用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统，所述用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置包括汽水分离器(1)、至少一个用于产生饱和蒸汽的蒸发器、至少一个用于过热饱和蒸汽的过热器；汽水分离器(1)设置在流化床反应器(20)外，所述蒸发器和过热器设置在流化床反应器(20)内。该用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统利用廉价的除氧水作取热工质，具有流程操作简单、可靠，工程投资少，节约电能降低装置能耗等优点。
【专利说明】用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及节能环保设备【技术领域】，具体的是一种用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，还是一种自然循环废热锅炉取热系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中，通常利用导热油作为流化床反应器取热的工质，其缺点是:1、导热油价格高，且传热系数相对较低，换热面积大，初投资增加；2、系统中需设置循环泵，耗费电能，装置能耗升高；3、取热系统中充满导热油，对系统操作要求较高，安全性较差。
实用新型内容
[0003]由于现有流化床利用导热油作为流化床反应器取热的工质存在上述缺点。本实用新型提供了一种用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统。该用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统利用廉价的除氧水作取热工质，具有流程操作简单、可靠，工程投资少，节约电能降低装置能耗等优点。
[0004]本实用新型为解决其技术问题采用的技术方案是:一种用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，包括汽水分离器、至少一个用于产生饱和蒸汽的蒸发器、至少一个用于过热饱和蒸汽的过热器；汽水分离器设置在流化床反应器外，所述蒸发器和过热器设置在流化床反应器内，汽水分离器的下降管接口通过集中下降管与所述蒸发器的下降管入口连通，汽水分离器的上升管接口通过集中上升管与所述蒸发器的汽水混合物出口连通，汽水分离器的饱和蒸汽出口接口通过饱和蒸汽出口管与所述过热器的饱和蒸汽入口连通。
[0005]所述蒸发器为内取热双套管蒸发器，内取热双套管蒸发器为套管结构，内取热双套管蒸发器包括立式蒸发管，立式蒸发管内套设有内下降管，汽水混合物出口设置在立式蒸发管的上端，立式蒸发管的下端设有封头，下降管入口设置在内下降管的上端。
[0006]立式蒸发管和内下降管均为倒L形，立式蒸发管和内下降管同轴设置。
[0007]立式蒸发管的流通面积和内下降管的流通面积的比值为1.0?3.0,内下降管的下端到立式蒸发管的内封头底部的距离和内下降管内径的比值为1.0?1.5。
[0008]所述过热器为内取热双套管过热器，内取热双套管过热器为套管结构，内取热双套管过热器包括立式过热管，立式过热管内套设有饱和蒸汽引入管，过热蒸汽出口设置在立式过热管的上端，立式过热管的下端设有封头，饱和蒸汽入口设置在立式过热管的上端。
[0009]立式过热管和饱和蒸汽引入管均为倒L形，立式过热管和饱和蒸汽引入管同轴设置。
[0010]立式过热管的半径比饱和蒸汽引入管的半径大20mm?35mm。
[0011]汽水分离器内的液位比所述蒸发器的下降管入口高5m?15m，集中下降管在水平方向的投影长度为5m?30m,集中上升管在水平方向的投影长度为5m?30m。
[0012]集中上升管上设有蒸汽混合引射器，所述过热器的过热蒸汽出口连接有压控调节阀。
[0013]一种自然循环废热锅炉取热系统，包括上述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，所述自然循环废热锅炉取热系统还包括流化床反应器，所述蒸发器和过热器设置在流化床反应器内的床层。
[0014]本实用新型的有益效果是:该用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统利用廉价的除氧水作取热工质，具有流程操作简单、可靠，工程投资少，节约电能降低装置能耗等优点。该用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置及系统是利用反应过剩热、以除氧水为工作介质，其循环系统需通过水循环核算，特别适宜于容积热负荷小的流化床反应器。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置作进一步详细的描述。
[0016]图1是用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置的结构示意图。
[0017]图2是内取热双套管蒸发器的结构示意图。
[0018]图3是内取热双套管过热器的结构示意图。
[0019]其中1.汽水分离器，2.集中下降管，3.内取热双套管蒸发器，4.蒸汽混合引射器，
5.集中上升管，6.饱和蒸汽出口管，7.内取热双套管过热器，8.外来蒸汽管，9.过热蒸汽出口管，10.压控调节阀，11.汽水混合物出口，12.下降管入口，13.立式蒸发管，14.内下降管，15.封头，16.过热蒸汽出口，17.饱和蒸汽入口，18.立式过热管，19.饱和蒸汽引入管，20.流化床反应器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置作进一步详细的说明。一种用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，包括汽水分离器1、至少一个用于产生饱和蒸汽的蒸发器、至少一个用于过热饱和蒸汽的过热器；汽水分离器I设置在流化床反应器20外，所述蒸发器和过热器设置在流化床反应器20内，汽水分离器I的下降管接口通过集中下降管2与所述蒸发器的下降管入口 12连通，汽水分离器I的上升管接口通过集中上升管5与所述蒸发器的汽水混合物出口 11连通，汽水分离器I的饱和蒸汽出口接口通过饱和蒸汽出口管6与所述过热器的饱和蒸汽入口 17连通，如图1所示。
[0021]该流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置依靠汽水分离器I与内取热蒸发器高度差及上升管与下降管的密度差的推动力形成自然循环系统。本实用新型自然循环废热锅炉取热系统，流程操作简单、可靠，工程投资少，节约电能降低装置能耗。取热工质为除氧水，汽水在取热循环系统中以自然循环的方式进行，回收反应过剩热；所述废热锅炉循环系统需通过水循环核算。
[0022]所述蒸发器为内取热双套管蒸发器3，内取热双套管蒸发器3为套管结构，内取热双套管蒸发器3包括立式蒸发管13，立式蒸发管13内套设有内下降管14，汽水混合物出口11设置在立式蒸发管13的上端，立式蒸发管13的下端设有封头15，下降管入口 12设置在内下降管14的上端，如图2所示。
[0023]即立式蒸发管13为大口径立式蒸发管13，立式蒸发管13为光管，垂直置于气一固两相流化床反应器20中，取热蒸发单元的立式蒸发管13是一个底端带有封头15的管子，立式蒸发管13内同轴设置一个内下降管14并插至立式蒸发管13的底部，冷却水自下降管入口 12引入，依靠重位差流至立式蒸发管13的底部，通过立式蒸发管13与内下降管14之间的环状空间受热并蒸发产汽，依靠集中上升管5、集中下降管2内工质的密度差推动，汽水混合物向上流动，自立式蒸发管13上端的汽水混合物出口 11引出。本实用新型的气一固两相流化床取热蒸发单元，即所述蒸发器为内取热双套管蒸发器3易实现自然循环冷却，具有节约能源、运行安全可靠、系统成熟应用广泛、结构简单及制造安装方便等优点。
[0024]立式蒸发管13和内下降管14均为倒L形，立式蒸发管13和内下降管14同轴设置。为保证内下降管14与立式蒸发管13的同心度，在内下降管14与立式蒸发管13间设几处定位板。
[0025]立式蒸发管13的流通面积和内下降管14的流通面积的比值为1.0?3.0,内下降管14的下端到立式蒸发管13的封头15内底部的距离和内下降管14内径的比值为1.0?
1.5,内径大时取小值。立式蒸发管13取热有效长度取5m?10m。
[0026]集中下降管2的流速为lm/s?2m/s,集中上升管5的流速3m/s?5m/s。在集中上升管5上设置蒸汽混合引射器4，其安装位置与汽水分离器I的高差尽可能大，且不应水平安装。蒸汽混合引射器4连接外来蒸汽管8。蒸汽混合引射器4的目的是:1、通入蒸汽引射除氧水，在开工初期以迅速达到初始的反应温度，提供初始的自然循环；2、在煮炉期间提供热源及循环动力，以达到煮炉的目的。
[0027]集中上升管5水平段有大于等于7.5o向上的倾角，便于汽水的流动，以防汽堵。集中上升管5和集中下降管2安装设计应尽量短捷、转弯顺畅、减小流动阻力，所述用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置的循环倍率为20倍?30倍以上。
[0028]封头15的形状为球形或椭圆性。因为此处容易沸腾恶化，致使选择表面积较小，耐压强度较高，制造容易的球形或椭圆形封头15。
[0029]所述过热器为内取热双套管过热器7，内取热双套管过热器7为套管结构，内取热双套管过热器7包括立式过热管18，立式过热管18内套设有饱和蒸汽引入管19，过热蒸汽出口 16设置在立式过热管18的上端，立式过热管18的下端设有封头15，饱和蒸汽入口 17设置在立式过热管18的上端，如图3所示。
[0030]立式过热管18为大口径立式过热管18,立式过热管18为光管,垂直置于气一固两相流化床反应器中，立式过热管18是一个底端带有封头15的管子，其内同轴设置一个饱和蒸汽引入管19并插至立式过热管18底部，饱和蒸汽自饱和蒸汽入口 17引入，依靠汽水分离器I与蒸汽外管网压力差推动蒸汽在立式过热管18与饱和蒸汽引入管19之间的缝隙流动，起到蒸汽过热的目的。本实用新型的气一固两相流化床反应器取热过热单元，即所述过热器为内取热双套管过热器7实现自产自过热的完整系统，便于蒸汽的输送及利用，运行安全可靠、结构简单及制造安装方便等优点。
[0031]立式过热管18和饱和蒸汽引入管19均为倒L形，立式过热管18和饱和蒸汽引入管19同轴设置。
[0032]立式过热管18的半径比饱和蒸汽引入管19的半径大20mm?35mm。即立式过热管18与饱和蒸汽引入管19之间的环状空间有足够宽度，立式过热管18与饱和蒸汽引入管19之间的缝隙宽度在20mm?35mm范围内。
[0033]汽水分离器I内的液位比所述蒸发器的下降管入口 12高H为5m?15m，如图1所示，集中下降管2在水平方向的投影长度L为5m?30m，或集中上升管5在水平方向的投影长度L为5m?30m，如图1所示。
[0034]所述过热器的过热蒸汽出口 16通过过热蒸汽出口管9连接有压控调节阀10。通过改变压控调节阀10或流控调节阀开度，调节传热温差，以适应反应热负荷的波动，进而维持反应器床层温度。
[0035]该用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置是利用反应过剩热、以除氧水为工作介质、作自然循环的废热锅炉取热系统，由蒸发器和过热器等组成，发生1.0MPa?
3.8MPa的过热蒸汽，其循环系统需通过水循环核算。
[0036]一种自然循环废热锅炉取热系统，包括上述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，所述自然循环废热锅炉取热系统还包括流化床反应器20，多个内取热双套管蒸发器3和多个内取热双套管过热器7设置在流化床反应器20内的床层。
[0037]本实用新型所述用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置的正常工作流程是:依靠集中上升管5和立式蒸发管13与集中下降管2和内下降管14介质的密度差形成的推动力，饱和水由汽水分离器I经集中下降管2进入下降管入口 12，通过内下降管14由立式蒸发管13的封头15进入立式蒸发管13与内下降管14的环形缝隙，吸收反应器内的反应热变成汽水混合物，经汽水混合物出口 11、集中上升管5进入汽水分离器1，通过汽水分离水回至汽水分离器I的水空间，与外来锅炉补给水混合再次进入集中下降管2循环；分离后的饱和蒸汽由汽水分离器饱和汽出口进入外来蒸汽管8，经饱和蒸汽引入管19由立式过热管18的封头15进入立式过热管18与饱和蒸汽引入管19的环形缝隙，吸收反应器内的反应热变成过热蒸汽，通过过热蒸汽出口 16、过热蒸汽出口管9及压控调节阀10输送至蒸汽用户。
[0038]以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
【权利要求】
1.一种用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于，所述用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置包括汽水分离器(I)、至少一个用于产生饱和蒸汽的蒸发器、至少一个用于过热饱和蒸汽的过热器； 汽水分离器(I)设置在流化床反应器(20)外，所述蒸发器和过热器设置在流化床反应器(20)内，汽水分离器(I)的下降管接口通过集中下降管(2)与所述蒸发器的下降管入口(12)连通，汽水分离器(I)的上升管接口通过集中上升管(5)与所述蒸发器的汽水混合物出口(11)连通，汽水分离器(I)的饱和蒸汽出口接口通过饱和蒸汽出口管(6)与所述过热器的饱和蒸汽入口(17)连通。
2.根据权利要求1所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:所述蒸发器为内取热双套管蒸发器(3)，内取热双套管蒸发器(3)为套管结构，内取热双套管蒸发器(3)包括立式蒸发管(13)，立式蒸发管(13)内套设有内下降管(14)，汽水混合物出口(11)设置在立式蒸发管(13)的上端，立式蒸发管(13)的下端设有封头(15)，下降管入口(12)设置在内下降管(14)的上端。
3.根据权利要求2所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:立式蒸发管(13)和内下降管(14)均为倒L形，立式蒸发管(13)和内下降管(14)同轴设置。
4.根据权利要求2所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:立式蒸发管(13)的流通面积和内下降管(14)的流通面积的比值为1.0?3.0,内下降管(14)的下端到立式蒸发管(13)的封头(15)内底部的距离和内下降管(14)内径的比值为 1.0 ?1.5。
5.根据权利要求1所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:所述过热器为内取热双套管过热器(7)，内取热双套管过热器(7)为套管结构，内取热双套管过热器(7)包括立式过热管(18)，立式过热管(18)内套设有饱和蒸汽引入管(19)，过热蒸汽出口(16)设置在立式过热管(18)的上端，立式过热管(18)的下端设有封头(15)，饱和蒸汽入口(17)设置在立式过热管(18)的上端。
6.根据权利要求5所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:立式过热管(18)和饱和蒸汽引入管(19)均为倒L形，立式过热管(18)和饱和蒸汽引入管(19)同轴设置。
7.根据权利要求5所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:立式过热管(18)的半径比饱和蒸汽引入管(19)的半径大20mm?35mm。
8.根据权利要求1所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:汽水分离器⑴内的液位比所述蒸发器的下降管入口(12)高5m?15m，集中下降管(2)在水平方向的投影长度为5m?30m,集中上升管(5)在水平方向的投影长度为5m?30m。
9.根据权利要求1所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，其特征在于:集中上升管(5)上设有蒸汽混合引射器(4)，所述过热器的过热蒸汽出口(16)连接有压控调节阀(10)。
10.一种自然循环废热锅炉取热系统，其特征在于:所述自然循环废热锅炉取热系统包括权利要求1?9中任意一项所述的用于流化床反应器的自然循环废热锅炉取热装置，所述自然循环废热锅炉取热系统还包括流化床反应器(20)，所述蒸发器和过热器设置在流化床反应器(20)内的床层。
【文档编号】B01J8/24GK203955198SQ201420326428
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】赵景运 申请人:北京石油化工工程有限公司