一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器及換熱廢鍋的製作方法

2023-06-17 06:09:51

一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器及換熱廢鍋的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器及換熱廢鍋。為了解決現有換熱反應器及換熱廢鍋排汙存在的海底排汙難題，所述換熱反應器的集氣管內裝有由排汙內管和排汙外套管組成的排汙雙套管；所述外殼底部裝有由上填料和下填料隔開的三通，所述排汙內管頂端與所述水室連通，該排汙內管底端位於上填料以上，所述排汙外套管的頂端封堵，該排汙外套管的封堵端上裝有多根細管，各細管的頂端伸入汽室內，該排汙外套管的底端深入下填料以下，並通過管道與排汙膨脹槽連通。所述換熱廢鍋的外殼內裝有由排汙內管和排汙外套管組成的排汙雙套管。本實用新型結構簡單，有利於反應熱氣化部分排汙水產生蒸汽，解決了換熱廢鍋的海底排汙問題。
【專利說明】一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器及換熱廢鍋

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器及換熱廢鍋，具體為化學工業利用懸掛水管換熱反應器回收高溫反應熱產生蒸汽的排汙及向需進一步反應的氣體中補充蒸汽裝置，主要應用於石油化工、化煤化工、合成工業高溫反應熱回收利用。

【背景技術】
[0002]CO變換或甲醇合成放熱化學反應器產生溫度很高的反應氣，廢熱鍋爐是利用化學反應熱加熱水，使之產生飽和蒸汽的一種換熱裝置，懸掛式雙水管換熱器是此類廢熱鍋爐的一種，運行過程中，一側連續反應放熱，一側吸熱產生蒸汽，為保持水汽平衡，不停地往廢鍋補充經過軟化除鹽的給水。但給水總殘存一些ca2+，Mg2+，S1廣，它們在水汽循環系統中漸漸增濃，如不及時排除，將濃縮固化堵管，使汽循環惡化，不能正常運行。
[0003]排汙分為表面連續排汙和「海底」間歇排汙，原則上表面連續排汙點設在最高處，即汽包液面下80mm?10mm處.「海底」間歇排汙點設在水汽循環系統最低處，但懸掛水管換熱反應器廢鍋的最低處在雙套管低端，管數多，管細而長(10?16m)，該處不便開孔引水，由此引起內管結垢堵管，最嚴重時，10%內管從底部往上1/2管段被堅硬的汙垢堵死。進一步發生水循環惡化，管子管板焊縫開裂，汽水相串，或外管間觸媒被高溫烘烤結塊，失去活性。
實用新型內容
[0004]為了克服現有的換熱反應器存在的排汙失效導致觸媒失效的不足或換熱廢鍋存在的，本實用新型旨在提供一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器及換熱廢鍋，該換熱反應器及換熱廢鍋巧妙地解決了這一海底排汙難題。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案是:
[0006]一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器，包括外殼、內筒、汽包、上管板、下管板、集氣管；所述上管板與外殼之間形成與汽包連通的水室，所述上管板、下管板與外殼之間形成汽室，該汽室通過管道與汽包相連，在上管板與下管板之間設有裝料筒；內裝觸媒的所述內筒內設有多根換熱雙套水管，該換熱雙套水管的內管頂端與所述水室連通，該換熱雙套水管的外套管頂端與所述汽室連通；所述集氣管上段壁面上開有多個集氣孔，該集氣管上段穿過所述內筒和外殼並與出氣管相連；其結構特點是；所述集氣管內裝有由排汙內管和排汙外套管組成的排汙雙套管；所述外殼底部裝有由上填料和下填料隔開的三通，所述排汙內管頂端與所述水室連通，該排汙內管底端位於上填料以上，所述排汙外套管的頂端封堵，該排汙外套管的封堵端上裝有多根細管，各細管的頂端伸入汽室內，該排汙外套管的底端深入下填料以下，並通過管道與排汙膨脹槽連通。
[0007]以下為本實用新型的進一步改進的技術方案:
[0008]當管外反應氣壓力小於管內水汽混合物壓力時，所述排汙外套管上端開設有蒸汽孔，由此，當工藝反應壓力 < 蒸汽壓力時，蒸汽從此噴出經過上觸媒層反應的熱氣，進入集氣管內，從針孔噴出的蒸汽，與從集氣管出來的反應氣混合，增加蒸汽/反應氣，並使氣體溫降低，從集氣管下端進入下一段徑向觸媒層繼續反應，使變換氣中剩餘CO更少，實現深度變換。反應後的變換氣從下部兩封頭環隙流向中心，從下部三通出爐，同時從內排汙管下來的汙水汙垢物，沉積於底部被定期排出。
[0009]本實用新型還適用於兩段式(等溫段/絕熱段)換熱反應器，所述內筒內的觸媒被一個隔板分為上觸媒層和下觸媒層，其中所述換熱雙套水管的底端位於隔板上方；所述上觸媒層外側的內筒壁面開有進氣孔。
[0010]優選地，所述排汙外套管的封堵端上的細管為4-6根。
[0011]所述排汙外套管與排汙膨脹槽連通的管道上裝有兩個串聯的齒條擺動式快開排汙閥，由此，一個做調節排水量用，一個常開，做安全備用(防止其中一個滲漏)，海底排汙間隔進行。
[0012]進一步地，本實用新型還提供了一種具有排汙補汽裝置的高溫氣換熱廢鍋，其包括外殼、汽包、上管板、下管板；所述上管板與外殼之間形成與汽包連通的水室，所述上管板、下管板與外殼之間形成汽室，該汽室通過管道與汽包相連；所述外殼內設有多根換熱雙套水管，該換熱雙套水管的內管頂端與所述水室連通，該換熱雙套水管的外套管頂端與所述汽室連通；其結構特點是；所述外殼內還裝有由排汙內管和排汙外套管組成的排汙雙套管；所述外殼底部裝有排汙三通，所述排汙內管頂端與所述水室連通，該排汙內管底端位於排汙外套管底端之上，所述排汙外套管的頂端封堵，該排汙外套管的封堵端上裝有多根細管，各細管的頂端伸入汽室內，該排汙外套管的底端伸入排汙三通內，並通過管道與排汙膨脹槽連通；所述外殼底部設有高溫氣入口，所述外殼中部設有降溫氣出口 ；所述汽包連接有給水管。
[0013]當管外反應氣壓力小於管內水汽混合物壓力時，所述排汙外套管上端開設有蒸汽孔。
[0014]優選地，所述排汙外套管的封堵端上的細管為4-6根。
[0015]所述排汙外套管與排汙膨脹槽連通的管道上裝有兩個串聯的齒條擺動式快開排汙閥。
[0016]所述排汙外套管距離排汙三通底端80mnTl20mm ;所述排汙內管底端距離排汙外套管底端30mm?45mm。
[0017]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0018]1、用一個簡單裝置，解決了一個反應、換熱、並產生蒸汽三複合功能設備海底排汙難題。
[0019]2、海底排汙裝置既可排汙還可利用反應熱氣汽化部分排汙水產生蒸汽。
[0020]3、產生的蒸汽壓力大於反應壓力時，成為補充蒸汽的措施，以利於下層反應排汙水放水在系統最低點，汙垢物最多，排汙效率最聞。
[0021]4、本裝置還解決極高溫度(900°C?1200°C)氣體餘熱產生極高壓力(1MPa以上)的廢鍋海底排汙問題。
[0022]以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型一個實施例的結構原理圖；
[0024]圖2是兩段式換熱反應器的結構原理圖；
[0025]圖3是本實用新型另一個實施例的結構原理圖。

【具體實施方式】
[0026]實施例1
[0027]—種具有排汙補汽裝置的換熱反應器，如圖1和2所示，由汽包雙套水汽系統，夕卜殼，觸媒筐內件三大部分組成汽包雙套水汽系統，其包括汽包1、上管板2、下管板6、內外雙套管7、裝料筒5、上管板與管板間為水室17，上管板與下管板間為汽室18，內管焊在上管板上，外管焊在下管板上，裝料筒在上、下管板間，其上有蓋板3，裝觸媒時打開，裝完蓋好並與上管板焊封。在反應器中心集氣管8內設置兩端敞開的排汙雙套管9，10，其中排汙內管10上端連通水室，排汙外套管9上端連通汽室，排汙雙套管的另一端通反應器下部三通底端，並通過一根長40?50mm管子與排汙膨脹槽16連通，由此，水室17中的水從排汙內管10流向三通底端，通過連接管排至排汙膨脹槽16，一部分水受排汙外套管9外反應熱氣加熱汽化，升到上部汽室18 ;當蒸汽壓力大於反應壓力時,蒸汽也可進入集氣管8與反應氣混合，參與下一層的反應。
[0028]所述下管板以下為觸媒筐，裝滿觸媒，換熱雙套水管7伸入觸媒層內。觸媒筐筒體有許多通氣小孔。
[0029]反應過程和水汽循環過程是:未反應氣從下部三通進入內外環隙由下至上經觸媒小孔徑向通過觸媒層反應並放出熱量，被水管內沸水吸收汽化為蒸汽。反應後氣熱經中心集氣由上而下，經下部出反應器。
[0030]預熱給水連續加入到汽包，汽包內的沸水由從下降管進入水室，再進入眾多內水套管，由上而下流到底部，折反被外管外的加熱變為蒸汽，由下而上升到汽室，再經上升管，進入汽包，蒸汽由上部引出送往蒸汽管網，水下降管加熱，如此不停地循環。
[0031]給水中含有Ca2+、Mg2+、Si032'P03-4在水被不斷蒸發後，水中離子濃度增高，成為垢物，如果不及時排除，沉澱集結於水管內，會影響傳熱，甚至堵塞。
[0032]鍋爐給水通常會加入磷酸鹽，爐水pH > 10時，與Ca2+、Mg2+ S1廣形成一種不粘附在傳熱表面的水渣，
[0033]10 Ca2+ + 6 PO3、+ 2HCT — Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 I
[0034]3Mg2+ + 2 S132' + 2HCT — 3Ma02Si022H20 I
[0035]當水溫較低、H0_不夠(Ph=7.5?8)時磷酸鹽與鈣鹽生成堅硬的一次水垢Ca3 (PO4) 2，當爐水P03_4濃度較高，同時Si032_較低時，可能生成二次堅硬水垢Mg3 (PO4) 2
[0036]循環水沉澱物最多的部位是系統的最底處，俗稱「海底」，在海底排汙，排水最少，
除垢量最多。
[0037]本實用新型的海底排汙裝置是觸媒筐筒中心有三套管，最中心的為排汙內管10，其兩端均未封堵，上端焊在裝料筒蓋板3上，下端敞開，伸到上填料13以上；排汙內管10外為排汙外套管9，排汙外套管9的下端未封堵，伸入下填料14以下，排汙外套管9的上端封堵，並有4?6根小管，各細管的一端焊在排汙外套管上，各細管的另一端通過裝料筒伸入汽室。如此將排汙外套管懸掛在下管板上，最外為集氣管8，其上有許多小孔。
[0038]在下部三通最底部引出一根40?50mm管子，與一承壓容器排汙膨脹槽16連接，管子上裝(V1/V2)兩個串接的齒條式、擺動式快開排汙閥15，一個做調節排水量用，一個常開，做安全備用(防止其中一個滲漏)。海底排汙間隔進行，每日一次或兩天一次。
[0039]本實用新型的海底排汙裝置，應用於CO變換反應
[0040]CO + H2O — CO2 + H2 + Q
[0041]該反應器具有上下兩個反應層，上層為懸掛雙套水管換熱等溫反應段，下層為絕熱反應段，從上層來的反應氣需深度變換時，需補加一定量蒸汽。
[0042]將排汙外套管9上端鑽少量針孔，當工藝反應壓力 < 蒸汽壓力時，蒸汽從此噴出，如圖2所示，經過上觸媒層反應的熱氣，進入集氣管8內，從針孔噴出的蒸汽，與從集氣管8出來的反應氣混合，增加蒸汽/反應氣，並使氣體溫降低，從集氣管8下端進入下一段徑向觸媒層繼續反應，使變換氣中剩餘CO更少，實現深度變換。反應後的變換氣從下部兩封頭環隙流向中心，從下部三通出爐，同時從內排汙管下來的汙水汙垢物，沉積於底部被定期排出。
[0043]本裝置實現了補加蒸汽提高變換率和排汙的雙功能複合作用。
[0044]實施例2
[0045]本實用新型可用於高溫氣體熱回收產生高壓蒸汽廢鍋的海底排汙，如圖3所示為一高溫氣換熱廢鍋，它由外殼、雙套管水汽系統組成，水汽系統包括上下管板、眾多雙套水管、汽包組成。
[0046]高溫氣(如裂化氣、轉化氣)溫度900°C?1200°C，從下部進入上升，掃過雙套管，水管內沸水吸熱而汽化，蒸汽上升至汽包，管外工藝氣溫度下降至350°C，從上部兩處出口，
[0047]如圖2所示例相似，中心設置一雙套(海底)排汙管，內管焊在上管板上，外管焊在下管板上。內管伸至距外管底部38mm左右，外管伸至三通，距底部10mm左右。外套管不鑽孔，水管外沒有觸媒，沒有化學反應，是純換熱廢鍋。
[0048]上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用於更清楚地說明本實用新型，而不用於限制本實用新型的範圍，在閱讀了本實用新型之後，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
【權利要求】
1.一種具有排汙補汽裝置的換熱反應器，包括外殼(11)、內筒(12)、汽包(I)、上管板(2)、下管板(6)、集氣管(8);所述上管板(2)與外殼(11)之間形成與汽包(I)連通的水室(17),所述上管板(2)、下管板(6)與外殼(11)之間形成汽室(18)，該汽室(18)通過管道與汽包(I)相連，在上管板(2)與下管板(6)之間設有裝料筒(5);內裝觸媒的所述內筒(12)內設有多根換熱雙套水管(7)，該換熱雙套水管(7)的內管頂端與所述水室(17)連通，該換熱雙套水管(7)的外套管頂端與所述汽室(18)連通；所述集氣管(8)上段壁面上開有多個集氣孔，該集氣管(8)上段穿過所述內筒(12)和外殼(11)並與出氣管相連；其特徵是；所述集氣管(8)內裝有由排汙內管(10)和排汙外套管(9)組成的排汙雙套管；所述外殼(11)底部裝有由上填料(13)和下填料(14)隔開的三通，所述排汙內管(10)頂端與所述水室(17)連通，該排汙內管(10)底端位於上填料(13)以上，所述排汙外套管(9)的頂端封堵，該排汙外套管(9)的封堵端上裝有多根細管,各細管的頂端伸入汽室(18)內，該排汙外套管(9)的底端深入下填料(14) 以下，並通過管道與排汙膨脹槽(16)連通。
2.根據權利要求1所述的具有排汙補汽裝置的換熱反應器，其特徵在於，當管外反應氣壓力小於管內水汽混合物壓力時，所述排汙外套管(9 )上端開設有蒸汽孔。
3.根據權利要求1所述的具有排汙補汽裝置的換熱反應器，其特徵在於，所述內筒(12)內的觸媒被一個隔板分為上觸媒層(20)和下觸媒層(21 )，其中所述換熱雙套水管(7)的底端位於隔板上方；所述上觸媒層(20)外側的內筒(12)壁面開有進氣孔。
4.根據權利要求1所述的具有排汙補汽裝置的換熱反應器，其特徵在於，所述排汙外套管(9)的封堵端上的細管為4-6根。
5.根據權利要求1所述的具有排汙補汽裝置的換熱反應器，其特徵在於，所述排汙外套管(9)與排汙膨脹槽(16)連通的管道上裝有兩個串聯的齒條擺動式快開排汙閥(15)。
6.一種具有排汙補汽裝置的高溫氣換熱廢鍋，包括外殼(11)、汽包(I)、上管板(2)、下管板(6);所述上管板(2)與外殼(11)之間形成與汽包(I)連通的水室(17)，所述上管板(2 )、下管板(6 )與外殼(11)之間形成汽室(18 )，該汽室(18 )通過管道與汽包(I)相連；所述外殼(11)內設有多根換熱雙套水管(7)，該換熱雙套水管(7)的內管頂端與所述水室(17)連通，該換熱雙套水管(7)的外套管頂端與所述汽室(18)連通；其特徵是；所述外殼(11)內還裝有由排汙內管(10)和排汙外套管(9)組成的排汙雙套管；所述外殼(11)底部裝有排汙三通(19)，所述排汙內管(10)頂端與所述水室(17)連通，該排汙內管(10)底端位於排汙外套管(9)底端之上，所述排汙外套管(9)的頂端封堵，該排汙外套管(9)的封堵端上裝有多根細管，各細管的頂端伸入汽室(18)內，該排汙外套管(9)的底端伸入排汙三通(19 )內，並通過管道與排汙膨脹槽(16 )連通；所述外殼(11)底部設有高溫氣入口，所述外殼(11)中部設有降溫氣出口 ；所述汽包(I)連接有給水管。
7.根據權利要求6所述的具有排汙補汽裝置的高溫氣換熱廢鍋，其特徵在於，當管外反應氣壓力小於管內水汽混合物壓力時，所述排汙外套管(9 )上端開設有蒸汽孔。
8.根據權利要求6所述的具有排汙補汽裝置的高溫氣換熱廢鍋，其特徵在於，所述排汙外套管(9)的封堵端上的細管為4-6根。
9.根據權利要求6所述的具有排汙補汽裝置的高溫氣換熱廢鍋，其特徵在於，所述排汙外套管(9)與排汙膨脹槽(16)連通的管道上裝有兩個串聯的齒條擺動式快開排汙閥(15)。
10.根據權利要求6所述的具有排汙補汽裝置的高溫氣換熱廢鍋，其特徵在於，所述排汙外套管(9)距離排汙三通(19)底端80mnTl20mm ;所述排汙內管(10)底端距離排汙外套管(9)底端30mm~4 5_。
【文檔編號】F24J1/00GK203853074SQ201420225057
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】謝定中 申請人:湖南安淳高新技術有限公司