专利名称：粉体余热蒸汽发生器的制作方法
技术领域：
本发明属于利用高温粉体余热产生蒸汽的换热设备，主要是提出一种粉体余热蒸汽发生器，广泛用于石油炼制等与高温粉体有关的行业中，尤其适用于催化裂化再生器中的温度调节。
在重油催化裂化中，再生放热量经常超过反应吸热量，并且再生器温度也需要控制和调节，常利用将部分再生催化剂冷却的方法实现。本单位的专利90103413.4和92101532.1涉及此类技术。90103413.4专利中提出的气控内循环式催化剂冷却器有三个主要特征1.采用气动混合原理实现气控，即粉体循环和换热量均由气体量控制。2.粉体循环在器内完成，冷却器内设有粉体循环管，装置内的热催化剂自顶部进入冷却器，冷却后在底部进入循环管，返回容器。3.换热元件采用助片式单套管。专利92101532.1。对上述专利做了修改，主要特征在于将粉体(催化剂)循环管线移到冷却器外部，其优点是使冷却器内传热管布置更自由，有利于大型化，维修更方便。
以上两种冷却器的缺点在于1.调节范围小，特别是在低负荷区域操作困难。2.粉体循环能耗高，循环需气体压力较高，内循环需增压0.03MPA左右，外循环时通常需增压0.7WPa左右。3.内循环时影响换热管布置，维修时不宜拆装。外循环时由于衬里限制，管径较大，耗气量大，通常60％～70％气体用于维持输送。4.以上技术虽然利用了粉体气动混合原理实现气控操作，但未能解决粉体燃料段气固分层而导致的气动作用失效问题，致使该段温降很大，影响冷却器效率。
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种无换热粉体循环的粉体冷却设备，不需粉体循环用增压气，并使其具有操作范围宽，易于调节的特点，用来冷却固体颗粒，产生蒸气。
本发明提出的主要技术方案是粉体余热蒸气发生器由粉体交换器、粉体冷却器和水汽分离器三部分组成；热粉体容器内的高温粉体经粉体交换器向粉体冷却器提供热量和粉体，冷却器内热粉体在气体作用下呈流化状态被冷却器内换热管冷却。粉体交换器与粉体冷却器为上下串联设置，水汽分离器与粉体冷却器为上下同轴联体结构；粉体交换器设置有粉体气动循环通道，通过循环增加冷热粉体的交换量；粉体交换器内设置有破气节元件，其分为几排并交错排列设置。其可提高交换器下端出口粉体温度。竖向设置的粉体冷却器内设置有换热管和蒸气加热管。水汽分离器直接连接在冷却器顶部，并用作冷却器封盖。
冷却器内纵向设置换热管，作为供水管的内管上部与水汽分离器连通，其底部与作为蒸发管的外管连通。
冷却器内纵向设置蒸汽加热管，蒸汽在外管加热，在内管引出。
冷却器的下部设置流化风进口并设置气体分配器，其由两个分配量不同的分配器并联组成。
本发明提出的粉体余热蒸汽发生器其冷却器内无粉体循环，节省了循环动力，安装、维修更方便。粉体供热段设置粉体循环通道，强化供热能力；其内构件强化了粉体供给段气动作用，增强了气固接触，提高了供热温度，使装置的气控效果明显改善。双功能粉体分配器，使操作弹性增大，调节更灵敏。水汽分离器与粉体冷却器一体，结构紧凑。换热管束焊接在分离器下封头或管板上，进水管自由放置，结构简单，可用来产生蒸汽，也可用于加热蒸汽。
本发明提出的装置气耗低，操作弹性大，调节灵敏，结构简单。尤其明显降低了粉体循环用气的压力，降低了能耗。
实施例附
图1为本发明结构示意图。
附图2为图1A-A剖面图。
附图3为图1B-B剖面图。
附图4为图1C向视图。
结合附图对本发明结构加以进一步说明
如附图1所示本发明由粉体交换器7、粉体冷却器4和水汽分离器5三部分组成；热粉体容器6内的高温粉体经粉体交换器向粉体冷却器4提供热量和粉体。粉体交换器7和粉体冷却器4为上下串联设置。图中管状交换器7斜置分别与热粉体容器6和粉体冷却器4连通。粉体交换器7中设置有破气节元件8，图3，图4给出破气节元件设置示意图。其为板状结构并分为几排交错排列设置，其作用是抑制汽体聚集、增加气固接触，促进粉体交换，其可提高交换器下端出口粉体温度。粉体交换器7设置粉体气动循环通道9。图1中在粉体交换器7内设置粉体局部循环管9，循环管安装在交换器下部。粉体循环管9也可设置在粉体交换器7的外部，如图1所示结构。交换器7设置气体接管10，用以使循环气进入循环管9，把交换器下部低温粉体送回热粉体容器6，同等量的高温粉体则同时自循环管9的外通道进入冷却器4。循环管9和破气节元件8的作用是使交换器内的粉体携带更多的热量供给冷却器，提高效率。本发明的粉体冷却器4竖直安装，其内的粉体在气体作用下呈流化状态，表观气速不大于0.6M/S。冷却器4内不设任何粉体循环器件，粉体为无循环的流化床状态，即任何时间内通过冷却器同一横截面的粉体通量为零，只有气体粉体直接接触实现热量轴向传递。
本发明冷却器4下部设有流化风进口。并设有气体分配器1，它由分配量不同的分配器18和分配器19并联构成。当需要负荷小于设计值的30％时，分配器19起作用，当需要负荷为设计值的30～70％时，分配器18起作用，当需要负荷大于设计值的70％时，两分配器都起作用。本发明提出的分配器使蒸汽发生器的操作范围大大提高且在任意负荷下都易于调节。
本发明的水汽分离器5与粉体冷却器4为联体结构，水汽分离器直接连接在冷却器顶部，并用作冷却器封盖，水汽分离器5内设有除沫器11，分离出蒸汽中的水。水汽分离器下部设有进水口14，上部设有进汽口13，分别供冷相介质进入装置，产生的蒸汽在分离器顶部蒸汽出口12引出。
如图1，本发明粉体冷却器4内设置换热管2，其为单套管，内管21为供水管，外管22为蒸发管。水自内管顶部进入，经内管到达外管底部，在外管内蒸发，向上流入水汽分离器5。蒸汽加热管3为套管，蒸汽在外管加热，在内管引出。
本发明换热管的外管上端焊接在管板15上，管板15在与换热管2焊接处拔头，使换热管与管板形成对焊连接。
本发明换热管2中部和下部设有固定架16，17以防止管束震动和变形。如图2所示，本发明换热管2的内管21为自然悬挂结构，内管可自由移动，靠水汽作用自由定位，内管上部焊有支点20，用于径向限位。
权利要求
1.一种粉体余热蒸汽发生器，由粉体交换器(7)、粉体冷却器(4)和水汽分离器(5)三部分组成，本发明的特征是a.热粉体容器(6)内的高温粉体经粉体交换器(7)向粉体冷却器(4)提供热量和粉体，冷却器(7)内的热粉体在气体作用下为无循环的流化状态被冷却器冷却，即任何时间内通过冷却器同一横截面的粉体通量为零；b.粉体交换器(7)与粉体冷却器(4)为上下串联设置，粉体冷却器(4)与水汽分离器(5)为上下同轴联体结构；c.粉体交换器(7)设置有粉体气动循环通道，通过循环增加冷热粉体的交换量；d.粉体冷却器(4)的下部设置流化风进口并设置气体分配器(1)，其由两个分配量不同的分配器(18)(19)并联构成。
2.按照权利要求1所述的粉体余热蒸汽发生器，其特征是粉体交换器(7)为管状结构，其斜向设置两端分别与热粉体容器(6)和粉体冷却器(4)连通。
3.按照权利要求1所述的粉体余热蒸汽发生器，其特征是粉体交换器(7)设置的粉体气动循环通道为局部循环管(9)，循环管(9)设置在粉体交换器(7)内并位于下部位置，并设置为循环管(9)提供气体的气体接管(10)。
4.按照权利要求1所述的粉体余热蒸汽发生器，其特征是粉体交换器(7)设置的粉体气动循环通道为局部循环管(9)，局部循环管(9)设置在粉体交换器(7)的外部。
5.按照权利要求1所述的粉体余热蒸汽发生器，其特征是粉体交换器(7)内设置破气节之件(8)，其为板状结构分为几排并交错排列。
6.按照权利要求1所述的粉体余热蒸汽发生器，其特征是竖向设置的粉体冷却器(4)内设置有换热管(2)，换热管(2)为单套管；作为供水管的内管(21)为自然悬挂结构。
全文摘要
本发明属于利用高温粉体余热产生蒸汽的换热设备。其由粉体交换器、粉体冷却器和水汽分离器组成,粉体交换器与粉体冷却器为上下串联设置,粉体冷却器与水汽分离器为上下同轴连体结构;粉体交换器设置有粉体气动循环通道,通过循环通道增加冷热粉体的交换量;粉体冷却器下部设置流化风气体分配器,其由两个分配量不同的分配器并联构成。本发明提出的装置气耗低,操作弹性大,调节灵敏,结构简单。尤其明显降低了粉体循环用气的压力,降低了能耗。
文档编号F28D19/00GK1355396SQ0012936
公开日2002年6月26日 申请日期2000年11月27日 优先权日2000年11月27日
发明者石宝珍, 牛风宾, 马金虎 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司设备研究所