CN201731464U - 废热锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废热锅炉，其侧面设置有气体输入口的下部管箱，下部管箱的上端与废热锅炉的筒体下侧焊接连接，筒体两端设置上管板和下管板。上部管箱与废热锅炉筒体焊接连接。上部管箱上还设置有气体出口；下管板和上管板上分别对应设置有若干个换热管孔，且下管板和上管板与筒体的连接处分别设计成弧形结构；筒体内设置有若干根换热管，换热管分别穿过下管板和上管板上对应的换热管孔并与下管板和上管板焊接；气体输入口、换热管和气体出口之间形成气流通道；筒体内的若干根换热管之间为容水空间；筒体侧壁上还设置有上升管接口和下降管接口。从而解决了现有技术中废热锅炉不能适应高温、含尘气体带来的问题。

Description

废热锅炉 

技术领域

本实用新型涉及一种废热锅炉，特别涉及一种化工非催化部分氧化废热锅炉。 

背景技术

煤化工、石油化工、天然气化工、焦炉气化工的甲烷转化工艺技术，最常见的是固定床加压催化转化反应工艺。该工艺转化气的温度相对较低，一般都低于1000℃进入废热锅炉，因此，对转化废热锅炉的结构型式，材料选用难度要求也相对较小。 

为了简化转化反应工艺流程，节约催化剂的使用，在甲烷转化工艺中，还可进行非催化的转化反应工艺，即不使用催化剂，但对于非催化的转化气而言，其温度相对较高(1000℃-1400℃)，现有技术中的废热锅炉，不能适应高温所带来的一系列问题，例如，高温气体将导致换热管和管板之间的焊缝强度下降，同时高温气中含有粉尘，会对废热锅炉的换热管产生冲蚀，从而减少了废热锅炉的使用寿命，并影响工艺过程中的后续设备。 

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中废热锅炉不能适应高温含尘气体所带来的问题，提供了一种用于化工非催化部分氧化的废热锅炉。 

为实现上述目的，本发明提供了一种废热锅炉，其中，包括： 

侧面设置有气体输入口的下部管箱，所述下部管箱的上端与所述废热锅炉的筒体下侧焊接连接；所述筒体上侧与上部管箱焊接连接；所述筒体上端和下端分别与上管板和下管板焊接连接； 

所述下管板和所述上管板上分别对应设置有若干换热管孔，且所述下管板和所述上管板与所述筒体的接触处都设计成弧形结构；所述筒体内设置有若干根换热管，所述换热管分别穿过所述下管板和所述上管板上对应的换热管孔并与所述下管板和所述上管板焊接；所述气体输入口、所述换热管和气体出口之间形成气流通道；所述筒体内的若干根换热管之间为容水空间；所述筒体侧壁上还设置有上升管接口和下降管接口。 

如上所述的废热锅炉，其中，在所述下部管箱内靠近所述下管板的位置处，还设置有多孔板。 

如上所述的废热锅炉，其中，所述上升管接口与所述下降管接口通过用于分离水汽混合物的汽包相连通。 

如上所述的废热锅炉，其中，在所述上管板上还设置有用于排放所述筒体内所述换热管间蒸汽的破气蚀口。 

如上所述的废热锅炉，其中，所述下部管箱的底部设置有用于排出所述尘粒的排污口。 

如上所述的废热锅炉，其中，所述下部管箱和所述上部管箱的承压壳体外壁周围设置有水夹套，所述承压壳体内壁设置有耐火材料层。 

如上所述的废热锅炉，其中，所述水夹套设置有冷却水进口和冷却水出口。 

本实用新型提供的废热锅炉，通过在上管板和下管板与筒体的焊接处分别设计成弧形结构，解决了由于高温引起换热管和筒体的热膨胀差，而造成换热管与上管板和下管板焊缝的强度问题，并适应于非催化转化后的高温气体，同时由于采用弧形结构，节约了上管板和下管板的材料，从而降低了用于化工非催化部分氧化的废热锅炉的成本。 

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的废热锅炉的剖面示意图； 

图2为本实用新型实施例一提供的废热锅炉的气体入口的剖面示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型实施例的技术方案。 

图1为本实用新型实施例一提供的废热锅炉的剖面示意图。如图1所示，该废热锅炉主要包括：下部管箱1、下管板2、筒体3、上管板4和上部管箱5，其中，下部管箱1，其侧面设置有气体输入口6，下部管箱1的开口端处设置有下管板2，下管板2上设置有筒体3，筒体3上端设置有上管板4，筒体3上端侧面还设置有上部管箱5，该上部管箱5还设置有气体出口7。 

具体的，在筒体3内设置于若干根换热管8，同时在下管板2和上管板4上分别对应有若干个换热管孔，该换热管8分别穿过下管板2和上管板4对应的换热管孔并与下管板2和上管板4焊接，从而在气体输入口6、换热管8和气体出口7之间形成气流通道。筒体3内的若干根换热管8之间为容水空间9，以使进入换热管8中的高温气体与容水空间9的水进行换热。另外，由于进入换热管8中的气体温度相对较高，因此还需将下管板2和上管板4与筒体3的连接分别设计成弧形结构，这样，不但降低了换热管8和下管板2以及换热管8和上管板4因温差而造成的焊缝处的应力。 

同时，由于气体通过换热管8时，在与换热管8外的水进行热交换的同时，还使得水汽化，从而产生水汽混合物，因此需要通过上升管接口10将产生的水汽混合物引入至汽包，汽包将水汽混合物中的水、汽进行分离，将分离的饱和蒸汽供装置工艺所用，该饱和蒸汽的压力为2.5MPa～4.0MPa。 

另外，由于气体进入换热管8中，并与容水空间9内容置的水进行热交换，从而产生了水汽混合物，因此，在上述实施例的基础上，废热锅炉还需要对容水空间9的水进行补充，因此需要在筒体3的侧壁上设置一个下降管接口12，该下降管接口12通过汽包与上升管接口10相连通，用于将汽 包分离的水汽混合物中的水通过下降管接口12输入到容水空间9中。 

在本实施例中，气体从废热锅炉的气体输入口6进入到下部管箱1中，其中，该气体可以是压力为0.05MPa～6.0MPa，温度为1000℃-1400℃的高温气体。当进入到下部管箱1后，气体的气流速度降低，从与下管板2相焊接处的换热管8的管口处进入到换热管8中，并由下而上通过换热管8，与换热管8外的容水空间9内的水进行换热，其温度降至350℃-650℃，气体再从与上管板4相焊接处的换热管8的管口处出来，进入到上部管箱5中，最后从上部管箱5上设置的气体出口7流出进入到下一个设备中。 

在本实施例中，由于气体为非催化部分氧化气体，其温度相对于催化部分氧化气体的温度要高很多，因此通过把在上管板和下管板与筒体的连接处分别设计成弧形结构，分别与筒体的上端和下端焊接连接。使得上管板和下管板的厚度可以相对较薄，不仅使上管板和下管板冷热面的温差大大减小，也降低了由于高温引起换热管和筒体的热膨胀差而造成应力。从而适应了非催化部分氧化的高温气体废热锅炉的安全问题。同时还节约了上管板和下管板的材料，降低了成本。 

由于非催化部分氧化的气体不仅温度相对较高，而且该气体中还含有尘粒，因此为了避免气体中的尘粒对换热管8的冲蚀，在上述实施例的基础上，废热锅炉下部管箱1内临近下管板2的位置处，还可设置有多孔板11，用于过滤所述气体携带的尘粒。当废热气体进入下部管箱1中后，首先需要通过多孔板11过滤气体携带的尘粒，该多孔板11可以为带有丝网的多孔板，同时，多孔板11还可以将过滤后的气体均匀地分配到众多的换热管8中。 

为了能够进一步净化气体中的尘粒，在上述实施例的基础上，气体进入下部管箱1的气体输入口6的轴线与气体输入口6径向平行，间距为30～80mm。图2为本实用新型实施例一提供的废热锅炉的气体入口的剖面示意图，如图2所示，b表示气体进入下部管箱1的气体输入口6的轴线，气体输入口6的径向与气体进入下部管箱1的气体输入口6的轴线b之间的 间距可具体为30～80mm，当气体采用偏离径向一定距离进入气体输入口6时，该气体成侧向、旋流进入到下部管箱1中，由于形成旋流状，即可以利用气流的离心作用，使气体中的尘粒得以脱除。 

在上述实施例的基础上，气体中脱除的尘粒会沉积在废热锅炉的底部，因此，还需在废热锅炉下部管箱1的底部设置一个排污口14，用于定期排出尘粒。 

另外，在气体通过换热管8与容水空间9内容置的水进行热交换的同时，为了防止筒体3内换热管间顶部的蒸汽对上管板4的汽蚀，因此在上述实施例的基础上，废热锅炉的上管板4上还需设置破气蚀口13，用于排放筒体3内换热管8顶部空间的蒸汽。 

同时，为了防止废热锅炉中的高温气流串至承压壳壁，以确保废热锅炉安全运行，在上述实施例的基础上，废热锅炉在下部管箱1和上部管箱5的承压壳体外壁设置有水夹套，承压壳体的内壁设置有耐火材料层15，其中，耐火材料层15不仅可以隔热，还能防止高温气流对承压壳壁的冲蚀，但是高温气流还有可能从耐火材料层15的缝隙处串至承压壳壁，因此需要设置有水夹套，从而更能有效地防止高温气流串至承压壳壁，消除热点，确保废热锅炉安全运行。 

具体的，水夹套包括上部水夹套161和下部水夹套162，其中，上部水夹套161包括上部冷却水进口1611、上部冷却水出口1612和上部夹套水排净口1613；下部水夹套162包括下部夹套冷却水进口1621、下部冷却水出口1622和下部夹套放空口1623。另外，上部冷却水出口1612还可以为上部夹套放空口使用；下部冷却水进口1621还可以作为下部夹套水排净口使用。 

为了节省能源，在上述实施例的基础上，还可以利用预热后的水补充废热锅炉容水空间9中的用水，即将上部水夹套161和下部水夹套162中预热后的水通过汽包输入给下降管接口12，以供废热锅炉补充用水。 

为了承载废热锅炉，在上述实施例的基础上，在废热锅炉的下部管箱1的下部还设置有群座17，用于承载废热锅炉，其中，在下部管箱1上还设置有人孔171，以便通过该人孔171对下部冷却水进口1621和排污口14的管体进行检查和维修。为了便于对多孔板11的安装和检修，以及对耐火材料层15中的耐火材料进行检查和维修，在废热锅炉的下部管箱1相对于气体输入口6的侧面还设置有人孔172。 

本实施例提供一种应用上述各实施例涉及的废热锅炉实现废热处理的详细流程： 

废热气体通过输入口6进入到下部管箱1中，并形成旋流状，从而将废热气体中的尘粒脱除，同时气体的气流与下部管箱1的耐火材料层15相接触，由于耐火材料层15采用刚玉质混凝土，不但能承受高温，还能耐含尘粒的废热气体的冲蚀，为了能够有效地防止高温气体串至下部管箱1的承压壳体，还在承压壳体外壁周围设置有下部水夹套162；然后气体再通过多孔板11，进一步的对废热气体净化，脱除的尘粒沉积在废热锅炉的底部，通过排污口14将尘粒定期的排除。脱除尘粒的气体均匀的分配到各个换热管8中，具体的，气体从与下管板2相焊接处的换热管8的管口处进入到换热管8中，并由下而上通过换热管8，与换热管8外的容水空间9内容置的水进行换热，其温度降至350℃-650℃，然后该下降后的气体再从与上管板4相焊接处的换热管8的管口处出来，进入到上部管箱5中，最后从上部管箱5上设置的气体出口7输出进入到下一个设备中，为了防止气体进入上部管箱5时冲蚀上部管箱5的承压壳壁，在上部管箱5承压壳体的外壁周围设置有上部水夹套161，在承压壳体内壁设置有耐火材料层15。同时，由于气体通过换热管8时，在与换热管8外的容水空间9内容置的水进行热交换的同时，还使得容水空间9水汽化，从而产生水汽混合物，将产生的水汽混合物通过上升管接口10引入至汽包，汽包将水汽混合物进行分离，将分离后的水再通过下降管接口12进入到容水空间9中作为废热锅炉的补充用 水；同时，气体在换热管8中与换热管8外的容水空间9中容置的水进行换热时，通过破气蚀口13将筒体3内换热管8顶部空间的蒸汽输出到废热锅炉的外面，具体可以输出到汽包中，从而防止了筒体3内换热管8间的蒸汽对上管板4的汽蚀。 

另外，除了汽包中分离出来的水作为废热锅炉的补充用水外，还可以将上部水夹套161和下部水夹套162中的水作为废热锅炉的补充用水，具体为，将上部水夹套161和下部水夹套162中的水通过上部冷却水进口1612和下部冷却水出口1622输入到汽包中，在由汽包将上部水夹套161和下部水夹套162中的水通过下降管接口12进入到容水空间9中作为废热锅炉的补充用水。从而节省了能源。 

在本实施例中，由于气体为非催化部分氧化气体，其温度相对于催化部分氧化气体的温度要高很多，因此通过在上管板和下管板与筒体的连接处设计成弧形结构，解决了由于高温引起换热管和筒体的热膨胀而造成换热管与上管板和下管板焊缝的强度问题；同时，由于高温气体中含有尘粒，因此设置了多孔板，从而能够脱除废热气体中的尘粒，避免含尘粒的气体冲蚀换热管；另外，通过在上部管箱和下部管箱承压壳体的外壁和内壁分别设置有水夹套和耐火材料层，从而有效地防止了高温气体对废热锅炉上部管箱和下部管箱的承压壳体的冲蚀；并利用水夹套中的水和汽包分离出来的水作为废热锅炉容水空间的补充用水，节省了能源。进而使得本实用新型提供的废热锅炉适应于非催化部分氧化的废热气体。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。 

Claims (7)

1.一种废热锅炉，其特征在于，包括：

侧面设置有气体输入口的下部管箱，所述下部管箱的上端与所述废热锅炉的筒体下侧焊接连接；所述筒体上侧与上部管箱焊接连接；所述筒体上端和下端分别与上管板和下管板焊接连接；

所述下管板和所述上管板上分别对应设置有若干个换热管孔，且所述下管板和所述上管板与所述筒体的连接处设计成弧形结构；所述筒体内设置有若干根换热管，所述换热管分别穿过所述下管板和所述上管板上对应的换热管孔并与所述下管板和所述上管板焊接；所述气体输入口、所述换热管和气体出口之间形成气流通道；所述筒体内的若干根换热管之间为容水空间；所述筒体侧壁上还设置有上升管接口和下降管接口。

2.根据权利要求1所述的废热锅炉，其特征在于，在所述下部管箱内靠近所述下管板的位置处，还设置有多孔板。

3.根据权利要求1所述的废热锅炉，其特征在于，所述上升管接口与所述下降管接口通过用于分离水汽混合物的汽包相连通。

4.根据权利要求1或2所述的废热锅炉，其特征在于，在所述上管板上还设置有用于排放所述筒体内所述换热管间蒸汽的破气蚀口。

5.根据权利要求1或2所述的废热锅炉，其特征在于，所述下部管箱的底部设置有用于排出所述尘粒的排污口。

6.根据权利要求1所述的废热锅炉，其特征在于，所述下部管箱和所述上部管箱的承压壳体外壁周围设置有水夹套，所述承压壳体内壁设置有耐火材料层。

7.根据权利要求6所述的废热锅炉，其特征在于，所述水夹套设置有冷却水进口和冷却水出口。 

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