置结构同实施例1，用于在氨合成工业中，合成塔(反应器23)出口气温度370 395°C，从本发明装置高压端进入分气盒6，折向进入内双套管13，如图1所示自左至右，到右端折向，进入外套管12，在该外套管中如图1所示从右至左，进入左端的冷气室27，温度降至 270°C，再从冷气室27的下端的气体出口 1送出本装置。已预热脱盐水由进水口 3进入废热锅炉(饱和段观)，受热产生压力为3.9Mpa、温度为250°C的饱和蒸汽，上升通过除沫丝网15，进入右端过热段四，被该段中的双套管内高温热气加热成温度350°C 370°C过热蒸汽，由装置上部的过热蒸汽输出口 23引出。薄管板5工作温度370 395 °C，两侧几乎无压差，板厚度50mm，厚管板11工作温度270°C，两侧压差IOMpa左右，板厚度480mm ；薄管板5采用ICrlSNiOTi,厚管板11采用IOMoWVNb或12SiMoVNb的金属板材制作。
权利要求
1.一种反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，包括反应器23和废热锅炉壳体19 ；其特征是，所述废热锅炉壳体19的一端设有高压段，该高压段包括外端设有高压法兰盖8的高压筒体2，高压筒体2另一端是与废热锅炉壳体19邻接的厚管板11 ；高压筒体2内设有分气盒6，连接管7的一端经分气盒6 —侧的分气盒盖同分气盒6内腔连通，该连接管7的另一端同反应器23的反应气出口连通，分气盒6另一侧为薄管板5 ；该薄管板5与所述高压筒体2另一端的厚管板11之间的高压筒体腔体为冷气室27，冷气室27设有反应气出口 1 ； 废热锅炉壳体19内分成使水受热蒸发为饱和蒸汽的饱和段观和将饱和蒸汽高温加热为过热蒸汽的过热段四，所述饱和段观与过热段四由轴向隔板14和与厚管板11相对的径向隔板16分隔，径向隔板板16与厚管板11之间的空间为饱和段洲，饱和段观与过热段四经轴向隔板14上设有除沫丝网15的连通口相连通，过热段四设有过热蒸汽出口 20，饱和段观设有进水口 3 ；废热锅炉壳体19内设有多组三套管；每组三套管由外套管12、装在外套管12中的双内套管13组成，外套管12与双内套管13之间均有环隙，多组较长的三套管通过饱和段28和过热段四且穿过径向隔板16的外套管的封闭端位于过热段四中，多组较短三套管位于饱和段观中，各外套管12的另一端固定在厚管板11的管孔中并同冷气室 27连通，双内套管13的一端同分气盒6的薄管板5连接并同分气盒6内腔连通，双内套管 13的另一端位于外套管12的封闭端且与该封闭端之间有间隙。
2.根据权利要求1所述反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，其特征是，废热锅炉壳体19下部设置一个或二至四个弹簧支座4，弹簧支座4下有支承小车轮。
3.根据权利要求1所述反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，其特征是，在薄管板5 的管孔中加入填料圈，用压紧螺母密封，使双内套管13与薄管板5之间成为可拆卸的活接结构。
4.根据权利要求1所述反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，其特征是，过热段四中设有最少一块折流板18。
5.根据权利要求1所述反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，其特征是，三套管在饱和段内用至少一付固定管架21固定。
6.根据权利要求1所述反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，其特征是，较长三套管通过径向隔板16，径向隔板16的管孔与相应外套管之间加密封填料25，并用锁紧螺母M 压紧密封填料25。
全文摘要
一种反应器废热锅炉蒸汽过热器三合一装置，为化工高温反应热回收利用装置；它包括高压筒体，废热锅炉壳体中的饱和段和过热段。饱和段有进水口，过热段有过热蒸汽出口；饱和段和过热段经除沫丝网连通，废热锅炉壳体一端高压筒体内有分气盒和冷气室，反应热气经分气盒进入三套管冷却后集于冷气室出口；较长三套管通过饱和段并延伸到过热段，较段三套管位于饱和段中；外套管一端焊在高压段一端厚管板上；通过特定结构避免同一块管板温度不同产生温差应力而变形损坏；装置可显著节省贵重材料和投资，可提高热回收率。
文档编号F22B1/16GK102261638SQ20111013193
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者谢定中 申请人:湖南安淳高新技术有限公司