CN104285117B - 具有旁路和混合器的废热锅炉 - Google Patents

具有旁路和混合器的废热锅炉 Download PDF

Info

Publication number
CN104285117B
CN104285117B CN201280073077.0A CN201280073077A CN104285117B CN 104285117 B CN104285117 B CN 104285117B CN 201280073077 A CN201280073077 A CN 201280073077A CN 104285117 B CN104285117 B CN 104285117B
Authority
CN
China
Prior art keywords
process gas
conduit
heat
waste heat
heat boiler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280073077.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104285117A (zh
Inventor
S.海恩伊森
M.博伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topsoe AS
Original Assignee
Haldor Topsoe AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haldor Topsoe AS filed Critical Haldor Topsoe AS
Publication of CN104285117A publication Critical patent/CN104285117A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104285117B publication Critical patent/CN104285117B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
    • B01F25/31331—Perforated, multi-opening, with a plurality of holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1884—Hot gas heating tube boilers with one or more heating tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/007—Control systems for waste heat boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/001—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for thermal power plants or industrial processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/913—Vortex flow, i.e. flow spiraling in a tangential direction and moving in an axial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

一种废热锅炉，具有用于相对较热的工艺气体和冷却介质的间接热交换的热交换管道，以及用于使一部分工艺气体旁通的旁通管道；涡旋混合器，其确保离开热交换管道和旁通管道的冷却的工艺气体和相对较热的工艺气体的混合。

Description

具有旁路和混合器的废热锅炉
本发明致力于回收来自化学反应的废热。更具体地说，本发明涉及一种废热锅炉，其改善了离开废热锅炉的气流的混合。
废热锅炉大多数常用于通过从热工艺流回收的废热而产生蒸汽。通常，那些锅炉被设计为壳-管式交换器，其具有设置在圆筒形外壳中的多个热交换管道。
在工业中采用了两种基本类型的壳-管式交换器，即水/蒸汽混合物流过管道的水管类型，以及在管道内部具有加热工艺流的火管类型。
锅炉的特征构件是安装在管板中的管道，其位于外壳中的前端头部和后端头部。在火管锅炉中，蒸汽生产是在管道的外壳侧通过流经锅炉管道的热工艺流的间接热交换来实现的。外壳侧穿过连接在蒸汽鼓上的许多上升管和下降管，蒸汽鼓可能设置在锅炉外壳的上方或作为锅炉外壳的整体部分。
在壳-管式交换器类型的锅炉中，机械设计，且具体地说，热交换表面的定制尺寸出现了一些问题。火管锅炉应用涉及外壳侧或两侧的高压，以及在外壳侧和管道侧之间相当大的温差。对于工艺流的结垢和腐蚀特征必须给予特殊的考虑。
处理结垢和/或腐蚀性工艺流的锅炉必须设计成比清洁时所需更高的功效，从而容许在苛刻的结垢和/或腐蚀条件下达到满意的寿命。锅炉管道的热交换表面还必须适合于流中的预计的腐蚀和结垢因素。为了在锅炉的长期操作期间提供所需和基本恒定的冷却效应，需要恰当的热交换和温度控制。
常规设计的锅炉装备了相对大直径的管道的旁路(相对于热交换管道直径)，其可能位于锅炉外壳的内部或外部。旁路通常建造为隔离管道，其设有流量控制阀。在锅炉的初始操作期间，一部分热的工艺流旁通热交换管道，从而将热交换限制在所需的水平内。
在管道的流结垢和/或腐蚀增加一定的时间之后，导致热交换减少。旁通工艺流的量就被减少，其容许较高流量的工艺流穿过热交换管道，以保持所需的冷却效应。因此，通过相对于离开旁通管道的相对较热的工艺气体的流量而改变离开热交换管道的冷却的工艺气体的流量，从而实现了离开废热锅炉的工艺气体的温度控制。
然而，上面类型的已知锅炉的缺点是分别离开废热锅炉的热交换管道和旁通管道的冷却的工艺气体和相对较热的工艺气体的不良混合。已知废热锅炉的经验显示了在废热锅炉的工艺气体的下游存在大的温度变化。这是有问题的，例如下游工艺气体的相对较热的部分可能导致腐蚀，并且温度变化可能带来温度张力。
在EP0357907中公开了试图解决不良混合问题的已知技术的示例，其公开了一种热交换器，其带有在两个室之间延伸并且供流体流过且供另一流体反向流过的热交换管，以及可引导可变部分流量的流体以避免热交换的溢流管。溢流管设有用于改变其流动横截面的阀装置。这种阀装置包括阀盘和阀环，阀盘关闭了在阀装置的一个端位置的溢流管，并且离开溢流管的流体流过阀环，并且在阀装置的另一端位置关闭用于从热交换管流出的流体的出口开口。为了在对混合段极大减少的空间需求的条件下保证流体的部分流量的低损失和强的混合，在与阀环相互作用的收集圆锥中形成了出口开口。阀环设有圆锥形的出口区域，其设有大量的穿透开口，并且其相对于热交换器的纵向轴线的斜度大致对应于收集圆锥的斜度。
在WO2012/041344中公开了另一示例，其描述了一种废热锅炉，其具有用于相对较热的工艺气体和冷却介质的间接热交换的热交换管道，以及用于使一部分工艺气体旁通的旁通管道；工艺气体收集器，在混合物通过控制阀而与剩余的热交换的工艺气体一起引导至废热锅炉的工艺气体出口之前，收集并混合一部分热交换的工艺气体和至少一部分旁通工艺气体。
在US5452686A，US2007125317A，US4993367A，GB1303092A，US1918966A和EP0357907A中描述了废热锅炉的进一步的示例。
本发明的一个目的是通过提供壳-管式热交换器类型的锅炉来避免已知废热锅炉的缺点，其改善了离开气体的混合。
本发明的进一步的目的是实现从废热锅炉离开的工艺气体在短的混合长度内的有效混合，而不会造成过大的压力损失。
根据本发明的一个实施例，这通过一种用于相对较热的工艺气体与冷却介质的热交换的废热锅炉来实现，其中废热锅炉包括外壳和至少两个管板，外壳包括外壳部分，并且至少两个管板放置在热交换段第二外壳部分的入口端和出口端中，由此这个第二外壳部分和两个管板封闭了废热锅炉的热交换段。多个热交换管道和至少一个工艺气体旁通管道放置在热交换段中，并固定在靠近各个管道的第一端的第一管板中，并且固定在靠近各个管道的第二端的第二管板中。至少一个冷却介质入口和至少一个冷却介质出口定位在废热锅炉上，从而可使冷却介质流入和流出管道外壳侧的热交换段。冷却介质因而被第二外壳部分和第一管板及第二管板所封闭。工艺气体入口段定位在第一管板附近，位于不同于冷却介质的第一管板的相反侧。入口段可进一步被第一外壳部分封闭在工艺气体入口端。工艺气体出口段定位在第二管板附近，也位于不同于冷却介质的第二管板的相反侧。出口段可进一步被第三外壳部分所封闭。在工艺气体出口端定位有涡旋混合器。其包括第一导管和第二导管，第一导管与热交换管道的出口处于流体连接，第二导管定位在中第一导管中，并且与旁通管道的出口处于流体连接。第一导管的出口由涡旋引发元件形成，并且第二导管的出口由径向喷嘴形成。
工艺气体从第一外壳部分、工艺气体入口端流向热交换管道入口和旁通管道入口，穿过热交换管道和至少一个旁通管道，流出热交换管道出口和至少一个旁通工艺气体出口而流向第三外壳部分，工艺气体出口端。冷却介质通过冷却介质入口流入到热交换段中，并与热交换管道的外壳侧相接触，并且在冷却介质通过冷却介质出口离开热交换段之前可与至少一个旁通管道的外壳侧相接触。工艺气体以第一温度进入工艺气体入口段中，并以第二相对较低的温度离开热交换管道。离开旁通管道的工艺气体具有第三温度，其低于或等于第一温度，但高于第二温度。因而离开热交换段的工艺气体包括被冷却(离开热交换管道)的一部分和相对较热(离开旁通管道)的一部分。离开热交换管道的冷却的工艺气体流过第一管道，并且穿过涡旋引发元件，其相对于流动方向定位在第一管道的端。当冷却的工艺气体离开涡旋引发元件时，其具有涡旋运动。离开旁通管道相对较热的工艺气体轴向流过第二管道，并在第二管道的端处使流动方向改变至径向方向，在二管道的端处，其相对于工艺气体的轴向流动方向通过定位在第二管道的端处的径向喷嘴或孔而离开，恰好在涡旋引发元件之后。当相对较热的工艺气体径向注入到涡旋冷却的工艺气体中时，冷却的和相对较热的工艺气体因而非常有效地混合。
根据本发明的进一步的实施例，涡旋混合器还包括第一阀，以控制离开热交换管道的冷却的工艺气体的流量。冷却的工艺气体的流量控制可实现来自涡旋混合器的工艺气体的离开温度的控制，因为其控制着冷却的工艺气体和相对较热的工艺气体的混合比例。这种流量控制阀还使得保持离开涡旋混合器的工艺气体的恒定的输出温度成为可能，而不管热交换管道中潜在增加的结垢，其改变了它们的热交换能力。在本发明的进一步的实施例中，相对于工艺气体的轴向流动方向而言，第一阀定位在第一导管的入口。该阀是滑动阀，并且其围绕第二导管而滑动。
在本发明的一个实施例中，涡旋混合器还包括定位在第一导管中的流矫直元件，其相对于工艺气体的轴向流动方向位于涡旋引发元件之前。该元件在冷却的工艺气体到达涡旋引发元件之前将其矫直。
本发明的一个实施例还包括第二阀，以控制离开至少一个旁通管道的相对较热的工艺气体的流量。相对于工艺气体的轴向流动方向而言，第二阀定位在第二导管的第一部分中。
在本发明的一个实施例中，第一导管和第二导管是彼此同轴定位的圆形管道。离开热交换管道的冷却的工艺气体因而在涡旋混合器的第一导管内部和第二导管外部的环状空间中流动。
在本发明的一个实施例中，第一导管通过另一管板而固定到废热锅炉的外壳上。该管板固定第一导管并确保所有离开热交换管道的冷却的工艺气体流过第一导管。
在本发明的一个实施例中，涡旋引发元件可包括叶片。叶片相对于第一导管的轴线定位在某个角度上。
为了阻止腐蚀和金属灰尘，在本发明的一个实施例中，旁通管道的内壁和第二导管的至少一部分内衬有陶瓷内衬。
根据本发明的废热锅炉可用于许多介质。在本发明的一个实施例中，冷却介质可能是水，或者其可能是蒸汽。冷却介质在进入热交换段时可能是水，并且一部分水或所有水可能通过与相对较热的工艺气体的间接热交换而被加热，使得所有或一部分通过冷却介质出口而离开热交换段的冷却介质是蒸汽。
在本发明的进一步的实施例中，一个或多个外壳部分是基本圆筒形。圆筒形状可能是有利的，因为其是耐压且节省材料的形状。基本意味着在横截面图中为长圆形的任何形状，以及在另一横截面图中接近圆形的任何形状，例如圆形、椭圆形、方形、五边形、六边形等等。
在本发明的进一步的实施例中，多个热交换管道以基本圆形阵列的形式放置在管板中，并且旁通管道或至少一个旁通管道基本放置在阵列的中心。基本意味着该位置不必是数学精确的，该形状可在很大的范围内变化，只要考虑热交换效率和材料成本的因素即可。
在本发明的一个实施例中，废热锅炉在工艺设备中用于生产湿硫酸。
1.一种用于将相对较热的工艺气体与冷却介质进行热交换的废热锅炉100，包括
·外壳110,120,130，
·至少两个管板115,125，
·多个热交换管道123，
·至少一个旁通管道124，
·被所述外壳部分和所述至少两个管板封闭的热交换段126，
·工艺气体入口段112，
·工艺气体出口段132，
·至少一个冷却介质入口121，
·至少一个冷却介质出口122，
相对较热的工艺气体在工艺气体入口段中进入热交换管道和至少一个旁通管道，流过热交换段，其中至少在热交换管道中流动的工艺气体与冷却介质进行间接热交换，并在工艺气体出口段离开，其中所述废热锅炉还包括涡旋混合器200，其具有与热交换管道134的出口处于流体连接的第一导管210以及位于第一导管中并与旁通管道133的出口处于流体连接的第二导管220，第一导管的出口由涡旋引发元件211形成，并且第二导管的出口由径向喷嘴221形成。
2.根据特征1的废热锅炉，其特征在于，涡旋混合器还包括第一阀212，以控制离开热交换管道的冷却的工艺气体的流量。
3.根据特征2的废热锅炉，其特征在于，第一阀定位在第一导管的入口，并且围绕第二导管进行滑动。
4.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，涡旋混合器还包括流矫直元件，其定位在第一导管中，并且相对于第一导管中的冷却的工艺气体的轴向流动方向而言位于涡旋引发元件之前。
5.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，涡旋混合器还包括第二阀(222)，以控制离开至少一个旁通管道的相对较热的工艺气体的流量。
6.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，第一导管和第二导管是彼此同轴定位的圆形管道。
7.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，第一导管通过管板213而固定在外壳130上。
8.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，涡旋引发元件包括叶片。
9.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，旁通管道的内壁和第二导管的至少一部分内衬有陶瓷内衬。
10.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，冷却介质是水或蒸汽，或者是水和蒸汽两者。
11.根据任一前述特征的废热锅炉，其特征在于，所述外壳具有圆筒形状，并且所述至少两个管板具有圆形形状。
位置标号概览
100废热锅炉，WHB
110第一外壳部分，工艺气体入口端
111内衬
112工艺气体入口段
113旁通工艺气体入口
114热交换管道入口
115第一管板，工艺气体入口端
120第二外壳部分，热交换段
121冷却介质入口
122冷却介质出口
123热交换管道
124工艺气体旁通管道
125第二管板，工艺气体出口端
126热交换段
130第三外壳部分，工艺气体出口端
132工艺气体出口段
133旁通工艺气体出口
134热交换管道出口
135混合工艺气体出口
200涡旋混合器
210第一导管
211涡旋引发元件
212第一阀
213第三管板
220第二导管
221径向喷嘴
222第二阀
223阀停止件。
图1是根据本发明一个实施例的废热锅炉100的横截面图，其没有显示涡旋混合器。废热锅炉包括第一外壳部分，工艺气体入口端110；第二外壳部分，热交换段120和第三外壳部分，工艺气体出口端130；其都具有基本圆筒形的形状和基本相同的直径，但如图上所见，不必具有相同的材料厚度。材料厚度以及材料的选择可依赖于工艺条件而变化。
第一管板，工艺气体入口端115将第一外壳部分与第二外壳部分分开。类似地，第二管板，工艺气体出口端125将第二外壳部分与第三外壳部分分开。因而第一外壳部分和第一管板封闭了工艺气体入口段112；第二外壳部分与第一管板及第二管板封闭了热交换段126；并且第三外壳部分和第二管板封闭了工艺气体出口段132。工艺气体入口段的内表面可具有内衬111，例如陶瓷内衬，以保护内表面免于入口工艺气体的高温影响。
第一管板和第二管板具有相对应的孔，以容纳热交换管道123。热交换管道至少从第一管板穿过热交换段而伸长至第二管板。在各个热交换管道和各个管板之间的连接被制成是气体和液体密封的。各个热交换管道具有定位在工艺气体入口段中的热交换管道入口114和定位在工艺气体出口段中的热交换管道出口134。
第一管板和第二管板还具有至少一个相对应的孔，其用于至少一个工艺气体旁通管道124。在根据图1的本发明的实施例中具有一个工艺气体旁通管道。在工艺气体旁通管道与第一管板和第二管板之间的连接被制成是气体和液体密封的。工艺气体旁通管道具有定位在工艺气体入口段中的旁通工艺气体入口113和定位在工艺气体出口段中的旁通工艺气体出口133。工艺气体旁通管道可设有内衬(未显示)，其可保护管道免于相对较高的工艺气体温度的影响，并且其还可减少在冷却介质和旁通工艺气体之间的间接热交换。
在热交换段中，冷却介质入口121提供了冷却介质至热交换段的流体连接。至少一个冷却介质入口可定位在第二外壳部分的任何位置，或者甚至定位在第一管板或第二管板上，只要提供向热交换段的流体连接即可。在图1中显示了热交换段的外壳部分上的位置。定位成与热交换段处于流体连接的冷却介质出口122提供了来自热交换段的冷却介质的出口。
各个热交换管道和工艺气体旁通管道因而提供了从工艺气体入口段穿过热交换段并流向工艺气体出口段的流体连接，从而可使工艺气体在不与冷却介质直接接触的条件下流过热交换段。在热交换管道中流动的工艺气体与冷却介质保持间接热交换，而旁通的一部分工艺气体，即在工艺气体旁通管道中流动的一部分工艺气体是相对较低的，或者基本上没有与冷却介质的间接热交换。如果旁通管道没有内衬，那么旁通工艺气体将与冷却介质具有某些热交换，但旁通管道中的热交换将由于旁通管道较高的容积-表面比而比热交换管道中的热交换相对较低。如果旁通管道具有内衬，例如陶瓷内衬，那么在旁通管道中流动的旁通工艺气体和冷却介质之间的间接的热交换将相对较低或接近于零。在任何情况下，离开热交换管道出口的热交换工艺气体的温度都极大地低于离开旁通工艺气体出口的旁通工艺气体的温度。在混合的工艺气体出口135中，在工艺气体出口端之后的一定距离处，相对较热的旁通工艺气体和冷却的工艺气体是均匀混合的气体，带有跨导管横截面的均匀的温度分布。为了缩短这个距离，根据图2的涡旋混合器200定位在工艺气体出口段中。
参照图2，涡旋混合器200包括第一导管210，其与热交换管道的出口处于流体连接。从热交换管道穿过第一导管的工艺气体的流量通过第一滑动阀212进行控制。从第一阀穿过第一导管，冷却的工艺气体流出第一导管，穿过叶片形式的涡旋引发元件211，其相对于第一导管的轴线成某一角度。叶片对离开第一导管的冷却的工艺气体引发了涡旋运动。在这个实施例中，第一导管是圆筒形的。第三管板213将第一导管完全地或部分地支撑在第三外壳部分130上，并且还防止冷却的工艺气体越过第一导管。
第二导管220同心地放置在第一导管中，并且与旁通工艺气体出口处于流体连接。相对较热的旁通工艺气体穿过第二导管，并切向从第二导管端通过径向喷嘴221喷出，从而使相对较热的旁通工艺气体与涡旋的冷却的工艺气体进行有效地混合。可选地(在图2中未显示)，在第二导管中可放置第二阀222，以控制工艺气体的旁通流量。在图2所示的实施例中，板用作用于第一阀的阀停止件223，以限制其轴向移动。

Claims (11)

1.一种用于将相对较热的工艺气体与冷却介质进行热交换的废热锅炉(100)，包括
·外壳(110,120,130)，
·至少两个管板(115,125)，
·多个热交换管道(123)，
·至少一个旁通管道(124)，
·被所述外壳和所述至少两个管板封闭的热交换段(126)，
·工艺气体入口段(112)，
·工艺气体出口段(132)，
·至少一个冷却介质入口(121)，
·至少一个冷却介质出口(122)，
所述相对较热的工艺气体在所述工艺气体入口段中进入所述热交换管道和所述至少一个旁通管道，流过所述热交换段，在所述热交换段，至少在所述热交换管道中流动的所述工艺气体与所述冷却介质进行间接热交换，并在所述工艺气体出口段离开，其中所述废热锅炉还包括涡旋混合器(200)，其具有与所述热交换管道(123)的出口处于流体连接的第一导管(210)以及位于所述第一导管中并与所述旁通管道(124)的出口处于流体连接的第二导管(220)，所述第一导管的出口由涡旋引发元件(211)形成，并且所述第二导管的出口由径向喷嘴(221)形成，并且其中，所述涡旋混合器还包括第一阀(212)，以控制离开所述热交换管道的冷却的工艺气体的流量。
2.根据权利要求1所述的废热锅炉，其特征在于，所述第一阀定位在所述第一导管的入口，并且围绕所述第二导管滑动。
3.根据权利要求1所述的废热锅炉，其特征在于，所述涡旋混合器还包括流矫直元件，其定位在所述第一导管中，并且相对于所述第一导管中的冷却的工艺气体的轴向流动方向而言位于所述涡旋引发元件之前。
4.根据权利要求2所述的废热锅炉，其特征在于，所述涡旋混合器还包括流矫直元件，其定位在所述第一导管中，并且相对于所述第一导管中的冷却的工艺气体的轴向流动方向而言位于所述涡旋引发元件之前。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述涡旋混合器还包括第二阀(222)，以控制离开所述至少一个旁通管道的相对较热的工艺气体的流量。
6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述第一导管和所述第二导管是彼此同轴定位的圆形管道。
7.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述第一导管通过第三管板(213)而固定在外壳(130)上。
8.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述涡旋引发元件包括叶片。
9.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述旁通管道的内壁和所述第二导管的至少一部分内衬有陶瓷内衬。
10.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述冷却介质是水或蒸汽，或者是水和蒸汽两者。
11.根据前述权利要求1-4中任一项所述的废热锅炉，其特征在于，所述外壳具有圆筒形状，并且所述至少两个管板具有圆形形状。
CN201280073077.0A 2012-05-09 2012-05-09 具有旁路和混合器的废热锅炉 Active CN104285117B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/058536 WO2013167180A1 (en) 2012-05-09 2012-05-09 Waste heat boiler with bypass and mixer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104285117A CN104285117A (zh) 2015-01-14
CN104285117B true CN104285117B (zh) 2016-06-08

Family

ID=46051683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280073077.0A Active CN104285117B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 具有旁路和混合器的废热锅炉

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9739474B2 (zh)
EP (1) EP2852804B1 (zh)
KR (1) KR101544733B1 (zh)
CN (1) CN104285117B (zh)
AR (1) AR090960A1 (zh)
BR (1) BR112014028120B1 (zh)
EA (1) EA026857B1 (zh)
PL (1) PL2852804T3 (zh)
TW (1) TWI593919B (zh)
WO (1) WO2013167180A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016135299A1 (en) 2015-02-27 2016-09-01 Technip France Waste heat boiler system, mixing chamber, and method for cooling a process gas
CN104791747B (zh) * 2015-03-25 2017-01-11 华东理工大学 一种高温火管式废热锅炉管板冷却室
CN105114679A (zh) * 2015-09-16 2015-12-02 吴忠仪表有限责任公司 高温气体发散笼装置
EP3407001A1 (en) 2017-05-26 2018-11-28 ALFA LAVAL OLMI S.p.A. Shell-and-tube equipment with bypass
CN109945718B (zh) * 2019-03-25 2019-11-12 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种防止高温冷却器前级管束支撑板过热的冷却装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1303092A (zh) * 1970-08-29 1973-01-17
GB2133527A (en) * 1983-01-18 1984-07-25 W B Combustion Ltd Radiant tube for gas burner
EP0357907A1 (de) * 1988-09-06 1990-03-14 Balcke-Dürr AG Wärmetauscher
US5452686A (en) * 1993-03-26 1995-09-26 Haldor Topsoe A/S Waste heat boiler
CN1982802A (zh) * 2005-12-01 2007-06-20 阿尔斯通技术有限公司 废热锅炉
CN201401771Y (zh) * 2009-05-09 2010-02-10 中国石油化工集团公司 一种转化余热锅炉

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1918966A (en) 1930-06-20 1933-07-18 Gen Chemical Corp Apparatus for treating gas
CH513359A (de) * 1969-09-26 1971-09-30 Sulzer Ag Beheizter Wärmeübertrager
DE3828034A1 (de) 1988-08-18 1990-02-22 Borsig Gmbh Waermetauscher
US5766451A (en) * 1996-05-02 1998-06-16 Sparling; Thomas Anti-reversionary fliud filter adapter with replaceable seal element
BE1012629A3 (nl) * 1999-04-23 2001-01-09 Stuvex Internat N V Inrichting voor het afsluiten van leidingen.
EP1277945B1 (de) * 2001-07-18 2006-09-13 Cooper-Standard Automotive (Deutschland) GmbH Kühler eines Abgasrückführsystems sowie Abgasrückführsystem mit einem derartigen Kühler
JP2004077043A (ja) 2002-08-20 2004-03-11 Samson Co Ltd 負荷量に応じてパイロット燃焼設定台数を定める多缶設置ボイラ
KR101125004B1 (ko) * 2009-12-04 2012-03-27 기아자동차주식회사 냉각수 및 오일 통합 열교환형 배기열 회수장치
JP2012037146A (ja) 2010-08-06 2012-02-23 Samson Co Ltd 多缶設置ボイラ
WO2012041344A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 Haldor Topsoe A/S Waste heat boiler
DE102010048626A1 (de) 2010-10-15 2012-04-19 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Mischeinrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1303092A (zh) * 1970-08-29 1973-01-17
GB2133527A (en) * 1983-01-18 1984-07-25 W B Combustion Ltd Radiant tube for gas burner
EP0357907A1 (de) * 1988-09-06 1990-03-14 Balcke-Dürr AG Wärmetauscher
US5452686A (en) * 1993-03-26 1995-09-26 Haldor Topsoe A/S Waste heat boiler
CN1982802A (zh) * 2005-12-01 2007-06-20 阿尔斯通技术有限公司 废热锅炉
CN201401771Y (zh) * 2009-05-09 2010-02-10 中国石油化工集团公司 一种转化余热锅炉

Also Published As

Publication number Publication date
US9739474B2 (en) 2017-08-22
BR112014028120B1 (pt) 2020-11-03
TWI593919B (zh) 2017-08-01
PL2852804T3 (pl) 2016-06-30
AR090960A1 (es) 2014-12-17
EA201492035A1 (ru) 2015-04-30
CN104285117A (zh) 2015-01-14
KR101544733B1 (ko) 2015-08-17
TW201413176A (zh) 2014-04-01
BR112014028120A2 (pt) 2017-06-27
KR20150008467A (ko) 2015-01-22
WO2013167180A1 (en) 2013-11-14
EA026857B1 (ru) 2017-05-31
EP2852804A1 (en) 2015-04-01
US20150159861A1 (en) 2015-06-11
EP2852804B1 (en) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104285117B (zh) 具有旁路和混合器的废热锅炉
US10119765B2 (en) Arc-shaped plate heat exchanger
CN102822607B (zh) 包括冷凝换热器的热流体生产设备
CN103270383B (zh) 废热锅炉
CN103822510B (zh) 多壳程列管式换热器
KR20220111248A (ko) 열교환기
CN207317591U (zh) 一种套管式螺旋板换热器
CN206177089U (zh) 一种立式u型管换热器
CN106323046A (zh) 盘管换热器
CN110207508A (zh) 一种换热器
CN106643215B (zh) 阻流型液体换热器
CN104061808B (zh) 可防止介质滞留的卧式管壳换热器
CN103225934A (zh) 变齿形内螺纹强化管冷凝器
CN104457343B (zh) 一种筒状弧形换热板式换热装置
CN207351253U (zh) 高黏度或易堵塞流体用热交换器
CN207231003U (zh) 一种低温空气源热泵采暖机水侧换热器
CN212058415U (zh) 一种汽水混合器
CN218155672U (zh) 一种多股流固定管板换热器
CN209069049U (zh) 一种高效换热器
CN107300333A (zh) 一种套管式螺旋板换热器
CN208418782U (zh) 有盘环导板和锥端板的热交换器
KR20160100514A (ko) 기체와 액체의 기류 배열방식을 이용한 이중관식 열교환기
CN107543428B (zh) 一种用于核电工业的紧凑式换热器
CN207703048U (zh) 筒式组合热交换器
CZ33729U1 (cs) Vertikální výměník tepla se spirálovitými přepážkami

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant