CN113233417A - 一种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置，粗合成气经热交换器与第一和第二脱毒罐相接，脱毒罐出口一路接第一变换炉入口，另一路接第二变换炉入口，变换气出口汇合后接热交换器，热交换器出口接第三变换炉，第二变换炉换热管束出口接汽包，汽包循环热水出口接第二变换炉换热管束入口，汽包蒸汽出口与饱和蒸汽汇合后接第一变换炉，锅炉补水接汽包水入口。与第一变换炉并联的等温第二变换炉通过炉内催化剂床层布置的换热管束产饱和蒸汽，第三变换炉用于预热锅炉给水，热水压力与等温第二变换炉副产蒸汽压力相当，热水作为汽包补水，第三变换炉加热锅炉给水代替产生低压蒸汽使得第二变换炉副产蒸汽量增加，系统余热的品位得以提高。

Description

一种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置

技术领域

本发明涉及产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置。

背景技术

目前工业上煤加压气化产生的粗合成气的变换主要采用绝热变换和等温变换工艺。绝热变换工艺是设置一段或几段绝热变换炉，在每段变换炉后设置蒸汽过热器或废热回收器副产饱和水蒸汽或用于加热其他工艺介质回收反应余热；等温变换工艺则是在变换反应器内设置水管，用水管内的水蒸发吸收变换反应的余热副产饱和蒸汽。一般情况下，第一等温变换炉或第一绝热变换炉反应及热负荷大，第二等温变换炉或第二绝热变换炉反应及热负荷小，第二等温变换炉或第二绝热变换炉反应床层温度也较低，为了满足第二等温变换炉的反应条件，则换热管束产生蒸汽压力较低，余热回收品位及价值也低。同时，换热管束中换热管内压力远远小于换热管束外的气体压力，换热管束中换热管承受外压，易于泄露和失稳破坏。

发明内容

本发明提供一种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置，以克服现有技术存在的缺陷。

为实现本发明目的，这种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置它包括第一变换炉和第二变换炉，其特征在于粗合成气经热交换器后分别与第一脱毒罐和第二脱毒罐气体入口相接，第一脱毒罐与第二脱毒罐出口汇合后一路与第一变换炉气体入口相接，另一路与第二变换炉气体入口相接，第一变换炉变换气出口与第二变换炉变换气出口汇合后接热交换器，热交换器出口接第三变换炉气体入口，第三变换炉底部气体出口接热回收系统，第二变换炉换热管束出口接汽包汽液混合物入口，汽包循环热水出口接第二变换炉换热管束入口，汽包蒸汽出口与外来饱和蒸汽汇合后与第一变换炉蒸汽过热器蒸汽进口相接，蒸汽过热器过热蒸汽出口接第一变换炉顶部出口，锅炉补水一路与第三变换炉顶部换热管束的一路出口汇合后接汽包水入口，锅炉补水的另一路与第三变换炉顶部换热管束的另一路出口汇合后与第三变换炉底部换热管束入口相接，第三变换炉底部气体出口接热回收系统，所述第一变换炉为内设蒸汽过热器的绝热变换炉，所述第二变换炉和第三变换炉均为等温变换炉。

所述第一脱毒罐和第二脱毒罐的进口、出口分别装设截止阀，所述第一变换炉和第二变换炉进气口分别装设调节阀。

第一变换炉采用多段绝热段间设有上段蒸汽过热器和下段蒸汽过热器的绝热变换炉，粗合成气经热交换器后分别与第一脱毒罐和第二脱毒罐气体入口相接，第一脱毒罐与第二脱毒罐出口汇合后一路与绝热变换炉气体入口相接，另一路与第二变换炉入口相接，绝热变换炉变换气出口与第二变换炉变换气出口汇合后接热交换器，热交换器出口经水加热器后与第三变换炉气体入口相接，第三变换炉气体出口接热回收系统，第二变换炉换热管束出口接汽包汽液混合物入口，汽包的循环热水出口接第二变换炉的换热管束入口，汽包的蒸汽出口与外来饱和蒸汽汇合后经绝热变换炉内下段蒸汽过热器接上段蒸汽过热器过热蒸汽入口，上段蒸汽过热器过热蒸汽出口接过热蒸汽管网；锅炉补水一路与第三变换炉顶部换热管束的一路出口汇合后分别接汽包的水入口和水加热器换热入口，锅炉补水的另一路与第三变换炉顶部换热管束的另一路出口汇合后与第三变换炉底部换热管束入口相接，水加热器热水出口接汽包水入口，第三变换炉底部气体出口接热回收系统，所述第二变换炉和第三变换炉均为等温变换炉。

所述汽包水入口管路上装设有流量调节阀。

通过调节汽包蒸汽压力控制蒸汽过热器的管板蒸汽侧压力和第二、三变换炉管束水侧压力微大于合成气侧压力。

本发明取得的技术进步：

1、由于将多段绝热段间设有蒸汽过热器的第一变换炉的反应热通过炉内各段催化剂床层段间布置的蒸汽过热器产过热蒸汽，与第一变换炉并联的等温第二变换炉通过炉内催化剂床层布置的换热管束产饱和蒸汽加以回收，变换气经热交换器降温后进入等温第三变换炉气体入口继续进行变换反应，等温第三变换炉用于预热锅炉给水，热水的压力与等温第二变换炉副产的蒸汽压力相当，热水作为汽包的补水，第三变换炉加热锅炉给水代替产生低压蒸汽使得第二变换炉副产蒸汽量增加，使得等温第三变换炉系统副产余热的品位得以提高。

2、可通过调节汽包蒸汽压力来控制蒸汽过热器的管板蒸汽侧压力和等温变换炉管束水侧压力微大于合成气侧压力，同时蒸汽过热器及等温变换炉管束换热管束承受内压，且可实现管束水侧与工艺气侧微压差操作，受力情况明显改善，可减少换热管外压失稳和泄露失效的几率。

3、由于将脱毒罐布置于热交换器之后，有利于粗合成气脱除SOx和夹带的粉尘等杂质，可保护催化剂免受毒物的损害，延长其使用寿命。

4、第一变换炉不仅可为系统内汽包提供的饱和蒸汽过热，也可以为界外提供的饱和蒸汽过热。

5、由于第一变换炉与第二变换炉并联的同时与第三变换炉串联，第三变换炉既可为汽包提供与蒸汽压力相当的补充热水，又可为第三变换炉进口的反应气提供热量，有效维持第三变换炉正常运行，本发明不仅用于变换工段，还可用于低压甲醇合成及氨合成工段。

附图说明

图1为发明结构示意图。

图2为本发明另一种实现方式结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1：如图1所示，这种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置包括第一变换炉1和第二变换炉4，粗合成气经热交换器7预热后分别入第一脱毒罐2和第二脱毒罐3，在两脱毒罐脱除SO_x和夹带的粉尘等杂质后汇合，再进入第一变换炉1的气体入口和第二变换炉4的气体入口。当第一脱毒罐2处于停车状态时，第二脱毒罐3出口的气体一部分进入第一变换炉1，一部分进入第二变换炉4；当第二脱毒罐3处于停车状态时，第一脱毒罐2出口的气体一部分进入第一变换炉1，一部分进入第二变换炉4。在第一脱毒罐2和第二脱毒罐3的进气口和出气口均设有截止阀，用以脱毒罐的检修及脱毒剂的更换，第一变换炉1、第二变换炉4进气口分别装设调节阀，用来调节第一变换炉1和第二变换炉4的气体进口气量，第一变换炉1的变换气出口与第二变换炉4变换气出口汇合并经热交换器7降温后入第三变换炉6的气体入口，反应后的变换气出第三变换炉6底部气体出口后去热回收系统，第二变换炉4换热管束出口接汽包5汽液混合物入口，汽包5的循环热水出口接第二变换炉4换热管束入口，汽包5的蒸汽出口与外供饱和蒸汽入口汇合后接第一变换炉1内设的蒸汽过热器1a的蒸汽进口，蒸汽过热器1a的过热蒸汽出口接第一变换炉1顶部出口，锅炉补水一路经管路8与第三变换炉6顶部换热管束的一路出口经管路9汇合后接汽包5的水入口，锅炉补水的另一路经管路11与第三变换炉6顶部换热管束的一路出口经管路10在泵入口汇合后与第三变换炉6底部换热管束入口相接，第三变换炉6底部气体出口接热回收系统。根据等温第三变换炉6的负荷情况，通过调节管路8的水流量来控制第三变换炉6换热管束入口的进水温度来满足等温第三变换炉6的热平衡和正常运行。在锅炉补水管路11a上设有流量调节阀，用来控制汽包5的液位。第一变换炉1为内设蒸汽过热器1a的绝热变换炉，第二变换炉4和第三变换炉6均为等温变换炉。可通过调节汽包5蒸汽压力控制蒸汽过热器1a的管板蒸汽侧压力和第二变换炉4、第三变换炉6管束水侧压力微大于合成气侧压力。

实施例2：如图2所示，与实施例1不同之处是第一变换炉采用多段绝热段间设有上段蒸汽过热器16a和下段蒸汽过热器16b的绝热变换炉16，粗合成气经热交换器7预热后分别入第一脱毒罐2和第二脱毒罐3，在两脱毒罐内脱除SO_x、夹带的粉尘等杂质后汇合，再进入绝热变换炉16的气体入口和第二变换炉4的气体入口，当第一脱毒罐2处于停车状态时，第二脱毒罐3出口的气体一部分进入第一变换炉16，一部分进入第二变换炉4；当第二脱毒罐3处于停车状态时，第一脱毒罐2出口的气体一部分进入第一变换炉16，一部分进入第二变换炉4。在第一脱毒罐2和第二脱毒罐3的进气口、出气口均设有截止阀，用以两脱毒罐的检修及脱毒剂的更换。在绝热变换炉16、第二变换炉4的进气口均设有调节阀，用来调节进绝热变换炉16和第二变换炉4的气体进口气量。绝热变换炉16上段反应后的变换气经上段蒸汽过热器16a降温后进下段催化剂，反应后的气体经下段蒸汽过热器16b降温后与来自界外的饱和蒸汽和汽包5内的蒸汽换热后出绝热变换炉16的底部出气口，第二变换炉4内进行变换反应，同时副产饱和蒸汽，绝热变换炉16底部出口的变换气与第二变换炉4底部出口的变换气汇合后入热交换器7，经热交换器7降温的变换气经水加热器12进一步换热升温后接第三变换炉6气体入口，在第三变换炉6内进变换反应，出第三变换炉6底部气体出口的变换气接热回收系统，第二变换炉4换热管束出口接汽包5汽液混合物入口，汽包5的循环热水出口接第二变换炉4的换热管束入口，汽包5的蒸汽出口与外来饱和蒸汽汇合后依次经绝热变换炉16下段内设的下段蒸汽过热器16b和上段蒸汽过热器16a，即绝热变换炉16下段蒸汽过热器16b过热蒸汽出口通过管路与绝热变换炉16上段蒸汽过热器16a的蒸汽进口相接，绝热变换炉16上段蒸汽过热器16a过热蒸汽出口的过热蒸汽接过热蒸汽管网，本实施例第二变换炉4和第三变换炉6均为等温变换炉。锅炉补水一路经管路8与第三变换炉6顶部换热管束的一路出口经管路9汇合后分别经管路13接汽包5的水入口和管路14入水加热器12的热水入口，水加热器12热水出口接汽包5的水入口，锅炉补水的另一路经管路11与第三变换炉6顶部换热管束的另一路出口经管路10在泵入口处汇合后与第三变换炉6的底部换热管束入口相接，根据等温第三变换炉6的负荷情况，通过调节管路8的水流量来控制第三变换炉6换热管束入口的进水温度来满足等温第三变换炉6的热平衡和正常运行，第三变换炉6底部变换气体出口接热回收系统，汽包5水入口管路13上装设有流量调节阀15，用来控制等温变换炉6进口气体的温度维持第三变换炉6的正常运行。在锅炉补水管路11a上设有流量调节阀，用来控制汽包5的液位。绝热变换炉16每段床层下设一蒸汽过热器即上段蒸汽过热器16a和下段蒸汽过热器16b，构成了两段或两段以上绝热段间布置的两个或两个以上蒸汽过热器的绝热变换炉。

Claims (4)

1.一种产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置，它包括第一变换炉（1）和第二变换炉（4），其特征在于粗合成气经热交换器（7）后分别与第一脱毒罐（2）和第二脱毒罐（3）气体入口相接，第一脱毒罐（2）与第二脱毒罐（3）出口汇合后一路与第一变换炉（1）气体入口相接，另一路与第二变换炉（4）气体入口相接，第一变换炉（1）变换气出口与第二变换炉（4）变换气出口汇合后接热交换器（7），热交换器（7）出口接第三变换炉（6）气体入口，第三变换炉（6）底部气体出口接热回收系统，第二变换炉（4）换热管束出口接汽包（5）汽液混合物入口，汽包（5）循环热水出口接第二变换炉（4）换热管束入口，汽包（5）蒸汽出口与外来饱和蒸汽汇合后与第一变换炉（1）蒸汽过热器（1a）蒸汽进口相接，蒸汽过热器（1a）过热蒸汽出口接第一变换炉（1）顶部出口，锅炉补水一路与第三变换炉（6）顶部换热管束的一路出口汇合后接汽包（5）水入口，锅炉补水的另一路与第三变换炉（6）顶部换热管束的另一路出口汇合后与第三变换炉（6）底部换热管束入口相接，第三变换炉（6）底部气体出口接热回收系统，所述第一变换炉（1）为内设蒸汽过热器（1a）的绝热变换炉，所述第二变换炉（4）和第三变换炉（6）均为等温变换炉。

2.根据权利要求1所述的产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置，其特征在于所述第一脱毒罐（2）和第二脱毒罐（3）的进口、出口分别装设截止阀，所述第一变换炉（1）和第二变换炉（4）进气口分别装设调节阀。

3.根据权利要求1所述的产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置，其特征在于第一变换炉采用多段绝热段间设有上段蒸汽过热器（16a）和下段蒸汽过热器（16b）的绝热变换炉（16），粗合成气经热交换器（7）后分别与第一脱毒罐（2）和第二脱毒罐（3）气体入口相接，第一脱毒罐（2）与第二脱毒罐（3）出口汇合后一路与绝热变换炉（16）气体入口相接，另一路与第二变换炉（4）入口相接，绝热变换炉（16）变换气出口与第二变换炉（4）变换气出口汇合后接热交换器（7），热交换器（7）出口经水加热器（12）后与第三变换炉（6）气体入口相接，第三变换炉（6）气体出口接热回收系统，第二变换炉（4）换热管束出口接汽包（5）汽液混合物入口，汽包（5）的循环热水出口接第二变换炉（4）的换热管束入口，汽包（5）的蒸汽出口与外来饱和蒸汽汇合后经绝热变换炉（16）内下段蒸汽过热器（16b）接上段蒸汽过热器（16a）过热蒸汽入口，上段蒸汽过热器（16a）过热蒸汽出口接过热蒸汽管网；锅炉补水一路与第三变换炉（6）顶部换热管束的一路出口汇合后分别接汽包（5）的水入口和水加热器（12）换热入口，锅炉补水的另一路与第三变换炉（6）顶部换热管束的另一路出口汇合后与第三变换炉（6）底部换热管束入口相接，水加热器（12）热水出口接汽包（5）水入口，第三变换炉（6）底部气体出口接热回收系统，所述第二变换炉（4）和第三变换炉（6）均为等温变换炉。

4.根据权利要求3所述的产过热蒸汽的汽－水串联等温变换装置，其特征在于所述汽包（5）水入口管路（13）上装设有流量调节阀（15）。

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