CN203478169U - 一种转化气废热锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转化气废热锅炉系统，包括锅炉本体（10），锅炉本体（10）内部设置有至少一根产品气管路（5），各产品气管路（5）分别连通位于锅炉本体（10）上游的产品气集合管（2）和位于下游的产品气输出管路系统，还设置有套装于产品气管路（5）外周的外管（7），且产品气管路（5）的外径小于外管（7）的内径，产品气管路（5）和外管（7）之间形成换热介质通道，换热介质通道连通换热介质入口管路和锅炉本体（10）的内腔；该转化气废热锅炉系统中流入锅炉本体内的换热介质完全包裹于产品气管路的外部，换热介质可以完全与产品气管路接触，使换热介质可以充分与产品气换热，大大提高了换热效率。

Description

一种转化气废热锅炉系统

技术领域

本实用新型涉及废热回收技术领域，特别涉及一种转化气废热锅炉系统。

背景技术

转化炉设备是一种将原料气转化为产品气的转化设备，其中制氢转化炉设备为转化炉设备中常用的一类。

制氢转化炉设备主要包括转化炉、废热锅炉等部件，废热锅炉是利用工业生产过程中的余热来生产蒸汽的锅炉，它既是一种能量回收装置，也是一种化工介质工艺设备。废热锅炉具有热强度高，操作条件苛刻，管内外同时承受较高的温度差和压力差的特点。

以制氢装置为例，急冷换热器与汽包所构成的水蒸汽发生系统称为转化气急冷废热锅炉，它位于转化炉后，将出转化炉的750～900℃工艺转化气冷却，同时排出高压蒸汽为其他设备输送动力，是制氢装置中关键的节能设备之一。

目前转化气废热锅炉均采用火管型管壳式换热器设计，即高温气体在管内流动，而从汽包流入炉体的冷却介质走管外壳程，一般从废热锅炉的顶部喷入，喷洒至废热锅炉内部的产品气管路上，从而实现两者之间的换热，换热介质经换热后大部分转化为饱和蒸汽，从废热锅炉的顶部出口流出，流至汽包，经汽包的出口流入蒸汽需求领域。这种锅炉结构虽然简单，但是换热介质并不能完全与产品气接触，换热效果比较差。

另外，因为换热介质呈喷洒状换热，锅炉本体的炉体的不同位置可能接触换热后的换热介质，也有可能接触未换热的介质，介质换热前后的温度相差是比较大的，故造成炉体受热不均匀，降低锅炉本体的使用寿命。

因此，如何改进现有技术中转化气废热锅炉的结构，提高废热锅炉系统的换热效果，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种转化气废热锅炉系统，该转化气废热锅炉系统具有比较高的热交换效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种转化气废热锅炉系统，包括锅炉本体，所述锅炉本体内部设置有至少一根产品气管路，各所述产品气管路分别连通位于所述锅炉本体上游的产品气集合管和位于下游的产品气输出管路系统，还设置有套装于所述产品气管路外周的外管，且所述产品气管路的外径小于所述外管的内径，所述产品气管路和所述外管之间形成换热介质通道，所述换热介质通道连通换热介质入口管路和所述锅炉本体的内腔。

优选地，所述锅炉本体和所述产品气集合管之间还设置有至少一个均流部件，用于均衡进入各所述产品气管路中气体的流量。

优选地，所述均流部件为文丘里管，所述产品气集合管通过所述文丘里管连通所述产品气管路。

优选地，所述锅炉本体的炉体与所述产品气管路和所述外管均滑动密封连接。

优选地，所述炉体和所述产品气管路、所述外管接触位置处均设置有滑槽，各所述滑槽内还设置有保温材料，所述产品气管路、所述外管通过所述保温材料与所述滑槽滑动密封连接。

优选地，介于所述换热介质通道和所述转化气废热锅炉系统的汽包的换热介质入口管路上还设置有液压泵。

优选地，所述液压泵的进口管路还可连通补充换热介质源。

优选地，还包括设置于所述锅炉本体内部与炉体固定连接的第一固定板和第二固定板，所述第一固定板和第二固定板分别设有于所述外管和所述产品气管路相配合的第一安装孔和第二安装孔；所述外管设于所述第一安装孔内，露置于所述外管外部的所述产品气管路设于所述第二安装孔内。

优选地，还包括以下部件：

检测系统，用于检测各管路的流量信号、温度信号以及所述锅炉本体中的换热介质的液位信号；

控制系统，与所述检测系统的信号输出端连接，接收各信号并根据所述各信号发出调整相应管路流量的控制指令。

本实用新型提供了一种转化气废热锅炉系统，包括锅炉本体，所述锅炉本体内部设置有至少一根产品气管路，各所述产品气管路分别连通位于所述锅炉本体上游的产品气集合管和位于下游的产品气输出管路系统，还设置有套装于所述产品气管路外周的外管，且所述产品气管路的外径小于所述外管的内径，所述产品气管路和所述外管之间形成换热介质通道，所述换热介质通道连通换热介质入口管路和所述锅炉本体的内腔。

本实用新型所提供的转化气废热锅炉系统中产品气管路外周套装有外管，外管和产品气管路两者之间形成换热介质通道，与现有技术中冷却介质走壳程换热相比，流入锅炉本体内的换热介质完全包裹于产品气管路的外部，换热介质可以完全与产品气管路的接触，使换热介质可以充分与产品气换热，大大提高了换热效率。

另外，本实施方式中锅炉本体的炉体始终与换热后的换热介质的蒸汽接触，各部位所受温度基本相同且比较恒定，有利于提高炉体的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施例中转化气废热锅炉系统的结构示意图。

其中，图1中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示：

1转化管、2产品气集合管、3冷壁管、4文丘里管、5产品气管路、6滑槽、7外管、8第一固定板、9第二固定板、10锅炉本体、11排污阀、12液位计、13介质流量阀门、14流量阀门、15补充换热介质源、16连续排污管、17汽包、18控制系统、19温度传感器、20液压泵。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种转化气废热锅炉系统，该转化气废热锅炉系统具有比较高的热交换效率。

不失一般性，本文以换热介质为水为例介绍技术方案，本领域内技术人员应当理解，换热介质也可以为其它物质，例如油等。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型第一种实施例中转化气废热锅炉系统的结构示意图。

本实用新型提供了一种转化气废热锅炉系统，包括锅炉本体10，所述锅炉本体10内部设置有至少一根产品气管路5，各产品气管路5分别连通位于锅炉本体10上游的产品气集合管2和位于下游的产品气输出管路系统，产品气集合管2收集转化炉中产生的产品气，产品气经锅炉本体10内部的产品气管路5时，与换热介质进行热量传递，从而实现产品气温度的降低，然后流入产品气输出管路系统中。

本实用新型所提供的转化气废热锅炉还设置有套装于产品气管路5外周的外管7，且产品气管路5的外径小于外管7的内径，产品气管路5和外管7之间形成换热介质通道，换热介质通道连通换热介质入口管路和锅炉本体10的内腔；一般地，换热介质储存于汽包17中，换热介质从汽包17中流出，经换热介质入口管路流至换热介质通道中，换热介质在换热通道中与产品气进行热量传递，换热介质部分变成气体，由连通锅炉本体10内腔的换热介质出口管路流至汽包17，经汽包17再流至热量应用位置；部分液体换热介质留在锅炉本体10内腔中。

本实用新型所提供的转化气废热锅炉系统中产品气管路5外周套装有外管7，外管7和产品气管路5两者之间形成换热介质通道，与现有技术中冷却介质走壳程换热相比，换热介质包裹于产品气管路5的外部，换热介质可以完全与产品气管路5的接触，使换热介质可以充分与产品气换热，大大提高了换热效率。

另外，本实施方式中锅炉本体的炉体始终与换热后的换热介质的蒸汽接触，各部位所受温度基本相同且比较恒定，有利于提高炉体的使用寿命。

进一步地，锅炉本体10和产品气集合管2之间还可以设置有至少一个均流部件，用于均衡进入各产品气管路5中气体的流量；这样有利于产品气均匀换热，进一步提高换热效率。

上述实施例中的均流部件可以为文丘里管4，产品气集合管2通过文丘里管4连通产品气管路5；文丘里管4的数量可以为多个，也可以为一个，具体数量根据实际情况设定，文丘里管4设置于产品气集合管2下游的冷壁管3，产品气经文丘里管4后进入锅炉本体10中的产品气管路5。

文丘里管4对流体的阻力比较小，稳定性比较好，而且分流比较精确。

管件一般具有热胀冷缩的特性，为了尽量减少该特性对换热的影响，本文给出了一种优选的实施方式。

在一种优选的实施方式中，上述各实施例中的锅炉本体10的炉体与产品气管路5和外管7均滑动密封连接；这样可根据管路的热胀冷缩拉伸收缩，实时防止炉体内部的热量散失，提高热量利用率。

在一种具体的实施方式中，炉体和内管、外管7接触位置处设置有滑槽6，滑槽6和内管、外管7之间还设置有保温材料，内管、外管7通过保温材料与滑槽6密封滑动；增加密封材料可以增加内管、外管7与炉体之间的密封性。

上述各实施例中，介于换热介质通道和转化气废热锅炉系统的汽包17的换热介质入口管路上还设置有液压泵20，在液压泵20的作用下，将汽包17中的换热介质泵送至换热介质通道中，该实施方式将现有技术中换热介质的自然循环方式改为强制循环方式，不仅可以提高汽包17放置位置的灵活性，而且提高了换热介质的循环速率，防止气泡停滞恶化传热。

进一步地，在上述液压泵20实施例的基础上，液压泵20的进口管路还可连通补充换热介质源15，补充换热介质源15中的换热介质可以与汽包17中的换热介质一起经液压泵20泵送至换热介质通道中，与产品气进行换热。

上述各实施例中，转化气废热锅炉系统还可以包括设置于锅炉本体10内部与炉体固定连接的第一固定板8和第二固定板9，所述第一固定板8和第二固定板9分别设有于所述外管7和产品气管路5相配合的第一安装孔和第二安装孔；外管7设于所述第一安装孔内，露置于外管7外部的产品气管路5设于第二安装孔内；这样可以进一步辅助固定产品气管路5和外管7。

为了实现转化气废热锅炉系统的自动化控制，还可以进行如下设置。

上述各实施例中的转化气废热锅炉系统，还可以包括检测系统和控制系统18，检测系统，用于检测各管路的流量信号、温度信号以及所述锅炉本体10中的换热介质的液位信号，流量信号可以为上述实施例中文丘里管4的流量信号、进入换热介质通道内的介质流量阀门13开度信号等，温度信号可以为循环水液压泵20入口换热介质的温度信号、锅炉本体10内的温度信号等，该类温度信号可以由相应温度传感器获取，例如液压泵20入口换热介质的温度信号可以由设置于管路上的温度传感器19获取，补充换热介质源15与液压泵20的连通管路上也可以设置有流量阀门14，用来控制补充换热介质流量。液位信号由液位计12获取；控制系统18，与检测系统的信号输出端连接，接收各信号并根据所述各信号发出调整相应管路流量的控制指令。

这样不仅可以实现系统的自动化控制，而且可以实现系统的最优化配置，有利于提高换热效率。

转化气废热锅炉系统的汽包17中还可以设置有连续排污管16，净化汽包中换热介质；同理，锅炉本体10上也可以设置有排污阀11，方便清理锅炉本体10中的残留污垢。

以上对本实用新型所提供的一种转化气废热锅炉系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种转化气废热锅炉系统，包括锅炉本体（10），所述锅炉本体（10）内部设置有至少一根产品气管路（5），各所述产品气管路（5）分别连通位于所述锅炉本体（10）上游的产品气集合管（2）和位于所述锅炉本体（10）下游的产品气输出管路系统，其特征在于，还设置有套装于所述产品气管路（5）外周的外管（7），且所述产品气管路（5）的外径小于所述外管（7）的内径，所述产品气管路（5）和所述外管（7）之间形成换热介质通道，所述换热介质通道连通换热介质入口管路和所述锅炉本体（10）的内腔。

2.如权利要求1所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，所述锅炉本体（10）和所述产品气集合管（2）之间还设置有至少一个均流部件，用于均衡进入各所述产品气管路（5）中气体的流量。

3.如权利要求2所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，所述均流部件为文丘里管（4），所述产品气集合管（2）通过所述文丘里管（4）连通所述产品气管路（5）。

4.如权利要求1所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，所述锅炉本体（10）的炉体与所述产品气管路（5）和所述外管（7）均滑动密封连接。

5.如权利要求4所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，所述炉体和所述产品气管路（5）、所述外管（7）接触位置处均设置有滑槽（6），各所述滑槽（6）内还设置有保温材料，所述产品气管路（5）、所述外管（7）通过所述保温材料与所述滑槽（6）滑动密封连接。

6.如权利要求1至4任一项所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，介于所述换热介质通道和所述转化气废热锅炉系统的汽包（17）的换热介质入口管路上还设置有液压泵（20）。

7.如权利要求6所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，所述液压泵（20）的进口管路还可连通补充换热介质源（15）。

8.如权利要求1至4任一项所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，还包括设置于所述锅炉本体（10）内部与炉体固定连接的第一固定板（8）和第二固定板（9），所述第一固定板（8）和第二固定板（9）分别设有于所述外管（7）和所述产品气管路（5）相配合的第一安装孔和第二安装孔；所述外管（7）设于所述第一安装孔内，露置于所述外管（7）外部的所述产品气管路（5）设于所述第二安装孔内。

9.如权利要求1至4任一项所述的转化气废热锅炉系统，其特征在于，还包括以下部件：

检测系统，用于检测各管路的流量信号、温度信号以及所述锅炉本体中的换热介质的液位信号；

控制系统，与所述检测系统的信号输出端连接，接收各信号并根据所述各信号发出调整相应管路流量的控制指令。

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