一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构的制作方法

本技术属于化工设备，具体涉及一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构。

背景技术：

1、转换气蒸汽发生器是石油化工装置中的核心设备，广泛应用在合成氨、甲醇装置及制氢装置中。发生器的操作工况极为苛刻，含有氢气、一氧化碳等还原性组分在800℃～1050℃的高温下进入发生器，必须在管程高温入口端的管板处设置特殊的高温保护装置，才能保证设备的长周期、安全、稳定运行。在482℃-649℃的温度范围、以及co和h2等还原性组分环境下，换热管入口端如果设计不当，会引发粉尘化腐蚀(也称金属灰化)，金属灰化反应式为：2co＝c+co2，3fe+c＝fe3c，造成低合金钢或不锈钢换热管的蚀坑、脱落和粉化；

2、同时生成物会形成设备内部污垢，加大换热管热阻降低传热效率、换热管超温等问题，最终造成设备损坏。当采用通用的标准设计计算管板时，管板厚度一般较厚，对于较厚的管板，在后壁两侧因为较大温度梯度会额外增加管板变形的温差应力，影响管板使用寿命。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：提供一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，以至少解决上述部分技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，包括设于换热管高温入口端内壁上的薄金属衬管，设于换热管高温入口端的薄管板，插接于薄金属衬管内的金属导流管，以及环绕金属导流管分布的隔热结构；薄金属衬管和金属导流管之间设有第一隔热层。

4、进一步地，金属导流管包括喇叭状导流管，以及与喇叭状导流管相连接的等内径导流管；等内径导流管插接于薄金属衬管内。

5、进一步地，薄金属衬管厚度0.5mm～1mm。

6、进一步地，薄金属衬管采用含微量al/si的602ca/690高铬镍合金材料制成。

7、进一步地，薄管板与换热管高温入口端之间采用深孔焊接固定，薄金属衬管外端伸出至换热管高温入口端外，薄金属衬管外端呈喇叭口状并且其外壁与薄管板和换热管高温入口端之间的焊接接头紧密贴合。

8、进一步地，隔热结构包括由外至内顺序分布的耐火浇注料层、轻质浇注料层和陶纤毯层，陶纤毯层与薄管板紧密贴合。

9、进一步地，耐火浇注料层与金属导流管外壁之间设有第二隔热层，第二隔热层周向包覆于金属导流管外壁上。

10、进一步地，金属导流管外壁上设有位于耐火浇注料层与轻质浇注料层之间的定位板，第一隔热层周向包覆于金属导流管外壁上并延伸至换热管高温入口端外，第一隔热层和第二隔热层通过定位板定位分隔。

11、进一步地，轻质浇注料层与第一隔热层紧密贴附，陶纤毯层与第一隔热层之间、以及薄管板与第一隔热层之间设有一层第三隔热层。

12、进一步地，第一隔热层、第二隔热层和第三隔热层均采用耐火纤维纸制成。

13、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

14、本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，可有效防止换热管高温入口端发生粉尘化腐蚀，保证换热管传热效率及使用寿命。

15、本实用新型包括薄金属衬管、薄管板、金属导流管、隔热结构和第一隔热层，薄金属衬管通过轻度贴胀方式装配于换热管高温入口端内壁上，保证薄金属衬管与换热管内壁的紧密贴合，如此可有效防止换热管高温入口端内壁产生粉尘化腐蚀，还能降低换热管内部污垢生成，保证换热管传热效率及使用寿命。

16、本实用新型薄金属衬管厚度0.5mm到1mm，采用含微量al/si的602ca/690高铬镍合金材料制成，可有效抗粉尘化，提高薄金属衬管使用寿命，降低换热管内部污垢生成，保证换热管传热效率。

17、本实用新型薄管板采用柔性的薄管板结构，其较通用标准设计计算管板极大降低管板厚度，为管壳程的温度差提供柔性补偿结构。本实用新型在薄金属衬管内插接金属导流管，薄金属衬管与金属导流管之间设采用耐火纤维纸制成的第一隔热层，使两个金属件之间不能直接接触而发生热传导，确保换热管的壁温可控且避开金属粉尘腐蚀温度。

18、本实用新型在金属导流管外周包覆隔热结构，覆隔热结构包括耐火浇注料层、轻质浇注料层和陶纤毯层，可对金属导流管起到有效隔热作用，金属导流管包括喇叭状导流管和等内径导流管，喇叭状导流管面对高温气体入口，将高温气体导入换热管并且便于金属导流管的整体固定。

技术特征：

1.一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，包括设于换热管(8)高温入口端内壁上的薄金属衬管(9)，设于换热管(8)高温入口端的薄管板(5)，插接于薄金属衬管(9)内的金属导流管(1)，以及环绕金属导流管(1)分布的隔热结构；薄金属衬管(9)和金属导流管(1)之间设有第一隔热层(7)。

2.根据权利要求1所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，金属导流管(1)包括喇叭状导流管(13)，以及与喇叭状导流管(13)相连接的等内径导流管(14)；等内径导流管(14)插接于薄金属衬管(9)内。

3.根据权利要求1所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，薄金属衬管(9)厚度0.5mm～1mm。

4.根据权利要求1所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，薄金属衬管(9)采用含微量al/si的602ca/690高铬镍合金材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，薄管板(5)与换热管(8)高温入口端之间采用深孔焊接固定，薄金属衬管(9)外端伸出至换热管(8)高温入口端外，薄金属衬管(9)外端呈喇叭口状并且其外壁与薄管板(5)和换热管(8)高温入口端之间的焊接接头(6)紧密贴合。

6.根据权利要求1所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，隔热结构包括由外至内顺序分布的耐火浇注料层(2)、轻质浇注料层(11)和陶纤毯层(4)，陶纤毯层(4)与薄管板(5)紧密贴合。

7.根据权利要求6所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，耐火浇注料层(2)与金属导流管(1)外壁之间设有第二隔热层(12)，第二隔热层(12)周向包覆于金属导流管(1)外壁上。

8.根据权利要求7所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，金属导流管(1)外壁上设有位于耐火浇注料层(2)与轻质浇注料层(11)之间的定位板(3)，第一隔热层(7)周向包覆于金属导流管(1)外壁上并延伸至换热管(8)高温入口端外，第一隔热层(7)和第二隔热层(12)通过定位板(3)定位分隔。

9.根据权利要求8所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，轻质浇注料层(11)与第一隔热层(7)紧密贴附，陶纤毯层(4)与第一隔热层(7)之间、以及薄管板(5)与第一隔热层(7)之间设有一层第三隔热层(10)。

10.根据权利要求9所述的一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，其特征在于，第一隔热层(7)、第二隔热层(12)和第三隔热层(10)均采用耐火纤维纸制成。

技术总结
本技术公开了一种转化气蒸汽发生器换热管高温端入口防护结构，解决现有技术换热管高温入口端易发生粉尘化腐蚀从而降低换热管传热效率及影响其使用寿命的技术问题。本技术包括设于换热管高温入口端内壁上的薄金属衬管，设于换热管高温入口端的薄管板，插接于薄金属衬管内的金属导流管，以及环绕金属导流管分布的隔热结构；薄金属衬管和金属导流管之间设有第一隔热层。本技术结构简单、设计科学合理，使用方便，可有效防止换热管高温入口端发生粉尘化腐蚀，保证换热管传热效率及使用寿命。

技术研发人员：李国龙,晋虹,蔡秋云,沈结
受保护的技术使用者：中国成达工程有限公司
技术研发日：20220927
技术公布日：2024/1/12