[发明专利]能同时产生饱和蒸汽和过热蒸汽的卧式套管式高温余热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及余热回收装置，尤其是一种化学反应器的余热回收装置，具体地说是一种对材料要求不高、制造成本较低又能在一个设备中直接副产饱和蒸汽和过热蒸汽的卧式三重套管高温余热回收装置。

背景技术

①目前，反应器后的余热回收装置，通常是将高温气体通过引出管连接余热回收装置(废热锅炉或水加热器)完成的，传统的结构见图1、图2，在较高压力、较高温度和有腐蚀性介质的条件下，这种用管道连接的废热回收装置的设计和制造的难度都很大(例如，氨合成反应器的气体温度为450℃，压力为15.0-30.0Mpa，且有高腐蚀性的H₂、NH₃等气体)，这时不仅连接管道要选用非常昂贵的高级合金钢管，而且回收器的锻件、管材，也要选用同样高级的材料，因此在选材、采购、设计、制造、安全运行等各方面都存在很大难度，不得不长期依赖进口，难以国产化，而且价格也非常高昂。目前，我国许多装置为了立足国内，降低投资，采用的办法是降低反应器出口温度，以降低对材料、制造难度方面的要求，但这样又使回收蒸汽的等级和产量下降(只能产生中低压蒸汽)，这就影响系统的最佳化，使装置运行的经济性明显下降。

②几乎所有的余热回收装置只能副产饱和蒸汽，当需要过热蒸汽时，则后面要再串联蒸汽过热器(见图3)。这样就需要两个设备，流程较长，需要管道连接，对于高温、高压和腐蚀介质的工况下，显然上述①的问题更加突出。

发明内容

本发明的目的是针对现有的余热回收装置存在的连接管道和回收装置用材要求高，制造成本和难度大的问题，设计一种可大部分采用普通材料进行制造、成本低，制造方便的能同时产生饱和蒸汽和过热蒸汽的卧式套管式高温余热回收装置。

本发明的技术方案是：

一种能同时产生饱和蒸汽和过热蒸汽的卧式套管式高温余热回收装置，包括高温联接管3、高压外联箱5、高温内联箱7、锅炉外筒体8和由套管组成的余热锅炉管束13，其特征是：

1)高压外联箱5通过连接法兰4与反应器1直接相连，高温内联箱7安装在高压外联箱5中，高温内联箱7的进口端与高温联接管3的一端相连，高温连接管3的另一端伸入反应器1中；余热锅炉管束13的换热部分安装在锅炉外筒体8中；

2)所述的套管由隔热管10、内套管11和外套管12组成，隔热管10套装在内套管11上，且0≤隔热管10长度L₁≤内套管11长度L，隔热管10和外套管12之间设有间隙，内套管11的进气端穿过锅炉外筒体8伸入高压外联箱5中并与安装在高压外联箱5中的高温内联箱7相连通，内套管11的出气端位于外套管12远离高压外联箱5的封闭端中，外套管12的出气端与高压外联箱5相连通，高压外联箱5连接有气体出口6。

3)所述的锅炉外筒体8中安装有隔板15，，隔板15的一侧为饱和蒸汽发生区，另一侧为过热蒸汽发生区，相应地余热锅炉管束13位于饱和蒸汽发生区的一端形成饱和蒸汽发生段9，而位于过热蒸汽发生区的一端形成过热蒸汽发生段16，过热蒸汽发生段16穿过隔板15位于过热蒸汽发生区中，在所述的饱和蒸汽发生区注有产生饱和蒸汽的软水，在锅炉外筒体8上安装有连通隔板15两侧并将饱和蒸汽发生区的饱和蒸汽引入过热蒸气发生区与余热锅炉管束13的过热蒸汽发生段16进行热交换以产生过热蒸汽的饱和蒸汽联管18；在锅炉外筒体8上与饱和蒸汽发生区及过热蒸汽发生区相对应位置处分别安装有过热蒸汽出口管19及饱和蒸汽出口管；

4)所述的隔板15通过膨胀节14与锅炉外筒体8内壁相连。

所述的隔热管10长度L₁＝内套管11长度L，形成完全式三重套管废热锅炉。

所述的隔热管10长度L₁＝0，形成完全式双重套管废热锅炉。

当0＜隔热管10长度L₁＜内套管11长度L时，形成普通式三重套管废热锅炉。

所述的隔板15通过膨胀节14锅炉外筒体8相连。

过热蒸汽段16的管外安装有能增加传热系数的折流挡板17。

本发明具有以下优点：

1.本发明采用卧式结构，将废热锅炉与反应器底部直接连接，从而可省去传统使用的高温高压引出管，避免高级合金钢管的使用，易于国内解决，节省投资。

2.本发明采用高压联箱内设置内部高温联箱的分隔结构，使高压和高温两个克刻条件由外联箱和内联箱分开承担，降低了外联箱的材质要求和制造难度，既节省投资，又更加安全。