本实用新型涉及一种合成氨换热式转化炉和二段炉夹套水循环利用系统，属于合成氨设备技术领域。
背景技术：
氮肥厂合成氨工艺总流程为：来自长输管线的天然气首先进入天然气配气站，天然气在配气站进行缓冲及调压后进入合成氨装置的常温脱硫系统，然后通过天然气压缩，高温脱硫，换热式一段蒸汽转化、二段富氧空气转化，一氧化碳高、低温变换，改良热钾碱法脱碳，甲烷化深度净化去除残余的CO和CO2，合成气压缩，14.0MPa下氨合成，冷冻分离，最终得到产品液氨。
合成氨装置造气工序实行的是换热式转化工艺，即是通过向天然气里面加入蒸汽，混合加热后进入换热式转化炉反应生成CO、CO2、H2，部分未反应的天然气和反应后生成的CO、CO2、H2一起进入二段炉，与从空气压缩机来的富氧空气混合再次进行反应，此时天然气里面的甲烷基本上全部转化为CO、CO2、H2，反应后的气体经过转化锅炉换热后再进入变换工序。造气工序主要设备是换热式转化炉和二段炉，由于天然气、蒸汽和空气在二段炉和换热式转化炉里面反应会产生1000℃左右的高温，而设备材质是16MnR，无法承受这么高的温度。为解决此问题，设计上是这样实现的：在设备里面内衬耐火材料，设备壳体外增加一层普通碳钢做的外夹套，夹套里面加入脱盐水，脱盐水吸收壳体外传的高温热量，部分脱盐水被加热成低压蒸汽从夹套顶部放空排掉，未产生蒸汽的脱盐水通过夹套顶部的高位溢流回出来至收集水槽或直接排放，脱盐水把设备壳体的热量全部带走，从而确保设备的生产安全，但是在现有的工艺中，脱盐水或水蒸气中的热量均被大量浪费掉，不利于节能环保。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种合成氨换热式转化炉和二段炉夹套水循环利用系统，充分回收利用换热式转化炉和二段炉的夹套水和水蒸气的余热。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种合成氨换热式转化炉和二段炉夹套水循环利用系统，包括换热式转化炉和二段炉，所述换热式转化炉和二段炉外均设置夹套，在夹套的底部设置脱盐水进口，在夹套的上部设置脱盐水出口，所述换热式转化炉和二段炉的夹套的顶部设置水蒸汽出口，其特征在于：所述换热式转化炉和二段炉的夹套的脱盐水进口分别通过管道与夹套水泵的出水口相连，所述夹套水泵的进水口通过管道与夹套水槽相连，所述换热式转化炉和二段炉的夹套的脱盐水出口通过管道与收集水槽连通，所述收集水槽通过管道与第一换热器的热水进口相连，所述第一换热器的冷空气进口与空气压缩机相连，所述第一换热器的冷水出口通过管道与第一水冷器相连，所述第一水冷器的出口通过管道与夹套水槽连通；
所述换热式转化炉和二段炉的夹套的水蒸气出口分别通过管道与第二换热器的蒸汽进口相连，所述第二换热器的冷空气进口连接到空气压缩机，所述第二换热器的水出口与第二水冷器的进水口相连，所述第二水冷器的出水口通过管道与蒸汽冷凝液槽相连，所述第一换热器和第二换热器出来的加热后的空气去蒸汽加热器被继续加热后进入二段炉反应。
在上述方案中：所述蒸汽冷凝液槽内的蒸汽冷凝水通过蒸汽冷凝液泵输送到锅炉，作为锅炉补水使用。
采用上述方案，脱盐水将换热式转化炉和二段炉的热量带走，与此同时，脱盐水本身被加热至90-100℃，一部分变成水蒸气从夹套的顶部出来，通过第二换热器将热量传递给来自空压机的空气，对空气进行预热，预热后的空气去蒸汽加热器被继续加热，加热后的空气进入二段炉反应。被冷凝的水蒸气再次经过第二水冷器被循环水冷却，最后被收集，因为蒸汽冷凝水的水质好，可作为锅炉补水用。
没有变为蒸汽的脱盐水从夹套的上部的脱盐水出口溢流出来，进入收集水槽，然后进入第一换热器，在第一换热器，脱盐水被冷却至40-50℃，同时，将来自空气压缩机的空气加热，加热后的空气去蒸汽加热器被继续加热，加热后的空气进入二段炉反应。脱盐水则进入第一水冷器，被循环水冷却后回到夹套水槽，继续循环冷却换热式转化炉和二段炉。
在上述方案中：为了便于控制整个系统，所述换热式转化炉和二段炉的夹套的脱盐水进口与夹套水泵相连的管道上、夹套水泵与夹套水槽相连的管道上均设置有阀门，所述换热式转化炉和二段炉的夹套的脱盐水出口与收集水槽相连的管道上、收集水槽与第一换热器相连的管道上、第一换热器与第一水冷器相连的管道上、第一水冷器与夹套水槽相连的管道上也均设置有阀门。所述换热式转化炉和二段炉的夹套的水蒸气出口与第二换热器相连的管道上设置蒸汽阀门，所述第二换热器与第二水冷器相连的管道上、所述第二水冷器与蒸汽冷凝液槽相连的管道上均设置有阀门。
有益效果：本实用新型设计合理，结构简单，通过换热器充分利用夹套水和水蒸气的余热对反应空气进行预热，节能环保。
附图说明
图1为本实用新型的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
实施例1，如图1所示：本实用新型的合成氨换热式转化炉和二段炉夹套水循环利用系统由换热式转化炉1、二段炉2、夹套水泵3、夹套水槽4、收集水槽5、第一换热器6、第一水冷器7、第二换热器8、第二水冷器9、蒸汽冷凝液槽10、蒸汽冷凝液泵11、阀门12、蒸汽阀门13等部件组成。
换热式转化炉1和二段炉2外均设置夹套，在夹套的底部设置脱盐水进口，在夹套的上部设置脱盐水出口，换热式转化炉1和二段炉2的夹套的顶部设置水蒸汽出口，换热式转化炉1和二段炉2的夹套的脱盐水进口分别通过管道与夹套水泵3的出水口相连，夹套水泵3的进水口通过管道与夹套水槽4相连，换热式转化炉1和二段炉2的夹套的脱盐水出口通过管道与收集水槽5连通，收集水槽5通过管道与第一换热器6的热水进口相连，第一换热器6的冷空气进口与空气压缩机相连，第一换热器6的冷水出口通过管道与第一水冷器7相连，第一水冷器7的出口通过管道与夹套水槽连通。
换热式转化炉1和二段炉2的夹套的水蒸气出口分别通过管道与第二换热器8的蒸汽进口相连，换热式转化炉1和二段炉2的夹套的水蒸气出口与第二换热器8相连的管道上设置蒸汽阀门13，第二换热器8的冷空气进口连接到空气压缩机，第二换热器8的水出口与第二水冷器9的进水口相连，第一水冷器7和第二水冷器9的冷却水来自循环水系统。第二水冷器9的出水口通过管道与蒸汽冷凝液槽10相连，蒸汽冷凝液槽10内的蒸汽冷凝水通过蒸汽冷凝液泵11输送到锅炉，作为锅炉用水使用。第一换热器6和第二换热器8出来的加热后的空气去蒸汽加热器被继续加热，加热后作为反应气进入二段炉反应。
换热式转化炉1和二段炉2的夹套的脱盐水进口与夹套水泵3相连的管道上、夹套水泵3与夹套水槽4相连的管道上均设置有阀门12，换热式转化炉1和二段炉2的夹套的脱盐水出口与收集水槽5相连的管道上、收集水槽5与第一换热器6相连的管道上、第一换热器6与第一水冷器7相连的管道上、第一水冷器7与夹套水槽4相连的管道上也均设置有阀门12。第二换热器8与第二水冷器9相连的管道上、第二水冷器9与蒸汽冷凝液槽10相连的管道、蒸汽冷凝液槽10与蒸汽冷凝液泵11相连的管道上均设置有阀门12。
本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。