[實用新型]大型兩級式薄管板廢熱鍋爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020191230.8
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN201680350U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張合生;王普勛;張立燕;余偉邦;沈文朋;安連想;王波;齊波
• 申請（專利權(quán)）人: 天華化工機械及自動化研究設(shè)計院
• 主分類號: F22B1/18
• 分類號: F22B1/18
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于能源回收利用裝置，具體地說是一種可在大流量、高溫、高壓條件下穩(wěn)定運行的具有撓性薄管板結(jié)構(gòu)和兩級式設(shè)計的廢熱鍋爐。

背景技術(shù)

用天然氣和焦爐氣等制甲醇及合成氨的裝置中，來自轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化氣溫度高達850℃～1100℃，壓力為2MPa～4MPa，按工藝要求必須將其冷卻到340℃～550℃左右，以進行下一步工藝過程，這部分余熱量大，能量的品質(zhì)較高，可回收利用，對于一個20萬噸/年甲醇裝置，可回收熱量約160GJ/h。目前國內(nèi)外采用廢熱鍋爐回收這部分余熱，副產(chǎn)中高壓蒸汽用于動力或發(fā)電，經(jīng)濟效益巨大。

由于轉(zhuǎn)化氣溫度很高，所產(chǎn)蒸汽壓力在中壓以上，采用傳統(tǒng)厚管板轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐會使管板的溫差應(yīng)力很高，以至造成管板開裂損壞。在中小型甲醇裝置中，為了解決高溫高壓下由于管板的溫差應(yīng)力引起的管板強度失效，轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐采用比厚管板稍薄的一種簡化結(jié)構(gòu)形式，降低了管板的溫差應(yīng)力，減少了管板的破壞。但這種結(jié)構(gòu)的廢熱鍋爐多為中小型設(shè)備，多用于以天然氣和焦爐氣制甲醇裝置，其規(guī)模在10萬噸/年以下。近幾年甲醇裝置均向20～30萬噸/年規(guī)模發(fā)展，所產(chǎn)蒸汽壓力也在不斷提高，隨著設(shè)備大型化及工藝參數(shù)的提高，原有結(jié)構(gòu)的廢熱鍋爐已難以滿足生產(chǎn)的需要。另外，由于工藝氣的流量增加，采用傳統(tǒng)的一級式廢熱鍋爐需使換熱管管束長度增加，這就會造成了管殼間應(yīng)力過大及管束穩(wěn)定性降低，不利于設(shè)備穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種可在高溫、高壓、大流量條件下穩(wěn)定運行的采用撓性薄管板結(jié)構(gòu)和兩級式設(shè)計的廢熱鍋爐，以此解決傳統(tǒng)的廢熱鍋爐在大流量高溫高壓下管板損壞等問題，提高設(shè)備運行的可靠性，以滿足大型甲醇及合成氨等項目的需要。

本實用新型的目的是通過以下措施來實現(xiàn)：

一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，是由含肘節(jié)的撓性薄管板、前管箱、高溫段筒體、高溫段換熱管管束、中管箱、低溫段筒體、低溫段換熱管管束、后管箱構(gòu)成，各部件之間均采用焊接連接。高溫段換熱管管束置于高溫段筒體內(nèi)，低溫段換熱管管束置于低溫段筒體內(nèi)，含肘節(jié)的撓性薄管板分別置于高溫段換熱管管束兩端和低溫段換熱管管束兩端。

上述撓性薄管板的厚度為20mm～30mm，薄管板與換熱管管束采用全焊透的焊接連接方式。肘節(jié)與管板、筒體及管箱采用等厚度對接，在管板與殼體連接的肘節(jié)上有撓性扳邊。

兩級指高溫換熱段和低溫換熱段，高溫換熱段包括高溫段筒體和高溫段換熱管管束；低溫換熱段包括低溫段筒體和低溫段換熱管管束。兩級均采用撓性薄管板結(jié)構(gòu)。

本實用新型的優(yōu)點和產(chǎn)生的有益效果：

與原有技術(shù)相比，本實用新型開發(fā)研制的大型兩級式薄管板廢熱鍋爐解決了傳統(tǒng)廢熱鍋爐在大流量、高溫、高壓工藝氣環(huán)境下?lián)Q熱管與筒體之間溫差應(yīng)力過大，管板難以承受而易損壞的等問題。

與原有固定管板結(jié)構(gòu)相比，撓性薄管板將換熱管管束當做管板的固定支撐，而管板是受管束支撐著的平板。在換熱管管束和殼體有溫差時，管板與撓性扳邊產(chǎn)生一定的彈性變形，可部分地補償殼體和換熱管管束之間的熱膨脹差，從而起到膨脹節(jié)的作用。由于有撓性扳邊，這種撓性薄管板結(jié)構(gòu)減少了管板邊緣的應(yīng)力集中；同時可使管板可設(shè)計的很薄(與厚管板相比)，從而使管板在熱態(tài)情況下，沿厚度方向的溫差應(yīng)力較小。因此，從強度角度看，操作更加安全可靠。薄管板與換熱管之間的全焊透連接方式，保證了薄管板與換熱管連接處的可靠性，又解決了水側(cè)的間隙腐蝕。

由于工藝氣流量較大，若按傳統(tǒng)的一段設(shè)計，則換熱管的長度較長，使管殼間的膨脹應(yīng)力過大，薄管板難以承受。為了運行更安全可靠，采用兩級式設(shè)計，第一段為高溫段，從工藝上使溫度由850℃～1100℃降低到450℃～650℃；第二段為低溫段，從工藝上使溫度由450℃～650℃降低到250℃～350℃。采用兩級式設(shè)計，減小了每級的管長，降低了換熱管和筒體間的熱膨脹差，提高了換熱管與管板連接處的可靠性，保證了設(shè)備的安全使用。

附圖說明

圖1是大型兩級式薄管板廢熱鍋爐設(shè)備簡圖。

圖2是圖1含肘節(jié)的撓性薄管板結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例：

如圖1所示，一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，是由含肘節(jié)的撓性薄管板2、前管箱1、高溫段筒體3、高溫段換熱管管束4、中管箱5、低溫段筒體6、低溫段換熱管管束7和后管箱8構(gòu)成。高溫段換熱管管束4置于高溫段筒體3內(nèi)，低溫段換熱管管束7置于低溫段筒體6內(nèi)，各部件之間均采用焊接連接。含肘節(jié)撓性薄管板2分別置于高溫段換熱管管束4兩端和低溫段換熱管管束7兩端。