专利名称：具有新型结构的急冷锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于乙烯裂解技术的设备，具体涉及具有新型结构的急冷锅炉。
背景技术：
裂解炉是乙烯装置的关键单元。裂解原料在裂解炉炉管中经过高温裂解后，进入急冷锅炉进行快速冷却，防止二次反应的发生，减少烯烃损失，同时将热能回收产生蒸汽。传统的急冷锅炉大多采用双套管急冷锅炉或单套管急冷锅炉。
众所周知，采用一个裂解气入口通道与多根换热元件相匹配，可以显著降低换热元件的长度以及降低制造成本。基于此，双套管急冷锅炉的结构形式如下它由多根套管式换热元件组成，其内管走裂解气，外管和内管之间的环隙走冷却介质——水汽混合物。所有换热管共用一个大的入口封头。内管和外管的两端分别与截面为椭圆形状的扁圆管连接。该形式急冷锅炉的缺点是裂解气共用一个入口通道，停留时间长，易产生二次反应，烯烃损失多，不利于裂解。在裂解气进入换热元件的局部会产生涡流或死区，形成结焦。同时由于采用多根换热元件，裂解气的分配不均现象严重，中间部位换热元件的结焦少，周边部位换热元件的结焦多。运行一段时间后，必须进行水力清焦。近年来，双套管急冷锅炉也不断改进，ZL00251218采用一种多头进料式双套管急冷锅炉，它的换热元件与原来的结构形式一样，在裂解气入口处进行了改进，它有多个裂解气入口，每个裂解气入口又分支成多个裂解气通道而后进入换热元件。该形式急冷锅炉的缺点是急冷锅炉的长度较长，每根换热内管都要配有一根换热外管来形成冷却介质的通道。同时其入口封头的结构复杂，费用昂贵。
单套管急冷锅炉的换热元件由一根内管和一根外管组成。内管走裂解气，外管和内管之间的环隙走冷却介质——水汽混合物。该形式的急冷锅炉每台只有一个换热元件，裂解炉出口炉管与急冷锅炉入口连接。虽然这种急冷锅炉不存在裂解气分配问题，也无涡流产生，但是其处理能力小，换热面积少，裂解气压力降较大。同时其换热管的管径较大，壁厚较厚，制造成本也相应较高。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构更为简单，且裂解气停留时间短、冷却迅速、无涡流产生的急冷锅炉。
本实用新型的具体结构为一种急冷锅炉，由下至上依次包括分布器、下管板、筒体、上管板、裂解气出口接管，筒体内均匀分布有多根平行的换热管，换热管管内走裂解气，换热管和筒体之间的间隙走冷却介质。
其中，分布器为一带有倒锥形过渡段的圆柱体，分布器入口与裂解炉出口相连，出口与下管板相连，同时在其内部形成一个多分支的均匀分布的裂解气输送通道，将来自裂解炉的裂解气分为多个流束；上、下管板是两个上下对应的截面为椭圆形的碗状体，下管板底部均匀分布着多个与换热管同心的凸台通道，来自分布器的裂解气输送通道伸入到凸台通道内，上管板顶部同样均匀分布有多个与换热管同心的通孔；筒体内平均分布有多根平行的换热管，每根换热管的下端与下管板管的凸台通道相连通，上端与上管板的通孔相对应。裂解气经分布器的裂解气输送通道和下管板的凸台通道流入筒体中的换热管，经过热交换后，由上管板的通孔汇集至裂解气出口接管流出。
本实用新型进一步提出，伸入到下管板凸台通道内的裂解气输送通道出口端为自由端，其壁上开有环形均布的膨胀缝；在裂解气输送通道和分布器壁之间形成一环隙，其中填充有隔热材料；下管板的一侧连有一锅炉给水接管，在最低处还设有排污检查孔；上管板的一侧连有一蒸汽出口接管。
采用本实用新型提供的急冷锅炉结构，裂解气停留时间短，冷却迅速，无涡流产生，有效抑制了裂解气的二次反应；其处理能力大，换热面积大，裂解气压力降较小；同时材料消耗量少，结构简单，节省空间，整体造价低。另一个特点是可以根据裂解炉出口炉管的排布，将多台本实用新型的急冷锅炉并联在一起形成一个大型线性急冷锅炉，处理能力更大。既可用于新建乙烯裂解装置，也适用于老裂解装置的改造。
图1为本实用新型的急冷锅炉的结构示意图。
图2为图1的A-A断面俯视图。
图3分布器的结构示意图。
图4裂解气输送通道出口端与凸台通道的位置关系图。
图5下管板的结构示意图。
图6上管板的结构示意图。
图7为多台本实用新型的急冷锅炉并联形成的大型线性急冷锅炉平面示意图。
具体实施方式
参阅图1、图2，具有新型结构的急冷锅炉1由下至上依次包括分布器3、下管板6、筒体5、上管板9、裂解气出口管17等部件，筒体内均匀分布有4根平行的换热管4，筒体两端分别有一过渡段8和过渡段10，用以与上管板9、下管板6的过渡连接，上述部件的连接均采用对接焊接。
参阅图3，其中的分布器3由入口11、倒锥形过渡段12、出口13、裂解气输送通道14。入口11的一端与裂解气出口炉管2焊接，其内径与裂解气出口炉管2的内径相同；出口13的端面与下管板6焊接；入口11、锥形过渡段12与出口13为一体结构；分布器内部，由入口11处分支出4个裂解气输送通道14，通道均匀分布在分布器出口13的横截面圆上。
参阅图4、图5、图6，本实用新型的上、下管板是两个上下对应的截面为椭圆形的碗状体，该形状能依靠其自身的挠性来吸收由于换热元件之间温度不同所产生的热膨胀差。下管板底部均匀分布着4个与换热管同心的凸台通道7，每个裂解气输送通道14伸入至与其同心的下管板6的凸台通道7内，出口端21为自由端；出口端21的通道壁上开有四条环形均布的膨胀缝24，裂解气输送通道14可在下管板6的凸台通道7内自由膨胀；裂解气输送通道14与分布器3外壁之间的环隙22中填有隔热材料18、耐热合金环板19以及陶瓷纤维20。换热管4的一端与下管板6的凸台通道7对接焊接，内径与下管板6的凸台通道7的内径相同；换热管4的另一端与上管板9的通孔采用深孔焊。
下管板的一侧连有一锅炉给水接管15，从下管板6的一侧将冷却水引入，在下管板6、过渡段8、筒体5、过渡段10、上管板9与换热管4之间形成冷却空间，冷却水与裂解气通过换热管4间壁换热后，形成水汽混合物，水汽混合物向上流动通过上管板9一侧的蒸汽出口接管16引出。裂解气则通过分布器3内部的4个裂解气输送通道14和凸台通道7进入换热管4内，最后通过与上管板9焊接的裂解气出口接管17送至下游。下管板的另一侧最低处还设有排污检查孔23，一方面可以起到间断排污作用，另一方面在急冷锅炉停车检修时，可用相应工具通过排污检查孔将沉积在下管板底部的杂质进行机械清除，以保证具有新型结构的急冷锅炉再次投入运行时急冷锅炉的冷却空间处于清洁状态。
权利要求1.具有新型结构的急冷锅炉，其特征在于由下至上依次包括分布器(3)、下管板(6)、筒体(5)、上管板(9)、裂解气出口接管(17)，其中的分布器(3)为一带有倒锥形过渡段的圆柱体，分布器入口(11)与裂解炉出口(2)相连，出口(13)与下管板(6)相连；同时在其内部形成一个多分支的均匀分布的裂解气输送通道(14)；上、下管板是两个上下对应的截面为椭圆形的碗状体，下管板(6)底部均匀分布着多个与换热管同心的凸台通道(7)，来自分布器的裂解气输送通道(14)伸入到凸台通道(7)内，上管板(9)顶部均匀分布着多个与换热管同心的通孔；筒体内平均分布有多根平行的换热管(4)，每根换热管的下端与下管板管的凸台通道(7)相连通，上端与上管板(9)通孔对应。
2.根据权利要求1所述的急冷锅炉，其特征在于伸入到下管板凸台通道(7)内的裂解气输送通道出口端(21)为自由端，壁上开有环形均匀分布的膨胀缝(24)。
3.根据权利要求2所述的急冷锅炉，其特征在于裂解气输送通道(14)和分布器(3)器壁之间形成一环隙(22)，其中填充有隔热材料(18)、耐热合金环板(19)以及陶瓷纤维(20)。
4.根据权利要求3所述的急冷锅炉，其特征在于下管板(6)的一侧连有一锅炉给水接管(15)，上管板(9)的一侧连有一蒸汽出口接管(16)。
5.根据权利要求4所述的急冷锅炉，其特征在于下管板(6)的最低处还设有排污检查孔(23)。
6.根据权利要求1所述的急冷锅炉，其特征在于根据裂解炉出口炉管的排布，可以将多台所述的急冷锅炉并联在一起。
专利摘要本实用新型涉及一急冷锅炉，其特征在于由下至上依次包括分布器(3)、下管板(6)、筒体(5)、上管板(9)、裂解气出口接管(17)，其中的分布器(3)为一带有倒锥形过渡段的圆柱体，分布器入口(11)与裂解炉出口(2)相连，出口(13)与下管板(6)相连；同时在其内部形成一个多分支的均匀分布的裂解气输送通道(14)；上、下管板是两个上下对应的截面为椭圆形的碗状体，下管板(6)底部均匀分布着多个与换热管同心的凸台通道(7)，来自分布器的裂解气输送通道(14)伸入到凸台通道(7)内，上管板(9)顶部均匀分布着多个与换热管同心的通孔；筒体内平均分布有多根平行的换热管(4)，每根换热管的下端与下管板管的凸台通道(7)相连通，上端与上管板(9)通孔对应。具有该结构的急冷锅炉，裂解气停留时间短，冷却迅速，无涡流产生，有效抑制了裂解气的二次反应；其处理能力大，换热面积大，裂解气压力降较小；同时材料消耗量少，结构简单，节省空间，整体造价低。另一个特点是可以根据裂解炉出口炉管的排布，将多台本实用新型的急冷锅炉并联在一起形成一个大型线性急冷锅炉，处理能力更大。既可用于新建乙烯裂解装置，也适用于老裂解装置的改造。
文档编号B01J8/00GK2814300SQ20052007922
公开日2006年9月6日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者李金科, 徐红兵, 康翼, 张建 申请人:中国石油化工股份有限公司, 天华化工机械及自动化研究设计院