CN115095693A - 一种防腐蚀水封罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防腐蚀水封罐，包括均竖向设置的外筒体和内套筒，外筒体顶部设有烟气进口，外筒体上侧部设有烟气出口，内套筒同轴向设置在外筒体内部，内套筒上端口与烟气进口连接，外筒体下侧部设有人孔、上水口和位于上水口下方的排水口，内套筒内部下侧设有溢流组件，外筒体下侧部在上水口和排水口之间设有溢流口，溢流组件与溢流口连接。本发明对水封最上部的富集酸溶液进行快速置换，平时运行维护耗水量小，且不会存在偏流及死区的情况，从而杜绝了水封酸化后对内套筒产生腐蚀。本发明可从结构原理上完美解决设备腐蚀问题，有效避免烟气泄漏的能量的损失，同时避免了烟气外漏污染大气的情况的发生。

Description

一种防腐蚀水封罐

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种防腐蚀水封罐。

背景技术

催化裂化水封罐是能量回收系统重要的辅助设备，一般位于烟气轮机后路、余热锅炉入口及副线位置，具有价格低廉，结构简单，操作方便，密封性能好的特点。

但由于其密封介质的特殊性（高温烟气），近年来水封罐腐蚀失效的情况已屡见不鲜，有的甚至不到一个月即发生腐蚀失效。水封罐的失效不仅减少能量回收而且还易造成烟气外漏污染环境，使用厂家不得不采取应急手段或冗余设计，不仅变相增加了设备投入且易对装置正常生产运行造成不利影响。为此，解决烟气腐蚀失效具有重要的现实意义。

水封罐正常水封时，采取微量上水，微量溢流的工艺流程。高温烟气中含有SO ₂ 、SO ₃ 、NO 、NO ₂ 、HCl等极性气体，由极性气体的性质，在有氧气有水存在的情况下，易生成H₂SO₃、H₂SO₄、HNO₂、HNO₃与HCl多种酸性混合物，其中H₂SO₄、HNO₃与HCl为三大强酸。

低浓度的酸性溶液（PH值未受到影响为7左右）可使钢材表面形成钝化膜，达到防腐蚀的目的。但水的流程为自上水口至溢流口，极大部分在水封罐的内套筒以外流动，由此而造成内套筒内的水并不流动或极少流动。内套筒内的水不能得到有效及时的置换，使酸性气体逐渐富集，酸性溶液的酸性逐渐增强、PH逐渐降低，钢材钝化膜消失，最终导致内套筒腐蚀导致水封失效。由经验判断，当出现大面积腐蚀时，PH约为3~4之间。因此，目前亟需解决内套筒受腐蚀的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种可将内套筒内部的水封水由死水变为活水、使用寿命长的防腐蚀水封罐。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种防腐蚀水封罐，包括均竖向设置的外筒体和内套筒，外筒体顶部设有烟气进口，外筒体上侧部设有烟气出口，内套筒同轴向设置在外筒体内部，内套筒上端口与烟气进口连接，外筒体下侧部设有人孔、上水口和位于上水口下方的排水口，内套筒内部下侧设有溢流组件，外筒体下侧部在上水口和排水口之间设有溢流口，溢流组件与溢流口连接。

溢流组件包括溢流环管、溢流中心管、溢流水平管和若干根集散管，溢流环管为圆环形且整体水平设置，溢流中心管竖向设置，溢流环管、溢流中心管和内套筒同中心线，溢流管下端口通过90°弯头与溢流水平管的一端口连接，溢流水平管的另一端口与溢流口连接，外筒体底部设有支撑90°弯头的管托，溢流环管与溢流中心管上端等高，集散管沿溢流环管圆周方向均匀并外高内低倾斜布置，溢流环管下部通过集散管与溢流中心管连通，溢流环管顶部均匀开设有若干个溢流进水孔。

内套筒内部下侧设有至少两层导向支撑组件，每层导向支撑组件均包括套在溢流中心管外圆的导向支撑套，导向支撑套外圆与内套筒内壁之间通过若干根斜撑杆连接。

外筒体侧部设有用于监测液位高度的上双法兰液位计和下双法兰液位计，上双法兰液位计位置高于溢流环管，下双法兰液位计位置低于溢流环管，在上双法兰液位计和下双法兰液位计之间设置操作液位下限，以防止出现内套筒液位在内溢流管以下的情况。

操作液位下限的位置确定采用以下计算方法：

设溢流环管及溢流中心管上端口高度为h_内，操作液位下限高度为h_下，预留液位余量为h_余，则有h_下= h_内+(P_烟入- P_烟出)/ρg+h_余，其中P_烟入为烟气入口处的气压，P_烟出为烟气出口处的气压，h_余通常定为10cm，ρ为水的密度，g为重力加速度。

操作液位下限的位置采用以下方式确定：打开溢流口处的溢流阀，关闭上水口、排水口，水通过溢流组件向外溢出，在水面上方烟气压力的作用下，烟气出口见气后记下内套筒内水面高度h₁，则操作液位下限高度h_下= h₁+h_余。

外筒体下侧部设有用于监测封水PH值的PH计，内套筒内部设有碱液中和管路，碱液中和管路下端口位于封水的液面上方。

采用上述技术方案，当需要对烟气进行封堵时，打开上水口处的上水阀进行上水，水流进入到外筒体内，当水位超过溢流环管和溢流中心管上端口后，即在内套管内部形成水封。此时的液封高度为溢流环管顶部加上h_余与内套筒下边缘之间的垂直距离。随着烟气压力的变化可通过双法兰液位计调整水封高度，液封最上部的水面通过溢流环管顶部开设的溢流进水孔流入到溢流环管，再由倾斜设置的集散管汇流到溢流中心管，同时液封最上部的水面中心处的水直接由溢流中心管上端口进入到溢流中心管，最后再经溢流水平管、溢流口向外溢出，从而实现内套筒内部的水封部分水成为活水，避免水封部分富集酸溶液产生较大的酸化。

本发明中的90°弯头也可取消，溢流中心管和溢流水平管采用一根钢管折弯而成，管托用于垂直支撑溢流中心管和溢流环管。

溢流中心管和溢流环管在工作环境中热胀冷缩，因此对溢流中心管不固定，仅仅在溢流中心管外部设置导向支撑套，这样在提供径向支撑的基础上，保证溢流中心管不会在轴向方向产生应力。

在外筒体上设置上双法兰液位计和下双法兰液位计用于实时监测水封的液位高度，当处于操作液位下限上方时，具有良好的水封效果。当液位低于操作液位下限，就会出现漏气情况，可设置报警，提醒工作人员。

考虑冗余设计，在内套筒内部增加碱液中和管路，碱液中和管路为注氨水（或氢氧化钠溶液）线，以用来调整液封的PH值，水封罐内增加PH计在线测量PH，如出现烟气组分波动变化影响到PH，PH在低与7的情况可打开碱液中和管路的阀门，以调整PH至7~9之间。

综上所述，本发明对水封最上部的富集酸溶液进行快速置换，平时运行维护耗水量小，且不会存在偏流及死区的情况，从而杜绝了水封酸化后对内套筒产生腐蚀。本发明的防腐蚀优化设计非常适用于易发生富集腐蚀的水封罐，可从结构原理上完美解决设备腐蚀问题。有效避免烟气泄漏的能量的损失，同时避免了烟气外漏污染大气的情况的发生。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的一种防腐蚀水封罐，包括均竖向设置的外筒体1和内套筒2，外筒体1顶部设有烟气进口3，外筒体1上侧部设有烟气出口4，内套筒2同轴向设置在外筒体1内部，内套筒2上端口与烟气进口3连接，外筒体1下侧部设有人孔5、上水口6和位于上水口6下方的排水口7，内套筒2内部下侧设有溢流组件，外筒体1下侧部在上水口6和排水口7之间设有溢流口8，溢流组件与溢流口8连接。

溢流组件包括溢流环管9、溢流中心管10、溢流水平管11和若干根集散管12，溢流环管9为圆环形且整体水平设置，溢流中心管10竖向设置，溢流环管9、溢流中心管10和内套筒2同中心线，溢流管下端口通过90°弯头与溢流水平管11的一端口连接，溢流水平管11的另一端口与溢流口8连接，外筒体1底部设有支撑90°弯头的管托20，溢流环管9与溢流中心管10上端等高，集散管12沿溢流环管9圆周方向均匀并外高内低倾斜布置，溢流环管9下部通过集散管12与溢流中心管10连通，溢流环管9顶部均匀开设有若干个溢流进水孔。

内套筒2内部下侧设有至少两层导向支撑组件，每层导向支撑组件均包括套在溢流中心管10外圆的导向支撑套13，导向支撑套13外圆与内套筒2内壁之间通过若干根斜撑杆14连接。

外筒体1侧部设有用于监测液位高度的上双法兰液位计15和下双法兰液位计16，上双法兰液位计15位置高于溢流环管9，下双法兰液位计16位置低于溢流环管9，在上双法兰液位计15和下双法兰液位计16之间设置操作液位下限17，以防止出现内套筒2液位在内溢流管以下的情况。

操作液位下限17的位置确定采用以下计算方法：设溢流环管9及溢流中心管10上端口高度为h_内，操作液位下限17高度为h_下，预留液位余量为h_余，则有h_下= h_内+(P_烟入- P_烟出)/ρg+h_余，其中P_烟入为烟气入口处的气压，P_烟出为烟气出口4处的气压，h_余通常定为10cm，ρ为水的密度，g为重力加速度。

操作液位下限17的位置采用以下方式确定：打开溢流口8处的溢流阀，关闭上水口6、排水口7，水通过溢流组件向外溢出，在水面上方烟气压力的作用下，烟气出口4见气后记下内套筒2内水面高度h₁，则操作液位下限17高度h_下= h₁+h_余。

外筒体1下侧部设有用于监测封水PH值的PH计18，内套筒2内部设有碱液中和管路19，碱液中和管路19下端口位于封水的液面上方。

当需要对烟气进行封堵时，打开上水口6处的上水阀进行上水，水流进入到外筒体1内，当水位超过溢流环管9和溢流中心管10上端口后，即在内套管内部形成水封。此时的液封高度为溢流环管9顶部加上h_余与内套筒2下边缘之间的垂直距离。随着烟气压力的变化可通过双法兰液位计调整水封高度，液封最上部的水面通过溢流环管9顶部开设的溢流进水孔流入到溢流环管9，再由倾斜设置的集散管12汇流到溢流中心管10，同时液封最上部的水面中心处的水直接由溢流中心管10上端口进入到溢流中心管10，最后再经溢流水平管11、溢流口8向外溢出，从而实现内套筒2内部的水封部分水成为活水，避免水封部分富集酸溶液产生较大的酸化。

本发明中的90°弯头也可取消，溢流中心管10和溢流水平管11采用一根钢管折弯而成，管托20用于垂直支撑溢流中心管10和溢流环管9。

溢流中心管10和溢流环管9在工作环境中热胀冷缩，因此对溢流中心管10不固定，仅仅在溢流中心管10外部设置导向支撑套13，这样在提供径向支撑的基础上，保证溢流中心管10不会在轴向方向产生应力。

在外筒体1上设置上双法兰液位计15和下双法兰液位计16用于实时监测水封的液位高度，当处于操作液位下限17上方时，具有良好的水封效果。当液位低于操作液位下限17，就会出现漏气情况，可设置报警，提醒工作人员。

考虑冗余设计，在内套筒2内部增加碱液中和管路19，碱液中和管路19为注氨水（或氢氧化钠溶液）线，以用来调整液封的PH值，水封罐内增加PH计18在线测量PH，如出现烟气组分波动变化影响到PH，PH在低与7的情况可打开碱液中和管路19的阀门，以调整PH至7~9之间。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种防腐蚀水封罐，包括均竖向设置的外筒体和内套筒，外筒体顶部设有烟气进口，外筒体上侧部设有烟气出口，内套筒同轴向设置在外筒体内部，内套筒上端口与烟气进口连接，外筒体下侧部设有人孔、上水口和位于上水口下方的排水口，其特征在于：内套筒内部下侧设有溢流组件，外筒体下侧部在上水口和排水口之间设有溢流口，溢流组件与溢流口连接。

2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀水封罐，其特征在于：溢流组件包括溢流环管、溢流中心管、溢流水平管和若干根集散管，溢流环管为圆环形且整体水平设置，溢流中心管竖向设置，溢流环管、溢流中心管和内套筒同中心线，溢流管下端口通过90°弯头与溢流水平管的一端口连接，溢流水平管的另一端口与溢流口连接，外筒体底部设有支撑90°弯头的管托，溢流环管与溢流中心管上端等高，集散管沿溢流环管圆周方向均匀并外高内低倾斜布置，溢流环管下部通过集散管与溢流中心管连通，溢流环管顶部均匀开设有若干个溢流进水孔。

3.根据权利要求2所述的一种防腐蚀水封罐，其特征在于：内套筒内部下侧设有至少两层导向支撑组件，每层导向支撑组件均包括套在溢流中心管外圆的导向支撑套，导向支撑套外圆与内套筒内壁之间通过若干根斜撑杆连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种防腐蚀水封罐，其特征在于：外筒体侧部设有用于监测液位高度的上双法兰液位计和下双法兰液位计，上双法兰液位计位置高于溢流环管，下双法兰液位计位置低于溢流环管，在上双法兰液位计和下双法兰液位计之间设置操作液位下限，以防止出现内套筒液位在内溢流管以下的情况。

5.根据权利要求4所述的一种防腐蚀水封罐，其特征在于：操作液位下限的位置确定采用以下计算方法：

设溢流环管及溢流中心管上端口高度为h_内，操作液位下限高度为h_下，预留液位余量为h_余，则有h_下= h_内+(P_烟入- P_烟出)/ρg+h_余，其中P_烟入为烟气入口处的气压，P_烟出为烟气出口处的气压，h_余通常定为10cm，ρ为水的密度，g为重力加速度。

6.根据权利要4所述的一种防腐蚀水封罐，其特征在于：操作液位下限的位置采用以下方式确定：打开溢流口处的溢流阀，关闭上水口、排水口，水通过溢流组件向外溢出，在水面上方烟气压力的作用下，烟气出口见气后记下内套筒内水面高度h₁，则操作液位下限高度h_下= h₁+h_余。

7.根据权利要1-3任一项所述的一种防腐蚀水封罐，其特征在于：外筒体下侧部设有用于监测封水PH值的PH计，内套筒内部设有碱液中和管路，碱液中和管路下端口位于封水的液面上方。

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