一种梅花型排管废热锅炉的制作方法

本实用新型属于化工设备技术领域，特别涉及一种梅花型排管废热锅炉。

背景技术：

废热锅炉广泛应用于多种化工工艺装置中，主要是利用高温工艺介质的热量产生蒸汽，达到节约能源的目的，以提高工艺装置的热能利用率。但由于化工装置高温高压的特点，使得废热锅炉的工艺条件非常苛刻，通常化工领域的废热锅炉均处于高温高压工况下工作，由于废热锅炉使用工况复杂，工艺条件苛刻，在运行过程中经常会出现换热管与管板焊接接头泄漏、拆卸检修困难等问题。因此是各装置中事故率较高的设备，也是比较受关注的重特大设备。我国自行设计制造的废热锅炉通常仅适用于小型装置，国外引进的大型废热锅炉，投资较高，而且由于结构较复杂，也存在检维修的问题。而且随着装置的大型化，我国自行设计制造的小型装置的废热锅炉结构已经不能适应装置大型化的要求。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单，检修方便，能耐高温高压工艺介质，且能够满足装置大型化以及保证装置连续稳定运行的废热锅炉。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种梅花型排管废热锅炉，包括管箱筒体和壳程筒体，所述管箱筒体通过管板与壳程筒体连接，在所述壳程筒体内设置有若干U型换热管，其特征在于：所述U型换热管的进口端集中布置在管板的中心部位构成高温介质入口区，所述高温介质入口区与高温介质入口连通，所述U型换热管的出口端集中布置在管板的边缘部位构成低温介质出口区，所述低温介质出口区与低温介质出口连通。

本实用新型所述的梅花型排管废热锅炉，其所述U型换热管的进口端和出口端分别通过内孔焊与管板上设置的若干管板孔连通，即所述U型换热管与管板在壳侧采用对接焊接，在与U型换热管的进口端连通的管板孔内设置有内衬管，所述内衬管一端插入管板孔内部与U型换热管端部连通，其另一端与高温介质入口连通。

本实用新型所述的梅花型排管废热锅炉，其在所述管箱筒体内设置有中心管板，在所述中心管板与管板之间设置有若干与内衬管连通的可拆卸套管，所述可拆卸套管穿过中心管板且与中心管板上连接的可拆卸内衬筒连通，所述可拆卸内衬筒与高温介质入口连通。

本实用新型所述的梅花型排管废热锅炉，其所述可拆卸内衬筒通过膨胀结构与高温介质入口连通。

本实用新型所述的梅花型排管废热锅炉，其在所述中心管板与管板之间设置有导流筒，所述导流筒与管箱筒体之间形成环形通道，所述环形通道与低温介质出口区连通，所述导流筒上设置有通孔，所述低温介质出口区流出的低温介质能流经整个管板表面。

本实用新型通过采用梅花型的布管方式，实现高温工艺介质从管板的中心进入换热管，经换热管换热后，低温工艺介质由管板的边缘换热管进入管箱并排出，即介质中心进、四周出的方式，从而整个承压管箱的设计温度可大大降低，可以降低管箱材料的档次，节省了整个设备的投资。

本实用新型与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型的高温工艺介质的入口集中在中心部位，使得入口的中心内衬筒的直径减小，便于结构的设计以及检维修的便利；同时，低温工艺介质进入管箱的环形通道，整个承压管箱的设计温度也可大大降低，可以降低管箱材料的档次，节省了整个设备的投资。

2、本实用新型的结构设计可以节省布管空间，最大限度的将换热管布满设备内，尽可能的减少设备直径，减少设备投资。

3、本实用新型可以将进口的高温工艺介质与经冷却后的低温出口介质的管接头设计分开，减少了高温介质部分管接头的数量，将易出问题的部分减少到最少。

4、本实用新型换热管的排列可以采用正方形、三角形等多种形式的排列，以满足工艺分析的需要。

5. 本实用新型采用换热管与管板特殊的内孔焊加套管结构，有效解决了高温气体对换热管与管板管接头连接的破坏，内孔焊能将管接头设置在壳侧即泡在水中，大大缓解了高温气体对焊接接头的影响。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中管接头处的放大图。

图3是本实用新型中管接头处的剖视图。

图4是本实用新型中管板上梅花型布管的示意图。

图中标记：1为管箱筒体，2为壳程筒体，3为管板，4为U型换热管，5为高温介质入口区，6为低温介质出口区,7为高温介质入口，8为低温介质出口，9为管板孔，10为内衬管，11为中心管板，12为可拆卸套管，13为可拆卸内衬筒，14为膨胀结构，15为导流筒。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-4所示，一种梅花型排管废热锅炉，包括管箱筒体1和壳程筒体2，所述管箱筒体1通过管板3与壳程筒体2连接，在所述壳程筒体2内设置有若干U型换热管4，所述U型换热管4的进口端集中布置在管板3的中心部位构成高温介质入口区5，所述高温介质入口区5与高温介质入口7连通，所述U型换热管4的出口端集中布置在管板3的边缘部位构成低温介质出口区6，所述低温介质出口区6与低温介质出口8连通。本实用新型对大型设备而言，由于换热管数量比较多，采用梅花形排管比较困难，本实用新型采用U型换热管尾部3D设计技术，使U型换热管尾部交错布置，成功解决了大型设备梅花形排管困难的问题。

其中，所述U型换热管4的进口端和出口端分别通过内孔焊与管板3上设置的若干管板孔9连通，即所述U型换热管4与管板3在壳侧采用对接焊接，在与U型换热管4的进口端连通的管板孔9内设置有内衬管10，所述内衬管10端部与U型换热管4进口端连通，在所述管箱筒体1内设置有中心管板11，在所述中心管板11与管板3之间设置有若干与内衬管10连通的可拆卸套管12，所述可拆卸套管12穿过中心管板11且与中心管板11上连接的可拆卸内衬筒13连通，所述可拆卸内衬筒13通过膨胀结构14与高温介质入口7连通。

其中，在所述中心管板11与管板3之间设置有导流筒15，所述导流筒15与管箱筒体1之间形成环形通道，所述环形通道与低温介质出口区6连通，所述导流筒15上设置有通孔，所述低温介质出口区6流出的低温介质能流经整个管板3表面，降低管板的整体温度。

本实用新型为了解决高温介质对换热管与管板管接头连接的破坏，设计了将热侧介质与冷侧介质分开，即采用梅花型排管，考虑到介质入口侧温度较高，介质具有一定的腐蚀性，换热管与管板的连接如采用一般的强度焊接结构或强度焊接加胀接结构不能满足废热锅炉苛刻的工况，因此高温段采用内孔焊，即换热管与管板在壳侧采用对接焊接，其结构连续，可进行检测，管接头抗交变载荷能力好，同时，管接头在壳侧即泡在水中，大大缓解了高温介质对焊缝的影响。同时在换热管管箱侧设计了可拆卸的套管，管板换热管管孔处设置内衬管，内衬管与套管之间采用耐高温盘根进行密封，介质通过内衬筒、换热管套管、管板进入换热管，高温介质不与主管板表面接触。当设备在使用过程中出现问题或需要检修时，可以方便的将中心管板、套管拆除，对主管板进行检修。而低温介质侧，由于介质温度比较低，换热管与管板采用内孔焊，管板孔不设置内衬管，介质经换热管直接进入管箱。

另外，本实用新型采用带膨胀节分块式可拆内筒结构，分块式可拆主要目的是方便检维修，同时考虑增加膨胀节，保证连接部件不会因零部件的膨胀差不同而产生泄漏。工艺介质入口处设置内衬筒、中心管板、套管等连接件，使高温介质通过内衬筒、中心管板和套管进入换热管换热，从而使高温介质不与管箱的主要受压元件接触，大大降低了管箱主体受压元件的设计温度，可以降低管箱材料的档次，节省了整个设备的投资。而且，内衬筒、中心管板和套管等连接件的材料可根据介质的腐蚀性、温度等工艺条件进行不同档次材料的选择。由于内件均为按压差设计，并且结构尺寸较小，因此即使采用高档次的材料，对整个设备的投资也不算高；同时，内衬筒、中心管板和套筒均采用可拆卸结构，方便检维修。

由于管箱进口介质温度比较高，内衬筒采用高合金材料，而管箱承压壳体一般采用碳钢材料，接触低温的出口气体，因此，两者间的膨胀差比较大。管箱内衬筒自身的轴向、径向的膨胀与承压钢壳间也需要协调。同时，还要兼顾中心管板的拆卸及再次安装时与内衬筒的配合、密封等结构问题，因此设计时采用在介质入口处增加波形膨胀节吸收径向膨胀，在轴向上采用虾米弯头和锥形变径段，以调节由于温差引起的膨胀问题，保证连接部件不会因零部件的膨胀差不同而产生泄漏，同时根据不同介质的流量、温度，介质物性，采用不同的介质入口尺寸。

本实用新型的梅花型排管废热锅炉在满足工艺要求的同时，具有结构简单，易加工，安装简易，密封紧密可靠，并可根据工艺装置的规模进行放大，检维修方便，设备内件不受约束，可保证设备长期运行，减少因设备泄漏等问题产生的停车减产的隐患，给工厂带来明显的经济效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。