CN104896976A - 一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，涉及石油化工余热回收领域，蒸汽发生器包括相互连接的管箱和壳体，壳体的内部设置有换热管束和浮头，换热管束包括纵向设置的第一管板和第二管板，第一管板和第二管板之间横向设置有若干换热管，管箱通过第一管板与壳体固定连接，浮头通过第二管板与壳体连接，浮头包括出口管和膨胀节，出口管的外侧壁固定有浮头法兰，壳体的内侧壁与浮头法兰对应之处设有反向法兰，浮头法兰与反向法兰通过固定件连接，出口管的外侧底部设有1～4个限位滑道，每个限位滑道的底部均固定有限位螺栓。本发明的蒸汽发生器比较安全，换热管束可拆卸维护，提高壳体利用率，降低使用成本，提高管壳程的换热效率。

Description

一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器
技术领域
本发明涉及石油化工余热回收领域，具体涉及一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，该蒸汽发生器主要用于余热锅炉烟气回收、煤化工项目MTO(Methanol to olefin，甲醇制烯烃)装置反应气、MTA(Methanol to aromatics，甲醇转化制芳烃)装置反应气和制氢装置转化气。
背景技术
现有的石化装置用蒸汽发生器，由于压降低，采用单管程的固定管板式换热器，主要是通过管程高温介质对壳程介质进行热交换，在使用时，存在以下缺陷：
(1)管程介质入口的截面比介质流通的截面小，在介质通过流通截面时，不能充分分布流动，且在各换热管内的流速、流量大小不一，影响换热效率。
(2)采用固定管板式换热器结构不便于换热管束的维护，换热管束不能单独抽出清洗，换热管束的使用寿命要远低于壳体的使用寿命，换热管束损坏就导致整台设备的更换，造成成本较大。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，不仅比较安全，换热效率高，而且使用成本较低。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括相互连接的管箱和壳体，壳体的内部设置有换热管束和浮头，换热管束包括纵向设置的第一管板和第二管板，第一管板和第二管板之间横向设置有若干换热管，管箱通过第一管板与壳体固定连接，浮头通过第二管板与壳体连接，浮头包括浮头本体和出口管，浮头本体与出口管之间设置有膨胀节，出口管的外侧壁固定有浮头法兰，壳体的内侧壁与浮头法兰对应之处设置有反向法兰，浮头法兰与反向法兰通过固定件连接，出口管的外侧底部设置有1～4个限位滑道，每个限位滑道的底部均固定有限位螺栓。
在上述技术方案的基础上，所述第一管板外侧设置有隔热装置，第一管板和隔热装置形成封闭的隔热区间，隔热区间内填充有耐高温材料；每根换热管邻近第一管板的管头均位于隔热区间内，隔热区间内的所有管头均套接有瓷套管。
在上述技术方案的基础上，所述隔热装置包括压板和隔热座，压板通过隔热座与第一管板连接。
在上述技术方案的基础上，所述管箱的内部设置有分布器，分布器包括前锥体和后锥体，后锥体开有安装口，安装口上固定有尾帽。
在上述技术方案的基础上，所述分布器和管箱之间设置有1～4根连接件，前锥体、后椎体、尾帽和1～4根连接件上均开有若干压力平衡孔。
在上述技术方案的基础上，所述分布器选用热膨胀系数大于碳钢的不锈钢制成。
在上述技术方案的基础上，所述管箱的外壁设置有人孔，人孔包括法兰密封面，人孔内设置有隔热套筒，所述隔热套筒的外侧顶部设置有用于与法兰密封面配合使用的密封环板，隔热套筒的底部填充有耐高温材料。
在上述技术方案的基础上，所述壳体的外侧设置有支座，壳体的外侧顶部开有若干蒸汽出口，壳体的外侧底部开有若干入水口。
在上述技术方案的基础上，所述压板的内壁设置有螺栓座，螺栓座内设置有固定螺栓，隔热装置通过固定螺栓与第一管板连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括出口管和膨胀节，膨胀节能够消除管壳程温差大带来的应力，可以补偿管壳程温差产生的位移，又可以解决管程出口管与壳体连接密封泄漏，比较安全。
出口管的外侧设置有浮头法兰，出口管的外侧底部设置有限位滑道，限位滑道的底部设置有限位螺栓，当换热管束需要更换或清洗时，将浮头法兰和反向法兰之间的紧固件、管箱与壳体之间的紧固件松开，将管箱拆除后，能够从管箱的一侧将换热管束抽出，同时，限位螺栓滑动至与反向法兰发生碰撞后，难以滑动，进而防止膨胀节失去支撑，与壳体发生碰撞，与现有技术中因换热管束的质量问题而导致更换整台设备，使用成本较高相比，清洗比较方便，不仅比较安全，而且能够降低使用成本。
(2)本发明中高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括设置在第一管板和管箱之间的隔热装置，隔热装置内设置有耐高温材料，能够避免高温介质对换热管与第一管板之间的焊缝进行冲刷腐蚀，有效延长换热管束的使用寿命，降低使用成本；每个换热管的管头上均套接有瓷套管，当高温介质到达隔热装置后，通过瓷套管进入换热管内，能够引导管程介质进入换热管内，同时又保护了对换热管头焊缝，延长换热管束的使用寿命，降低使用成本。
(3)本发明中高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括分布器，管程高温介质通过分布器后，能够均匀流动，避免中部空间产生漩涡，进而使得高温介质能够均匀进入所有换热管中，将管壳程的换热效率提高60％。
(4)本发明中高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括设置在管箱上人孔内部的隔热套筒，隔热套筒底部填充耐高温浇注料，通过隔热套筒的密封环板与人孔法兰密封面搭接密封，能够增大管程介质入口的密封性和隔热性能，同时也便于拆卸。
附图说明
图1为本发明实施例中高温差、高压差、易维护蒸汽发生器的结构示意图；
图2为本发明实施例中隔热装置与第一管板装配的结构示意图；
图3为图2中B部分的放大图；
图4为图1中A部分的放大图。
图中：1-人孔，2-第一管板，3-蒸汽出口，4-壳体，5-换热管，6-第二管板，7-浮头，8-膨胀节，9-管箱，10-分布器，11-隔热装置，12-入水口，13-支撑板，14-瓷套管，15-隔热座，16-螺栓座，17-压板，18-限位滑道，19-限位螺栓。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括相互连接的管箱9和壳体4，壳体4的外侧壁设置有支座、外侧壁顶部设置有若干蒸汽出口3、外侧壁底部设置有若干入水口12；壳体4的内部设置有换热管束和浮头7，浮头7通过换热管束与管箱9连接。
换热管束包括纵向设置的第一管板2和第二管板6，第一管板2和第二管板6之间横向设置有若干换热管5，第一管板2与每根换热管5对应之处均开有第一管孔，第二管板6与每根换热管5对应之处均开有第二管孔，每根换热管5的管头均穿过第一管板2，壳体4通过第一管板2与管箱9固定连接。
管箱9的外侧壁开有人孔1，人孔1包括法兰密封面，人孔1内设置有隔热套筒，隔热套筒的外侧顶部设置有用于与法兰密封面配合使用的密封环板，隔热套筒的底部填充有耐高温材料。
管箱9的内部设置有分布器10，分布器10包括前锥体和后锥体，后锥体开有安装口，安装口上固定有尾帽，分布器10选用热膨胀系数大于的碳钢的不锈钢制成，分布器10和管箱9之间设置有连接1～4根连接件，前锥体、后椎体、尾帽和1～4根连接件上均开有若干压力平衡孔。
参见图2和图3所示，第一管板2的外侧有隔热装置11，隔热装置11包括压板17和隔热座15，压板17通过隔热座15与第一管板2连接，压板17的内壁设置有螺栓座16，螺栓座16内设置有固定螺栓，隔热装置11通过固定螺栓与第一管板2连接，压板17、第一管板2和隔热座15形成封闭的隔热区间，隔热区间内填充有耐高温材料，每根换热管5穿过第一管板2的管头均位于隔热区间的内部，每根换热管5的管头均套接有瓷套管14。
参见图1和图4所示，浮头7包括浮头本体和出口管，浮头本体和出口管之间设置有膨胀节8，出口管的外侧壁固定有浮头法兰，壳体4的内壁与浮头法兰对应之处设置有反向法兰，浮头法兰通过固定件与反向法兰连接，出口管的外侧底部设置有1～4个限位滑道18，每个限位滑道18的底部均固定有限位螺栓19。
本发明实施例的蒸汽发生器在使用时，当换热管束需要更换或清洗时，将浮头法兰和反向法兰之间的紧固件、管箱9与第一管板2之间的紧固件松开，将管箱9拆除后，能够从管箱9的一侧将换热管束抽出，同时，限位螺栓19滑动至与反向法兰发生碰撞后，难以滑动，进而防止膨胀节8失去支撑，与壳体4发生碰撞，导致膨胀节8和壳体4损坏，比较安全。
每个换热管5的管头上均套接有瓷套管14，当高温介质到达隔热装置11后，通过瓷套管14进入换热管5内，能够避免高温介质腐蚀磁套管；第一管板2与管箱9之间设置有隔热装置11，隔热装置11内设置有耐高温材料，能够避免高温介质腐蚀换热管5与第一管板2之间的焊缝，有效延长换热管束的使用寿命，降低使用成本。
管程高温介质通过分布器10后，能够均匀流动，避免中部空间产生漩涡，进而使得高温介质能够均匀进入所有换热管5中，避免不同换热管5中介质分布不同导致换热效率较低，提高管壳程的换热效率。
本发明实施例在使用时，分布器10自身结构可以吸收因热膨胀产生的位移动，分布器10上设置有若干压力平衡孔，使得分布器10在较高的温度小仍然可以保持内外压力平衡，分布器10不会发生形变。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，包括相互连接的管箱(9)和壳体(4)，壳体(4)的内部设置有换热管束和浮头(7)，换热管束包括纵向设置的第一管板(2)和第二管板(6)，第一管板(2)和第二管板(6)之间横向设置有若干换热管(5)，管箱(9)通过第一管板(2)与壳体(4)固定连接，浮头(7)通过第二管板(6)与壳体(4)连接，浮头(7)包括浮头本体和出口管，其特征在于：浮头本体与出口管之间设置有膨胀节(8)，出口管的外侧壁固定有浮头法兰，壳体(4)的内侧壁与浮头法兰对应之处设置有反向法兰，浮头法兰与反向法兰通过固定件连接，出口管的外侧底部设置有1～4个限位滑道(18)，每个限位滑道(18)的底部均固定有限位螺栓(19)。
2.如权利要求1所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述第一管板(2)外侧设置有隔热装置(11)，第一管板(2)和隔热装置(11)形成封闭的隔热区间，隔热区间内填充有耐高温材料；每根换热管(5)邻近第一管板(2)的管头均位于隔热区间内，隔热区间内的所有管头均套接有瓷套管(14)。
3.如权利要求1所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述隔热装置(11)包括压板(17)和隔热座(15)，压板(17)通过隔热座(15)与第一管板(2)连接。
4.如权利要求1所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述管箱(9)的内部设置有分布器(10)，分布器(10)包括前锥体和后锥体，后锥体开有安装口，安装口上固定有尾帽。
5.如权利要求4所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述分布器(10)和管箱(9)之间设置有1～4根连接件，前锥体、后椎体、尾帽和1～4根连接件上均开有若干压力平衡孔。
6.如权利要求4所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述分布器(10)选用热膨胀系数大于碳钢的不锈钢制成。
7.如权利要求1所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述管箱(9)的外壁设置有人孔(1)，人孔(1)包括法兰密封面，人孔(1)内设置有隔热套筒，所述隔热套筒的外侧顶部设置有用于与法兰密封面配合使用的密封环板，隔热套筒的底部填充有耐高温材料。
8.如权利要求1～7中任一项所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述壳体(4)的外侧设置有支座，壳体(4)的外侧顶部开有若干蒸汽出口(3)，壳体(4)的外侧底部开有若干入水口(12)。
9.如权利要求1～7中任一项所述的高温差、高压差、易维护蒸汽发生器，其特征在于：所述压板(17)的内壁设置有螺栓座(16)，螺栓座(16)内设置有固定螺栓，隔热装置(11)通过固定螺栓与第一管板(2)连接。
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