[發明專利]廢熱鍋爐

有效

• 申請號: 201080069386.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN103270383A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: H.G.克里斯琴森
• 申請（專利權）人: 赫多特普索化工設備公司
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F27/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馮春時

技術領域

本發明涉及來自化學反應的廢熱的回收。更具體而言，本發明涉及一種帶有改善的冷卻效果控制的廢熱鍋爐。

背景技術

廢熱鍋爐最常用于借助從熱過程流回收的廢熱來產生蒸汽。通常，這些鍋爐被設計為帶有布置在圓柱形殼體內的多個熱交換管的殼體-管交換器。

用于工業中的殼體-管交換器的兩個基本類型是水-管類型和火-管類型，在水-管類型中，水/蒸汽混合物流過管，火-管類型在管中具有加熱過程流。

鍋爐特有的構件是在殼體內的前端蓋和后端蓋處安裝在管板中的管。在火-管鍋爐中，通過流過鍋爐管的熱過程流的間接熱交換在管的殼體側產生蒸汽。殼體側通過連接到蒸汽包的多個上升管和下降管，該蒸汽包可以布置在鍋爐殼體之上或者作為鍋爐殼體的一體部分。

殼體-管交換器類型的鍋爐的機械設計（尤其是確定熱交換表面的尺寸）具有一些問題。火-管鍋爐應用涉及到殼體側或者兩側上的高壓、以及在殼體側和管側之間的較大的溫度差。必須特別注意過程流的污染和腐蝕特性。

處理污染和/或腐蝕性過程流的鍋爐必須設計成比清潔時所要求的承載率更高，以便在嚴重的污染和/或腐蝕情況下獲得令人滿意的壽命。鍋爐管的熱傳遞表面還需要適應于流中的預期的腐蝕和污染因素。為了在長時間的鍋爐操作中提供期望的和基本上恒定的冷卻效果，需要適當的熱傳遞和溫度控制。

傳統設計的鍋爐裝備有較大直徑（與熱交換管的直徑相比）的旁通管，其可能在鍋爐殼體之內或之外。該旁通管通常構造成設有流控制閥的絕熱管。在鍋爐的初始操作期間，熱過程流的一部分旁通繞過熱傳遞管，以便將熱傳遞限制在所要求的水平。

在一段時間之后，因為流的污染和/或管的腐蝕增加，導致降低的熱傳遞。然后旁通的過程流的量被減小，這允許通過熱傳遞管的過程流的更高的流量，以維持所需的冷卻效果。

上述類型的已知鍋爐的主要缺點是在旁路上（尤其是在與溫度高達1000℃或甚至更高的未冷卻過程流相接觸的旁通出口和流控制閥）的金屬表面上的強力腐蝕。現有技術試圖以各種方式解決該問題，諸如利用冷卻流體來冷卻控制閥，或者避免熱旁通流，而是將熱交換器分為帶有不同熱交換水平以及因此帶有不同過程氣體出口溫度的不同的段。現有技術的例子公開在US5452686A、US2007125317A、US4993367A、GB1303092A、US1918966A和EP0357907A。

發明內容

本發明的一個目的是通過對殼體-管熱交換類型的鍋爐提供改善的熱傳遞和溫度控制而避免已知的廢熱鍋爐的缺點。

本發明的另一個目的是提供一種廢熱鍋爐，其設計比現有技術的廢熱鍋爐更簡單并且更廉價。

本發明的另一個目的是提供帶有過程氣體旁通管和控制閥的廢熱鍋爐，用于簡單地控制旁通過程氣體流以及過程氣體出口溫度，而不會使得控制閥暴露于過度的溫度而導致腐蝕。

根據本發明的一個實施例，這通過用于使較熱的過程氣體與冷卻介質進行熱交換的廢熱鍋爐來實現，其中，該廢熱鍋爐包括至少一個殼體部分（熱交換段第二殼體部分），和位于熱交換段第二殼體部分的入口端和出口端中的至少兩個管板，其中該第二殼體部分和兩個管板包圍廢熱鍋爐的熱交換段。多個熱交換管和至少一個過程氣體旁通管位于熱交換段中并且固定在靠近每個管的第一端的第一管板中，并且固定在靠近每個管的第二端的第二管板中。至少一個冷卻介質入口和至少一個冷卻介質出口定位在廢熱鍋爐上，以使得冷卻介質能夠流入和流出管的殼體側上的熱交換段。因此，冷卻介質被第二殼體部分和第一及第二管板所包圍。過程氣體入口段定位在第一管板附近，與冷卻介質處于相反側。在過程氣體入口端，入口段還可以被第一殼體部分所包圍。過程氣體出口段定位在第二管板附近，也與冷卻介質處于相反側。出口段也可以被第三殼體部分所包圍。出口過程氣體收集器定位在過程氣體出口端的第三殼體部分中，使得其收集離開至少一個旁通管的過程氣體的至少一部分，還收集離開熱交換管的一部分的冷卻的過程氣體。