CN109000213A - 蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽发生器，它包括热交换装置、循环分离装置，所述的热交换装置包括上由上至下依次连接设置的上管箱、中间段以及下管箱，上管箱与中间端包括共同的上管板，中间段与下管箱包括共同的下管板；所述的循环分离装置包括若干均匀设置在热交换装置外周的分水器，分水器与热交换装置的中间段齐平，分水器上分别上设置有进汽口、出水口以及蒸汽出口，分水器的进汽口分别连通中间段位于折流区上方的部分，分水器的出水口分别连通中间段的下部。设计合理，结构简单，利用变换气中的余热来生产蒸汽，换热效率高、蒸汽质量好。

Description

蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及蒸汽发生技术领域，具体设计一种蒸汽发生器。

背景技术

变换气是指反应合成气经过变换单元后的合成气，像煤气化、天然气制氢等工艺，变换气是指合成气进入变换反应器在催化剂作用下将其中的CO与水蒸气反应生产CO2和氢气，所以一般变换气含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、小分子烃类、硫化氢等，且产生的的变换气都是伴随热量的，以往变换气的热量都是自然损耗的。

现行的蒸汽发生器或废热锅炉都是是采用立式盘管结构或卧式直管结构。

发明内容

本发明提出一种蒸汽发生器，设计合理，结构简单，利用变换气中的余热来生产蒸汽，换热效率高、蒸汽质量好。

本发明的技术方案：

一种蒸汽发生器，其特征在于：它包括热交换装置、循环分离装置，所述的热交换装置包括上由上至下依次连接设置的上管箱、中间段以及下管箱，上管箱与中间端包括共同的上管板，中间段与下管箱包括共同的下管板。

所述的上管箱还包括上管箱封头、上管箱筒体，上管箱封头设置在上管箱筒体顶部，上管板设置在上管箱筒体底部，上管箱筒体侧壁设置有若干变换气进口。

所述的下管箱还包括下管箱封头、下管箱筒体、下管锥壳，下管箱封头设置在下管箱筒体底部，下管锥壳、下管板依次设置在下管箱筒体顶部，下管箱筒体侧壁设置有变换气出口，下管箱封头底部设置有工艺冷凝液出口。

所述的中间段还包括壳程上锥壳、壳程下锥壳、壳程筒体Ⅰ、壳程筒体Ⅱ、换热管、定距管、拉杆、中心折流板、周边折流板、折流杆、支撑板Ⅰ、支撑板Ⅱ、固定杆，壳程上锥壳、上管板依次设置在壳程筒体Ⅰ顶部，下管板设置在壳程筒体Ⅱ底部，壳程筒体Ⅰ底部与壳程筒体Ⅱ顶部通过壳程下锥壳连通，壳程筒体Ⅰ与壳程下锥壳内以及壳程筒体Ⅱ内上部设置有由若干层均布折流杆构成的上折流区域，壳程筒体Ⅱ内下设置有由交替设置的中心折流板与周边折流板共同构成的下折流区，单层均布折流杆呈横向或纵向均布，相邻两层均布的折流杆，一层折流杆横向均布，一层折流杆纵向均布，折流杆通过跨中均布的支撑板Ⅰ或支撑板Ⅱ固定连接壳程筒体Ⅰ、壳程筒体Ⅱ，且若干层均布的折流杆之间通过固定杆连接，拉杆穿过中心折流板、周边折流板固定连接下管板，且在相邻的周边折流板、相邻的中心折流板与周边折流板设置定距管，定距管两端分别顶在周边折流板或中心折流板上，壳程筒体Ⅱ底部侧壁设置有锅炉水进口，上管板、下管板上对应排列着若干蜂窝状小孔，换热管分别与上管板、下管板上的小孔一一对应，换热管穿过上折流区、下折流区两端分别插入对应上管板与下管板小孔中，连接通上管箱与下管箱，且换热管分别与上管板、下管板焊接连接，壳程筒体Ⅰ的直径大于壳程筒体Ⅱ的直径，换热管为竖直设置的直管，构成直换热管束立式结构。

所述的循环分离装置包括若干均匀设置在热交换装置的外周上分水器，分水器与热交换装置的中间段齐平，分水器上分别上设置有进汽口、出水口以及蒸汽出口，分水器的进汽口分别连通中间段位于上折流区上方的部分，分水器的出水口分别连通中间段的下部。

有两股流体在热交换装置中分别从中间段和换热管中相对流过，进行热交换，一股是变换气，从变换气进口加入上管箱中，接着流过换热管进入下管箱，变换气中的重组份凝结成液体从工艺冷凝液出口排走，不凝结的变换气沿下管箱筒壁向上到达变换气出口流向下道工序；另一股是水，从锅炉水进口中加入中间段底部，在折流板导引之下，穿过换热管间的间隙向上作双S形的流动，然后流入折流层，这时水流变成与换热管轴线相平行的流动，在折流杆的作用下，过流面积时而扩大时而缩小，从而产生强烈的湍流，进而提高了换热效率，水流继续上升到达壳程下锥壳处时，已经吸收了足够的热量开始汽化变成蒸汽，本发生器在此处将筒体直径放大以增加过流断面，从而为气体蒸发提供足够的空间，进而保证有足够的蒸汽产量，蒸汽继续上升，流速变快，并继续被加热，由不饱和蒸汽变成饱和蒸汽甚至是过热蒸汽，蒸汽到达中间段顶部，从分水器的进汽口送入分水器中，夹带在蒸汽中的少量小水滴被分离从分水器出口送回至中间段底部在进行蒸发，不凝结的纯正的蒸汽从分水器的蒸汽出口流走；利用固定杆的设计使得若干层均布的折流杆之间固定更稳固，且起到相邻两层均布的折流杆之间定距。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，单层均布的折流杆之间的间距等于换热管的直径，换热管穿过折流杆之间的间隙，与折流杆之间接触；对换热管起到一定的把持作用。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的分水器包括分水器锥封头、分水器筒体以及分水器椭圆封头，分水器椭圆封头设置在分水器筒体顶部，分水器锥封头设置在分水器筒体底部，蒸汽出口设置在分水器椭圆封头顶部，进汽口切向设置在分水器筒体侧壁，出水口设置在分水器锥封头顶部，分水器锥封头通过支撑架固定连接热交换装置，进汽口通过输汽管连通中间段位于折流区上方的部分，分水器的出水口通过L形循环管连通中间段的下部，且在L形循环管上设置有波纹管补偿器；蒸汽到达中间段顶部，由输汽管经分水器的进汽口切向送入分水器中，蒸汽在分水器中形旋流，在离心力的作用下，微小水滴被甩向筒壁，相互挤碰凝结成更大的水滴在重力的作用下向下沉降，最终变为凝液流向底部并从沉降至底部通过出水口并经L形循环管送回中间段底部重新进行蒸发，而蒸汽则向上从蒸汽出口流走，这样可以强化汽水分离的效果。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的支撑架为三角支撑，采用三角支撑设计，支承分水器更加稳定。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，它还包括裙座，裙座罩装在下管箱封头上，支撑热交换装置，所述的工艺冷凝液出口对应连接有管道，管道出口穿过裙座侧壁伸出。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，在热交换装置顶部一侧设置有侧壁吊耳，在裙座底部一侧设置有尾耳；侧壁吊耳与尾耳用于设备吊装。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，在下管箱内还设置有文丘里导流筒，所述的文丘里导流筒由竖直设置的筒体以及设置在筒体上下两端的喇叭状扩口构成，筒体上端的扩口为进口，筒体下端的扩口为出口，进口正对下管板，与下管锥壳密封连接，出口正对下管箱封头；变换气经过丘里导流筒加速后冲向底部，降温后已经凝结成小液滴的重物质（就是沸点较低的杂质在底部碰撞成大的液滴落入液面之内，变成凝液流走，不凝的变换气从筒壁附近返回向上从变换气出口流走，这样，实现了对变换气中重组份的分离，使变换气的纯度提高。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，对上述技术方案作进一步的改进和细化，在热交换装置上还设置有冷凝液回流口、连续排污口、间歇排污口以及若干分离段就地液位计口、分离段远程液位计口、废锅段就地液位计口、废锅段远程液位计口、人孔，在分水器上还设置有远传压力计口、就地压力计口。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，在裙座上还设置有观察孔以及若干排气孔。

对上述技术方案作进一步的改进和细化，所述的壳程筒体Ⅱ的外壁上部套装有膨胀节。

本发明产生的技术效果：

（1）本蒸汽发生器采用直换热管束立式结构。

（2）采用加大直径的壳程筒体Ⅰ，为水转变成蒸气提供蒸发空间。

（3）采用复式折流区，即下部采用折流板上部采用折流杆构成的折流层，这样很好地对应了不同高度上的流体特性，提高了换热效率。

（4）利用设置分水器对蒸汽中的水分进行分离，得到高质量蒸汽。

附图说明

图1是蒸汽发生器结构示意图。

图2是第n层均布的折流杆结构示意图。

图3是第n+1层或n-1层均布的折流杆结构示意图。

图中 裙座 2 上管箱封头27 上管箱筒体26 上管板25 下管箱封头3 下管箱筒体4 下管锥壳6 下管板7 壳程上锥壳24 壳程下锥壳15 壳程筒体Ⅰ11 壳程筒体Ⅱ16 换热管14 拉杆8 中心折流板9 周边折流板10 折流杆12 支撑板Ⅰ13 支撑板Ⅱ19 固定杆30 膨胀节29 分水器锥封头20 分水器筒体21 分水器椭圆封头23 输汽管22 L形循环管17 波纹管补偿器31 尾耳1 侧壁吊耳28 支撑架18 文丘里导流筒5。

具体实施方式

如图1-3所示，一种蒸汽发生器，其特征在于：它包括热交换装置、循环分离装置，所述的热交换装置包括上由上至下依次连接设置的上管箱、中间段以及下管箱，上管箱与中间端包括共同的上管板25，中间段与下管箱包括共同的下管板7；所述的上管箱还包括上管箱封头27、上管箱筒体26，上管箱封头27设置在上管箱筒体26顶部，上管板25设置在上管箱筒体26底部，上管箱筒体26侧壁设置有若干变换气进口；所述的下管箱还包括下管箱封头3、下管箱筒体4、下管锥壳6，下管箱封头3设置在下管箱筒体4底部，下管锥壳6、下管板7依次设置在下管箱筒体4顶部，下管箱筒体4侧壁设置有变换气出口，下管箱封头3底部设置有工艺冷凝液出口；所述的中间段还包括壳程上锥壳24、壳程下锥壳15、壳程筒体Ⅰ11、壳程筒体Ⅱ16、换热管14、定距管、拉杆8、中心折流板9、周边折流板10、折流杆12、支撑板Ⅰ13、支撑板Ⅱ19、固定杆30，壳程上锥壳24、上管板25依次设置在壳程筒体Ⅰ11顶部，下管板7设置在壳程筒体Ⅱ16底部，壳程筒体Ⅰ11底部与壳程筒体Ⅱ16顶部通过壳程下锥壳15连通，壳程筒体Ⅰ11与壳程下锥壳15内以及壳程筒体Ⅱ16内上部设置有由若干层均布折流杆12构成的上折流区域，壳程筒体Ⅱ内下设置有由交替设置的中心折流板9与周边折流板10共同构成的下折流区，单层均布折流杆12呈横向或纵向均布，相邻两层均布的折流杆12，一层折流杆12横向均布，一层折流杆12纵向均布，折流杆12通过跨中均布的支撑板Ⅰ13或支撑板Ⅱ19固定连接壳程筒体Ⅰ11、壳程筒体Ⅱ16，且若干层均布的折流杆12之间通过固定杆30连接，拉杆8穿过中心折流板9、周边折流板10固定连接下管板7，且在相邻的周边折流板9、相邻的中心折流板9与周边折流板10设置定距管，定距管两端分别顶在周边折流板9或中心折流板10上，壳程筒体Ⅱ16底部侧壁设置有锅炉水进口，上管板25、下管板16上对应排列着若干蜂窝状小孔，换热管14分别与上管板25、下管板7上的小孔一一对应，换热管14穿过上折流区、下折流区两端分别插入对应上管板25与下管板7小孔中，连接通上管箱与下管箱，且换热管14分别与上管板25、下管板7焊接连接，壳程筒体Ⅰ11的直径大于壳程筒体Ⅱ16的直径，换热管14为竖直设置的直管，构成直换热管束立式结构；所述的循环分离装置包括若干均匀设置在热交换装置外周的分水器，分水器与热交换装置的中间段齐平，所述的分水器包括分水器锥封头20、分水器筒体21以及分水器椭圆封头23，分水器椭圆封头23设置在分水器筒体21顶部，分水器锥封头20设置在分水器筒体21底部，蒸汽出口设置在分水器椭圆封头23顶部，进汽口切向设置在分水器筒体21侧壁，出水口设置在分水器锥封头20顶部，分水器锥封头20通过支撑架18固定连接热交换装置，进汽口通过输汽管22连通中间段位于上折流区上方的部分，分水器的出水口通过L形循环管17连通中间段的下部，且在L形循环管17上设置有波纹管补偿器31；蒸汽到达中间段顶部，由输汽管22经分水器的进汽口切向送入分水器中，蒸汽在分水器中形旋流，在离心力的作用下，微小水滴被甩向筒壁，相互挤碰凝结成更大的水滴在重力的作用下向下沉降，最终变为凝液流向底部并从沉降至底部通过出水口并经L形循环管17送回中间段底部重新进行蒸发，而蒸汽则向上从蒸汽出口流走，这样可以强化汽水分离的效果所述的支撑架18为三角支撑，采用三角支撑设计，支承分水器更加稳定；它还包括裙座2，裙座2罩装在下管箱封头3上，支撑热交换装置，所述的工艺冷凝液出口对应连接有管道，管道出口穿过裙座2侧壁伸出；在热交换装置顶部一侧设置有侧壁吊耳28，在裙座2底部一侧设置有尾耳1；侧壁吊耳28与尾耳1用于设备吊装；在下管箱内还设置有文丘里导流筒5，所述的文丘里导流筒5由竖直设置的筒体以及设置在筒体上下两端的喇叭状扩口构成，筒体上端的扩口为进口，筒体下端的扩口为出口，进口正对下管板7，与下管锥壳6密封连接，出口正对下管箱封头3；变换气经过丘里导流筒5加速后冲向底部，降温后已经凝结成小液滴的重物质（就是沸点较低的杂质在底部碰撞成大的液滴落入液面之内，变成凝液流走，不凝的变换气从筒壁附近返回向上从变换气出口流走，这样，实现了对变换气中重组份的分离，使变换气的纯度提高；在热交换装置上还设置有冷凝液回流口、连续排污口、间歇排污口以及若干分离段就地液位计口、分离段远程液位计口、废锅段就地液位计口、废锅段远程液位计口、人孔，在分水器上还设置有远传压力计口、就地压力计口；在裙座1上还设置有观察孔以及若干排气孔；所述的壳程筒体Ⅱ16的外壁上部套装有膨胀节29。

由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蒸汽发生器，其特征在于：它包括热交换装置、循环分离装置，所述的热交换装置包括上由上至下依次连接设置的上管箱、中间段以及下管箱，上管箱与中间端包括共同的上管板，中间段与下管箱包括共同的下管板；

所述的上管箱还包括上管箱封头、上管箱筒体，上管箱封头设置在上管箱筒体顶部，上管板设置在上管箱筒体底部，上管箱筒体侧壁设置有若干变换气进口；

所述的下管箱还包括下管箱封头、下管箱筒体、下管锥壳，下管箱封头设置在下管箱筒体底部，下管锥壳、下管板依次设置在下管箱筒体顶部，下管箱筒体侧壁设置有变换气出口，下管箱封头底部设置有工艺冷凝液出口；

所述的中间段还包括壳程上锥壳、壳程下锥壳、壳程筒体Ⅰ、壳程筒体Ⅱ、换热管、定距管、拉杆、中心折流板、周边折流板、折流杆、支撑板Ⅰ、支撑板Ⅱ、固定杆，壳程上锥壳、上管板依次设置在壳程筒体Ⅰ顶部，下管板设置在壳程筒体Ⅱ底部，壳程筒体Ⅰ底部与壳程筒体Ⅱ顶部通过壳程下锥壳连通，壳程筒体Ⅰ与壳程下锥壳内以及壳程筒体Ⅱ内上部设置有由若干层均布折流杆构成的上折流区域，壳程筒体Ⅱ内下设置有由交替设置的中心折流板与周边折流板共同构成的下折流区，单层均布折流杆呈横向或纵向均布，相邻两层均布的折流杆，一层折流杆横向均布，一层折流杆纵向均布，折流杆通过跨中均布的支撑板Ⅰ或支撑板Ⅱ固定连接壳程筒体Ⅰ、壳程筒体Ⅱ，且若干层均布的折流杆之间通过固定杆连接，拉杆穿过中心折流板、周边折流板固定连接下管板，且在相邻的周边折流板、相邻的中心折流板与周边折流板设置定距管，定距管两端分别顶在周边折流板或中心折流板上，壳程筒体Ⅱ底部侧壁设置有锅炉水进口，上管板、下管板上对应排列着若干蜂窝状小孔，换热管分别与上管板、下管板上的小孔一一对应，换热管穿过上折流区、下折流区两端分别插入对应上管板与下管板小孔中，连接通上管箱与下管箱，且换热管分别与上管板、下管板焊接连接，壳程筒体Ⅰ的直径大于壳程筒体Ⅱ的直径，换热管为竖直设置的直管，构成直换热管束立式结构；

所述的循环分离装置包括若干均匀设置在热交换装置的外周上分水器，分水器与热交换装置的中间段齐平，分水器上分别上设置有进汽口、出水口以及蒸汽出口，分水器的进汽口分别连通中间段位于上折流区上方的部分，分水器的出水口分别连通中间段的下部。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：单层均布的折流杆之间的间距等于换热管的直径，换热管穿过折流杆之间的间隙，与折流杆之间接触。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：所述的分水器包括分水器锥封头、分水器筒体以及分水器椭圆封头，分水器椭圆封头设置在分水器筒体顶部，分水器锥封头设置在分水器筒体底部，蒸汽出口设置在分水器椭圆封头顶部，进汽口切向设置在分水器筒体侧壁，出水口设置在分水器锥封头底部，分水器锥封头通过支撑架固定连接热交换装置，进汽口通过输汽管连通中间段位于折流区上方的部分，分水器的出水口通过L形循环管连通中间段的下部，且在L形循环管上设置有波纹管补偿器。

4.根据权利要求3所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：所述的支撑架为三角支撑架。

5.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：它还包括裙座，裙座罩装在下管箱封头上，支撑热交换装置，所述的工艺冷凝液出口对应连接有管道，管道出口穿过裙座侧壁伸出。

6.根据权利要求3所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：在热交换装置顶部一侧设置有侧壁吊耳，在裙座底部一侧设置有尾耳。

7.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：在下管箱内还设置有文丘里导流筒，所述的文丘里导流筒由竖直设置的筒体以及设置在筒体上下两端的喇叭状扩口构成，筒体上端的扩口为进口，筒体下端的扩口为出口，进口正对下管板，与下管锥壳密封连接，出口正对下管箱封头。

8.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：在热交换装置上还设置有冷凝液回流口、连续排污口、间歇排污口以及若干分离段就地液位计口、分离段远程液位计口、废锅段就地液位计口、废锅段远程液位计口、人孔，在分水器上还设置有远传压力计口、就地压力计口。

9.根据权利利要求3所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：在裙座上还设置有观察孔以及若干排气孔。

10.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：所述的壳程筒体Ⅱ的外壁上部套装有膨胀节。