CN109973964A - 一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，包括挠性薄板锥形管板、管程低温侧圆形管板和换热管，其特征在于薄板锥形管板位于立式废热锅炉上部，直接接触高温介质，管板上表面铺设隔热层，换热管管束穿在挠性薄板锥形管板和管程低温侧圆形管板之间，在换热管中间部分设置了若干换热管支撑，以减弱换热管的振动；薄板锥形管板与筒体由挠性环件连接。本发明实现了壳程侧薄板锥形管板将气液混合物迅速提拉至壳程气相空间，大大缩短壳程侧介质在管板处停留时间。锥形管板特殊的倾斜角度不但可保证沿半径方向温差一致，还可保证锥形管板两侧温升幅度最小。直立形式既有节约用地的优势，更是使得液位易于保证，操作弹性更好，有效防止传统废热锅炉存在的干烧风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种立式废热锅炉。
背景技术
在精细化工领域，单元反应较多，物料组成复杂，要求中间过程控制尤其温度控制严格。精细化工项目中传统的废热锅炉利用高温反应气与冷却介质(水)间接换热，使水在壳程侧沸腾汽化。在传统设计中，立式废热锅炉上下管板均为普通圆平板结构，壳程侧汽水混合物在管板处停留时间较长，形成较厚的汽膜，管板温差增大，所形成温差应力相应增加。因汽水停留时间变长，管板沿半径方向温差出现差别。而且汽膜长时间附着于管板，将使管板温度小幅升高，此温升虽不会造成设备设计失效，但换热管管束内的高温介质因为温升将发生物料转性，最终导致成品产出率降低。当温升幅度继续增大时，高温侧物料会全部变为废料，这使得项目建造成本成倍增加。然而，高成本的现状与我国推行的节材节能需求矛盾重重。
发明内容
本发明的目的是提供一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，实现了壳程侧薄板锥形管板将气液混合物迅速提拉至壳程气相空间，大大缩短壳程侧介质在管板处停留时间。锥形管板固定的倾斜角度不但可保证沿半径方向温差一致，还可保证锥形管板两侧温升幅度最小。直立形式既有节约用地的优势，更是使得液位易于保证，操作弹性更好，有效防止传统废热锅炉存在的干烧风险。
本发明的技术方案是，一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，包括挠性薄板锥形管板、管程低温侧圆形管板和换热管，其特征在于薄板锥形管板位于立式废热锅炉上部，直接接触高温介质，管板上表面铺设隔热层，换热管管束穿在挠性薄板锥形管板和管程低温侧圆形管板之间，在换热管中间部分设置了若干换热管支撑，以减弱换热管的振动；薄板锥形管板与筒体由挠性环件连接。
一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，其特征在于，薄板锥形管板具有特殊的倾角ɑ，当操作温度≤900℃时，ɑ＝9.0°～11.0°，当操作温度＞900℃时，ɑ＝11.5°～14.0°，保证了沿锥形管板半径方向温差一致，厚度方向温升最小。
一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，其特征在于，挠性环件厚度均匀一致，每处具有相同的挠性,当操作温度≤900℃时，过渡圆半径R＝1.5t～2t，当操作温度＞900℃时，过渡圆半径R＝2.5t～4t。
一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，其特征在于，换热管管孔布置时需适当增大间距D，当操作温度≤900℃时，D＝1.22～ 1.35d+10mm，当操作温度＞900℃时，D＝1.3～1.4d+15mm。
本发明提供的一种新型挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，薄板锥形管板位于立式废热锅炉上部，直接接触高温介质，管板上表面铺设隔热层，以降低管板温度，减小管板本身温差应力，容易实现挠性变形，保护薄板锥形管板及换热管管接头。
本发明提供的一种新型挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，换热管中间部分设置了若干换热管支撑，以减弱换热管的振动。高温工艺介质从管程顶部进入，经过壳程传质传热交换，变为低温介质后由底部排出。
本发明提供的一种新型挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，可保证沿锥形管板半径方向温差一致，厚度方向温升最小，防止管程侧高温介质因温差过大导致物料变性。由于其适用性广，操作稳定，调节方便，结构简单加工制造容易，更是使得液位易于保证，操作弹性更好，有效防止传统废热锅炉存在的干烧风险。
高温工艺介质由管程入口进入，经换热管管束将入口高温工艺介质均匀分布至换热管管束内。壳程侧冷却介质(水)与换热管内高温介质间接换热，水在壳程侧沸腾汽化。汽水混合物在薄板锥形管板底面形成汽膜层，由于锥形管板有固定倾斜角度，汽水混合物沿斜面将快速被提拉至壳程蒸汽腔，通过引出，经由上升管进入汽包进行汽水分离。因汽水混合物流速较快，锥形管板底面形成的汽膜层较薄，将带走大量高温介质与低温介质换热时产生的热量，故薄板锥形管板沿厚度方向温差很小，同时大大减少管板本身温差应力。又因锥形管板在任意处倾角为固定值，所以沿半径方向温差一致。
本发明提供的一种新型挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，适应性广，阻力小，结构紧凑简单，加工制造方便，在换热管管内结垢时易于清理，所以不单单是精细化工领域，在石油化工、煤化工等多个领域其均可广泛应用。
附图说明
图1是本发明一种新型挠性薄板锥形管板立式废热锅炉结构示意图。
图2是传统立式废热锅炉结构示意图。
图3是新型挠性薄板锥形管板结构示意图。
图4是挠性环件结构示意图
图5是新型挠性薄板锥形管板布管示意图。
附图标号：检修孔1、管程低温侧温度计口2、壳程进口3、换热管支撑4、换热管5、挠性薄板锥形管板6、壳程出口7、挠性环件8、隔热层9、管程入口10、壳程侧温度计口11、管程高温侧温度计口 12、管程低温侧圆形管板13、管程出口14。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的内容。
如图1所示，高温工艺介质由管程入口10进入带隔热层9的上部管箱，经换热管5将管程入口10的高温工艺介质均匀分布至换热管5内并快速流出至下部低温侧管箱，由管程出口14引出进入第二级热交换器；壳程侧冷却介质(水)由壳程进口3进入并充满至挠性薄板锥形管板6上部，与换热管5内的高温热介质进行充分换热，使水在设备壳程沸腾，最终由壳程出口7引出，经由上升管进入汽包进行汽水分离。管程高温侧温度计口12可实时监测挠性薄板锥形管板 6处温度，防止管板超温。管程低温侧温度计口2判定高温介质与低温介质热交换工况是否在正常操作状态。壳程侧温度计口11实时监测汽水混合物温度，防止锅炉发生干烧。
其中薄板锥形管板6具有特殊的倾角ɑ，当操作温度≤900℃时，ɑ＝9.0°～11.0°，当操作温度＞900℃时，ɑ＝11.5°～14.0°，此角度保证汽膜厚度较薄并被快速提拉至蒸汽腔，高温状态下锥形管板6 自身的温差应力非常小，故工作时受力状态良好。
薄板锥形管板6与筒体由挠性环件8连接。挠性环件8厚度均匀一致，结构简单，每处具有相同的挠性。挠性环件的过渡半径不能太大，虽然应力集中有所改善，但加大了壳体直径，增加设备耗材；若太小，则局部应力就要增大。适当的过渡圆半径对本设备设计非常重要。当操作温度≤900℃时，过渡圆半径R＝1.5t～2t，当操作温度＞ 900℃时，R＝2.5t～4t,t表示挠性环件厚度。
当管程有碎屑沉积出现时，可通过检修孔1对设备管程侧进行清理，保证设备安全正常运行。当换热管管内结垢时，也可通过检修孔 1对设备换热管束管内侧进行清理，保证废热锅炉热交换效率，保证本设备持续高效操作。
换热管5管孔布置时需适当增大间距D，当操作温度≤900℃时， D＝1.22～1.35d+10mm，当操作温度＞900℃时，D＝1.3～1.4d+15mm。d 表示换热管直径，目的在于增大管桥宽度，便于管子与锥形管板6的焊接，同时在废热锅炉运行时可以减少汽阻使高温侧管板和换热管面与局部过热而遭受损坏。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，包括挠性薄板锥形管板(6)、管程低温侧圆形管板(13)和换热管(5)，其特征在于薄板锥形管板(6)位于立式废热锅炉上部，直接接触高温介质，管板上表面铺设隔热层(9)，换热管管束(5)穿在挠性薄板锥形管板(6)和管程低温侧圆形管板(13)之间，在换热管(5)中部设置了若干换热管支撑(4)，以减弱换热管(5)的振动；薄板锥形管板(6)与筒体由挠性环件(8)连接。
2.如权利要求1所述的挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，其特征在于，薄板锥形管板(6)具有特殊的倾角ɑ，当操作温度≤900℃时，ɑ＝9.0°～11.0°，当操作温度＞900℃时，ɑ＝11.5°～14.0°，保证了沿锥形管板半径方向温差一致，厚度方向温升最小。
3.如权利要求1所述的挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，其特征在于，挠性环件(8)厚度均匀一致，每处具有相同的挠性,当操作温度≤900℃时，过渡圆半径R＝1.5t～2t，当操作温度＞900℃时，过渡圆半径R＝2.5t～4t，t表示挠性环件厚度。
4.如权利要求1所述的挠性薄板锥形管板立式废热锅炉，其特征在于，换热管(5)管孔布置时需适当增大间距D，当操作温度≤900℃时，D＝1.22～1.35d+10mm，当操作温度＞900℃时，D＝1.3～1.4d+15mm，d表示换热管直径。
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