CN209540297U - 一种余热利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工技术领域，公开一种余热利用装置，包括第一冷却器，其包括依次连通的第一冷却部、膨胀节和第二冷却部，第一冷却器内设有管束；第二冷却器，其一端与第二冷却部连通，第一冷却器和第二冷却器沿液体和/或气体流动方向依次设置；及弹性缓冲件，设置于第二冷却器的一侧，用于缓冲余热利用装置热膨胀产生的轴向位移。本实用新型膨胀节起到缓冲管束发生热膨胀与第一冷却部发生热膨胀而产生的膨胀差的作用，由于余热利用装置的总热膨胀量很大，而膨胀节仅能缓冲该装置一部分的轴向位移，而设于第二冷却器一侧的弹性缓冲件能进一步缓冲装置膨胀产生的轴向位移，膨胀节和弹性缓冲件配合使用，有效缓解了热膨胀对装置产生的轴向位移。

Description

一种余热利用装置

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种余热利用装置。

背景技术

对于大直径和大壁厚的装置，在应用于高温环境下时，会存在较大的热膨胀量。如甲醇制烯烃(Methanol to Olefins，简称MTO)的设备，该设备所排出的废气温度高、压力低、含有催化剂粉尘及有机酸性气体，其热能回收难度非常大。而余热利用装置是MTO工艺中废气余热利用的关键装置，余热利用装置能够产生蒸汽，减少MTO工艺对外界蒸汽的需求量，降低MTO工艺的操作费用。由于余热利用装置固定在其他结构件上，该装置操作温度高，热膨胀量大，其产生的轴向位移大，而装置与其他结构件的位置相对固定，造成装置发生热膨胀而产生较大的轴向应力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种余热利用装置，能够补偿热膨胀而产生的轴向位移，进而减少液体和/或气体对该装置产生的轴向应力。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种余热利用装置，包括：

第一冷却器，包括依次连通的第一冷却部、膨胀节和第二冷却部，所述第一冷却器内设有管束；

第二冷却器，其一端与所述第二冷却部连通，所述第一冷却器和所述第二冷却器沿液体和/或气体流动方向依次设置；及

弹性缓冲件，设置于所述第二冷却器的一侧，用于缓冲所述余热利用装置热膨胀产生的轴向位移。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述第二冷却器的数量至少为两个，每个所述第二冷却器上均设有固定件和所述弹性缓冲件，所述弹性缓冲件抵接于或螺纹连接于所述固定件。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述第一冷却器和所述第二冷却器立式分布，所述第一冷却器位于所述第二冷却器的上方。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述第二冷却器包括蒸汽发生器。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述弹性缓冲件螺纹连接于所述固定件。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述弹性缓冲件包括弹簧支吊架，所述弹簧支吊架包括依次连接的顶板、荷重柱及壳体，所述壳体内设有腔室，所述荷重柱能够沿液体和/或气体流动方向往复移动，且所述腔室内设有沿液体和/或气体流动方向伸缩的弹簧，所述弹簧连接于所述荷重柱。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述荷重柱的数量至少为两个，所述弹簧与所述荷重柱个数相同。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述壳体上设有定位块，所述定位块用于限制所述弹簧伸缩长度。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述壳体上还设有表示弹簧参数的指示牌。

作为一种余热利用装置的优选方案，所述弹簧支吊架还包括起重吊耳。

本实用新型的有益效果为：由于液体和/或气体温度较高，第一冷却器内的管束发生热膨胀而产生的位移量与第一冷却器的第一冷却部发生热膨胀而产生的位移量的差值较大，两者存在膨胀差，膨胀节起到缓冲该膨胀差的作用，由于余热利用装置的总热膨胀量很大，而膨胀节仅能缓冲该装置的一部分轴向位移，在第二冷却器的一侧设置的弹性缓冲件能够缓冲装置热膨胀产生的部分轴向位移，采用膨胀节和弹性缓冲件来补偿热膨胀而产生的轴向位移，减少了液体和/或气体使该装置热膨胀产生的轴向应力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式提供的余热利用装置的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的弹簧支吊架的示意图。

图中：

10-固定件，11-第一冷却器，111-第一冷却部，112-膨胀节，113-第二冷却部，12-第二冷却器，2-弹簧支吊架，22-顶板，22-荷重柱，23-起重吊耳，24-壳体，241-上定位块，242-下定位块，243-指示牌，25-底板。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实施例提供一种余热利用装置，包括第一冷却器11、第二冷却器12及弹性缓冲件，弹性缓冲件用于缓冲余热利用装置膨胀产生的轴向位移。其中，第一冷却器11包括依次连通的第一冷却部111、膨胀节112和第二冷却部113，第一冷却器11内设有管束，膨胀节112可以缓冲热膨胀而产生的轴向位移。第二冷却器12的一端与第二冷却部113连通，第一冷却器11和第二冷却器12沿液体和/或气体流动方向依次设置。

由于液体和/或气体温度较高，第一冷却器11内的管束发生热膨胀而产生的位移量与第一冷却部111发生热膨胀而产生的位移量的差值较大，两者存在膨胀差，膨胀节112起到缓冲该膨胀差的作用，实际运行时，膨胀节112的实际形变量为上述差值，由此可知，膨胀节112仅能缓冲该装置的一部分轴向位移，因此，本实用新型在第二冷却器12的一侧还设置了弹性缓冲件，而弹性缓冲件能够进一步缓冲装置热膨胀产生的部分轴向位移，采用膨胀节112和弹性缓冲件来补偿热膨胀而产生的轴向位移，减少了液体和/或气体热膨胀使该装置产生的轴向位移。

本实施例的第一冷却器11和第二冷却器12立式分布，第一冷却器11位于第二冷却器12的上方，第一冷却器11与第二冷却器12焊接在一起。本实施例的第二冷却器12为蒸汽发生器，其数量为两个。当然本实用新型的第二冷却器的个数并不限于本实施例的两个，还可以是一个或多于两个，具体根据实际情况设置。

液体和/或气体依次流过第一冷却器11、上方的第二冷却器12及下方的第二冷却器12。每个第二冷却器12上均设有固定件10和弹性缓冲件，本实施例的固定件10为耳座，每个第二冷却器12上设有两个耳座，耳座用于固定第二冷却器12。本实施例直接把弹性缓冲件设于固定件10的下方，即弹性缓冲件抵接于固定件10。当然本实用弹性缓冲件还可以与固定件10螺纹连接，弹性缓冲件有效补偿了热膨胀而产生的轴向位移，减少了液体和/或气体使该装置热膨胀产生的轴向应力。

本实用新型的弹性缓冲件可以为多种形式，只要能够通过弹性变形补偿整个装置产生的热位移即可，如弹簧座等。本实施例优选的弹性缓冲件为弹簧支吊架2，且为变力弹簧支吊架，变力弹簧支吊架荷重随该装置轴向位移的变化而变化。上述固定件10因温度变化等因素而产生轴向位移，当固定件10固定在其他结构件上而无法移动时，其轴向位移也就表现为轴向应力，其轴向位移越大，轴向应力也就越大。变力弹簧支吊架根据安装型式分为以下七种类型：上螺纹悬吊型、单耳悬吊型、C双耳悬吊型、上调节搁置型、下调节搁置性、支撑搁置型及并联悬吊型。本实施例采用支撑搁置型弹簧支吊架，设计时以第一冷却器11的固定件10为系统的固定支点，在两个第二冷却器12的每个固定件10下设置弹簧支吊架2，来补偿热膨胀产生的轴向位移。

弹簧支吊架2用于支撑有相对位移的装置，弹簧支吊架2包括依次连接的顶板21、荷重柱22、壳体24及底板25，壳体24内设有腔室，荷重柱22能够沿液体和/或气体流动方向往复移动，且腔室内设有沿液体和/或气体流动方向伸缩的弹簧(未在图中示出)，弹簧连接于荷重柱。弹簧发生形变时，表现在弹簧支吊上即为弹簧支吊架2沿弹簧的轴向长度发生改变。本实施例荷重柱22的个数为一个，弹簧与荷重柱22的个数相同，也设有一个。当然本实用新型的荷重柱22的数量并不限于本实施例中的一个，也可以设有至少两个，具体根据实际需求设定。

弹簧支吊架2的壳体24上还设有定位块、指示牌243及起重吊耳23，起重吊耳23设有两个，两个起重吊耳23设于弹簧支吊架2的壳体24的两侧，用于将弹簧支吊架2吊起时使用。定位块用于限制弹簧伸缩长度，指示牌243用于表示弹簧参数。安装余热利用装置时，定位块位于指示牌243上的相应位置，使弹簧支吊架2处于压缩且长度不变的状态，即稳定状态。本实施例的定位块包括上定位块241和下定位块242，上定位块241用于限制弹簧在未承载负荷时向上反弹，下定位块242用于防止弹簧过载。弹簧支吊架2内的弹簧在承载负荷的同时，既能补偿装置因发生热膨胀而产生的轴向位移，还能补偿因装置振动而产生的轴向位移，即具有减小振动的作用。

弹簧支吊架2的荷重随装置发生热膨胀而产生轴向位移的变化而变化，其热膨胀越大，轴向位移越大，轴向应力越大，弹簧支吊架2的支撑力变化越大。因此，需要对弹簧型号进行选择。

在选用弹簧支吊架2内的弹簧时，按照下列选用原则及方法进行设定：

1)根据该余热利用装置在工作状态及安装状态下的热膨胀量算出轴向位移，判断轴向位移方向是向上还是向下。

2)根据安装载荷及轴向位移选择弹簧编号，然后根据安装载荷及轴向位移确定工作载荷。

弹簧支吊架2的安装载荷及位移为选择弹簧型号的关键环节，安装载荷与装置质量有关，其具体选择如下：

a)与位于上面的第二冷却器12配合使用的弹簧支吊架2，以第一冷却器11与位于下面的第二冷却器12的固定件10之间的装置质量的二分之一作为安装载荷，以第一冷却器11顶部与第二冷却器12的固定件10之间的热膨胀量为轴向位移量。

b)与位于下面的第二冷却器12配合使用的弹簧支吊架2，以位于上面的第二冷却器11的固定件10以下装置质量与位于下面的第二冷却器12的装置质量之和的二分之一作为安装载荷，以第一冷却器11顶部至位于下面的第二冷却器12的固定件10之间的热膨胀量为轴向位移量。

若轴向位移向下，则安装载荷在弹簧载荷表某一列上半部选取，再按轴向位移量向下查得工作载荷；若轴向位移向上，则安装载荷在弹簧载荷表某一列下半部分选取，再按轴向位移量向上查得工作载荷。

根据以上原则选出合适的弹簧支吊架2后，还要保证装置的操作工况等各种工况的质量产生的载荷在所选弹簧支吊架2的最大载荷范围内，则弹簧支吊架2不会因为重力压到极限而失效。

3)选用的弹簧必须满足载荷变化率≤25％的要求，载荷变化率公式为：

上式中，位移向上时，安装载荷＝工作载荷+位移量×弹簧支吊架刚度；

位移向下时，安装载荷＝工作载荷-位移量×弹簧支吊架刚度。

4)在弹簧特性能承受支吊架的安装载荷和热态载荷，且载荷变化率不超过规定值的前提下，应优先选用较小规格的弹簧。

若载荷变化率大于25％时，应选用大一档的位移工作范围，如还无法满足，则可另选编号。限制载荷变化率的原因是防止过大的载荷转移，即防止从安装状态变化到操作状态的过程中弹簧载荷变化太大，这一部分变化的载荷会转移到相邻的装置和支吊架上去。

5)弹簧支吊架2在出厂前按设计要求将载荷整定在安装载荷位置。

实际应用时，用上定位块241和下定位块242将弹簧支吊架2的指示牌243固定在与安装载荷相应的位置上，使弹簧支吊架2暂处于压缩且长度不变的状态。余热利用装置经清洗、水压试验后，首先取下上定位块241和下定位块242，然后才能将该装置投入使用。

装置开始运行时，首先检查上定位块241和下定位块242是否均被拆除，再检查指示牌243从安装载荷到工作载荷的位移过程中有无卡阻现象。装置投入正常运行后，检查弹簧支吊架2在工作载荷时的位移是否与设计一致。装置停止运行后，检查指示牌243是否复位到安装载荷的位置，检查弹簧支吊架2与固定件10是否牢固连接等。

本实施例采用弹簧支吊架2来缓冲装置膨胀产生的轴向位移，其能适应高温装置的特性，节省投资费用的同时，降低了其他结构件的空间要求，减少了能源消耗，使设备整体的经济性得到了提高。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种余热利用装置，其特征在于，包括：

第一冷却器(11)，包括依次连通的第一冷却部(111)、膨胀节(112)和第二冷却部(113)，所述第一冷却器(11)内设有管束；

第二冷却器(12)，其一端与所述第二冷却部(113)连通，所述第一冷却器(11)和所述第二冷却器(12)沿液体和/或气体流动方向依次设置；及

弹性缓冲件，设置于所述第二冷却器(12)的一侧，用于缓冲所述余热利用装置热膨胀产生的轴向位移。

2.根据权利要求1所述的余热利用装置，其特征在于，所述第二冷却器(12)的数量至少为两个，每个所述第二冷却器(12)上均设有固定件(10)和所述弹性缓冲件，所述弹性缓冲件抵接于或螺纹连接于所述固定件(10)。

3.根据权利要求2所述的余热利用装置，其特征在于，所述第一冷却器(11)和所述第二冷却器(12)立式分布，所述第一冷却器(11)位于所述第二冷却器(12)的上方。

4.根据权利要求1所述的余热利用装置，其特征在于，所述第二冷却器(12)包括蒸汽发生器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的余热利用装置，其特征在于，所述弹性缓冲件包括弹簧支吊架(2)，所述弹簧支吊架(2)包括依次连接的顶板(21)、荷重柱(22)及壳体(24)，所述壳体(24)内设有腔室，所述荷重柱(22)能够沿液体和/或气体流动方向往复移动，且所述腔室内设有沿液体和/或气体流动方向伸缩的弹簧，所述弹簧连接于所述荷重柱(22)。

6.根据权利要求5所述的余热利用装置，其特征在于，所述荷重柱(22)包的数量至少为两个，所述弹簧与所述荷重柱(22)个数相同。

7.根据权利要求5所述的余热利用装置，其特征在于，所述壳体(24)上设有定位块，所述定位块用于限制所述弹簧伸缩长度。

8.根据权利要求5所述的余热利用装置，其特征在于，所述壳体(24)上还设有表示弹簧参数的指示牌(243)。

9.根据权利要求5所述的余热利用装置，其特征在于，所述弹簧支吊架(2)还包括起重吊耳(23)。