具有新型結構的急冷鍋爐的製作方法

2023-10-05 08:33:39 1

專利名稱：具有新型結構的急冷鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於乙烯裂解技術的設備，具體涉及具有新型結構的急冷鍋爐。
背景技術：
裂解爐是乙烯裝置的關鍵單元。裂解原料在裂解爐爐管中經過高溫裂解後，進入急冷鍋爐進行快速冷卻，防止二次反應的發生，減少烯烴損失，同時將熱能回收產生蒸汽。傳統的急冷鍋爐大多採用雙套管急冷鍋爐或單套管急冷鍋爐。
眾所周知，採用一個裂解氣入口通道與多根換熱元件相匹配，可以顯著降低換熱元件的長度以及降低製造成本。基於此，雙套管急冷鍋爐的結構形式如下它由多根套管式換熱元件組成，其內管走裂解氣，外管和內管之間的環隙走冷卻介質——水汽混合物。所有換熱管共用一個大的入口封頭。內管和外管的兩端分別與截面為橢圓形狀的扁圓管連接。該形式急冷鍋爐的缺點是裂解氣共用一個入口通道，停留時間長，易產生二次反應，烯烴損失多，不利於裂解。在裂解氣進入換熱元件的局部會產生渦流或死區，形成結焦。同時由於採用多根換熱元件，裂解氣的分配不均現象嚴重，中間部位換熱元件的結焦少，周邊部位換熱元件的結焦多。運行一段時間後，必須進行水力清焦。近年來，雙套管急冷鍋爐也不斷改進，ZL00251218採用一種多頭進料式雙套管急冷鍋爐，它的換熱元件與原來的結構形式一樣，在裂解氣入口處進行了改進，它有多個裂解氣入口，每個裂解氣入口又分支成多個裂解氣通道而後進入換熱元件。該形式急冷鍋爐的缺點是急冷鍋爐的長度較長，每根換熱內管都要配有一根換熱外管來形成冷卻介質的通道。同時其入口封頭的結構複雜，費用昂貴。
單套管急冷鍋爐的換熱元件由一根內管和一根外管組成。內管走裂解氣，外管和內管之間的環隙走冷卻介質——水汽混合物。該形式的急冷鍋爐每臺只有一個換熱元件，裂解爐出口爐管與急冷鍋爐入口連接。雖然這種急冷鍋爐不存在裂解氣分配問題，也無渦流產生，但是其處理能力小，換熱面積少，裂解氣壓力降較大。同時其換熱管的管徑較大，壁厚較厚，製造成本也相應較高。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構更為簡單，且裂解氣停留時間短、冷卻迅速、無渦流產生的急冷鍋爐。
本實用新型的具體結構為一種急冷鍋爐，由下至上依次包括分布器、下管板、筒體、上管板、裂解氣出口接管，筒體內均勻分布有多根平行的換熱管，換熱管管內走裂解氣，換熱管和筒體之間的間隙走冷卻介質。
其中，分布器為一帶有倒錐形過渡段的圓柱體，分布器入口與裂解爐出口相連，出口與下管板相連，同時在其內部形成一個多分支的均勻分布的裂解氣輸送通道，將來自裂解爐的裂解氣分為多個流束；上、下管板是兩個上下對應的截面為橢圓形的碗狀體，下管板底部均勻分布著多個與換熱管同心的凸臺通道，來自分布器的裂解氣輸送通道伸入到凸臺通道內，上管板頂部同樣均勻分布有多個與換熱管同心的通孔；筒體內平均分布有多根平行的換熱管，每根換熱管的下端與下管板管的凸臺通道相連通，上端與上管板的通孔相對應。裂解氣經分布器的裂解氣輸送通道和下管板的凸臺通道流入筒體中的換熱管，經過熱交換後，由上管板的通孔匯集至裂解氣出口接管流出。
本實用新型進一步提出，伸入到下管板凸臺通道內的裂解氣輸送通道出口端為自由端，其壁上開有環形均布的膨脹縫；在裂解氣輸送通道和分布器壁之間形成一環隙，其中填充有隔熱材料；下管板的一側連有一鍋爐給水接管，在最低處還設有排汙檢查孔；上管板的一側連有一蒸汽出口接管。
採用本實用新型提供的急冷鍋爐結構，裂解氣停留時間短，冷卻迅速，無渦流產生，有效抑制了裂解氣的二次反應；其處理能力大，換熱面積大，裂解氣壓力降較小；同時材料消耗量少，結構簡單，節省空間，整體造價低。另一個特點是可以根據裂解爐出口爐管的排布，將多臺本實用新型的急冷鍋爐並聯在一起形成一個大型線性急冷鍋爐，處理能力更大。既可用於新建乙烯裂解裝置，也適用於老裂解裝置的改造。


圖1為本實用新型的急冷鍋爐的結構示意圖。
圖2為圖1的A-A斷面俯視圖。
圖3分布器的結構示意圖。
圖4裂解氣輸送通道出口端與凸臺通道的位置關係圖。
圖5下管板的結構示意圖。
圖6上管板的結構示意圖。
圖7為多臺本實用新型的急冷鍋爐並聯形成的大型線性急冷鍋爐平面示意圖。
具體實施方式
參閱圖1、圖2，具有新型結構的急冷鍋爐1由下至上依次包括分布器3、下管板6、筒體5、上管板9、裂解氣出口管17等部件，筒體內均勻分布有4根平行的換熱管4，筒體兩端分別有一過渡段8和過渡段10，用以與上管板9、下管板6的過渡連接，上述部件的連接均採用對接焊接。
參閱圖3，其中的分布器3由入口11、倒錐形過渡段12、出口13、裂解氣輸送通道14。入口11的一端與裂解氣出口爐管2焊接，其內徑與裂解氣出口爐管2的內徑相同；出口13的端面與下管板6焊接；入口11、錐形過渡段12與出口13為一體結構；分布器內部，由入口11處分支出4個裂解氣輸送通道14，通道均勻分布在分布器出口13的橫截面圓上。
參閱圖4、圖5、圖6，本實用新型的上、下管板是兩個上下對應的截面為橢圓形的碗狀體，該形狀能依靠其自身的撓性來吸收由於換熱元件之間溫度不同所產生的熱膨脹差。下管板底部均勻分布著4個與換熱管同心的凸臺通道7，每個裂解氣輸送通道14伸入至與其同心的下管板6的凸臺通道7內，出口端21為自由端；出口端21的通道壁上開有四條環形均布的膨脹縫24，裂解氣輸送通道14可在下管板6的凸臺通道7內自由膨脹；裂解氣輸送通道14與分布器3外壁之間的環隙22中填有隔熱材料18、耐熱合金環板19以及陶瓷纖維20。換熱管4的一端與下管板6的凸臺通道7對接焊接，內徑與下管板6的凸臺通道7的內徑相同；換熱管4的另一端與上管板9的通孔採用深孔焊。
下管板的一側連有一鍋爐給水接管15，從下管板6的一側將冷卻水引入，在下管板6、過渡段8、筒體5、過渡段10、上管板9與換熱管4之間形成冷卻空間，冷卻水與裂解氣通過換熱管4間壁換熱後，形成水汽混合物，水汽混合物向上流動通過上管板9一側的蒸汽出口接管16引出。裂解氣則通過分布器3內部的4個裂解氣輸送通道14和凸臺通道7進入換熱管4內，最後通過與上管板9焊接的裂解氣出口接管17送至下遊。下管板的另一側最低處還設有排汙檢查孔23，一方面可以起到間斷排汙作用，另一方面在急冷鍋爐停車檢修時，可用相應工具通過排汙檢查孔將沉積在下管板底部的雜質進行機械清除，以保證具有新型結構的急冷鍋爐再次投入運行時急冷鍋爐的冷卻空間處於清潔狀態。
權利要求1.具有新型結構的急冷鍋爐，其特徵在於由下至上依次包括分布器(3)、下管板(6)、筒體(5)、上管板(9)、裂解氣出口接管(17)，其中的分布器(3)為一帶有倒錐形過渡段的圓柱體，分布器入口(11)與裂解爐出口(2)相連，出口(13)與下管板(6)相連；同時在其內部形成一個多分支的均勻分布的裂解氣輸送通道(14)；上、下管板是兩個上下對應的截面為橢圓形的碗狀體，下管板(6)底部均勻分布著多個與換熱管同心的凸臺通道(7)，來自分布器的裂解氣輸送通道(14)伸入到凸臺通道(7)內，上管板(9)頂部均勻分布著多個與換熱管同心的通孔；筒體內平均分布有多根平行的換熱管(4)，每根換熱管的下端與下管板管的凸臺通道(7)相連通，上端與上管板(9)通孔對應。
2.根據權利要求1所述的急冷鍋爐，其特徵在於伸入到下管板凸臺通道(7)內的裂解氣輸送通道出口端(21)為自由端，壁上開有環形均勻分布的膨脹縫(24)。
3.根據權利要求2所述的急冷鍋爐，其特徵在於裂解氣輸送通道(14)和分布器(3)器壁之間形成一環隙(22)，其中填充有隔熱材料(18)、耐熱合金環板(19)以及陶瓷纖維(20)。
4.根據權利要求3所述的急冷鍋爐，其特徵在於下管板(6)的一側連有一鍋爐給水接管(15)，上管板(9)的一側連有一蒸汽出口接管(16)。
5.根據權利要求4所述的急冷鍋爐，其特徵在於下管板(6)的最低處還設有排汙檢查孔(23)。
6.根據權利要求1所述的急冷鍋爐，其特徵在於根據裂解爐出口爐管的排布，可以將多臺所述的急冷鍋爐並聯在一起。
專利摘要本實用新型涉及一急冷鍋爐，其特徵在於由下至上依次包括分布器(3)、下管板(6)、筒體(5)、上管板(9)、裂解氣出口接管(17)，其中的分布器(3)為一帶有倒錐形過渡段的圓柱體，分布器入口(11)與裂解爐出口(2)相連，出口(13)與下管板(6)相連；同時在其內部形成一個多分支的均勻分布的裂解氣輸送通道(14)；上、下管板是兩個上下對應的截面為橢圓形的碗狀體，下管板(6)底部均勻分布著多個與換熱管同心的凸臺通道(7)，來自分布器的裂解氣輸送通道(14)伸入到凸臺通道(7)內，上管板(9)頂部均勻分布著多個與換熱管同心的通孔；筒體內平均分布有多根平行的換熱管(4)，每根換熱管的下端與下管板管的凸臺通道(7)相連通，上端與上管板(9)通孔對應。具有該結構的急冷鍋爐，裂解氣停留時間短，冷卻迅速，無渦流產生，有效抑制了裂解氣的二次反應；其處理能力大，換熱面積大，裂解氣壓力降較小；同時材料消耗量少，結構簡單，節省空間，整體造價低。另一個特點是可以根據裂解爐出口爐管的排布，將多臺本實用新型的急冷鍋爐並聯在一起形成一個大型線性急冷鍋爐，處理能力更大。既可用於新建乙烯裂解裝置，也適用於老裂解裝置的改造。
文檔編號B01J8/00GK2814300SQ20052007922
公開日2006年9月6日 申請日期2005年8月2日 優先權日2005年8月2日
發明者李金科, 徐紅兵, 康翼, 張建 申請人:中國石油化工股份有限公司, 天華化工機械及自動化研究設計院