CN211716604U - 用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于换热设备技术领域，尤其涉及一种用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构。本实用新型，包括废热锅炉主体，所述的废热锅炉主体从下到上依次设有进气腔、换热腔和排气腔，所述的换热腔内设有若干沿换热腔中心线对称的一级换热管，所述的换热腔内还设有若干沿换热腔中心线对称的二级换热管。本实用新型通过设置一级换热管和二级换热管，进行多级余热回收，集气导热筒可将高温烟气集中导至二级换热管正下方与二级换热管接触，在高温烟气上升过程中，对高温烟气起到集中聚拢作用，避免烟气扩散，优化了换热管布局，提高了余热回收效率，提高了资源的利用率，降低了装置的热损失。
Description
技术领域
本实用新型属于换热设备技术领域，涉及一种用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构。
背景技术
天然气制氢装置中对高温烟气的热量利用一般是采用对流段的方式，所述的对流段由若干独立的换热列管组成。高温烟气通过对流段时，依次与天然气蒸汽混合气、原料天然气、锅炉给水、空气等进行换热，最后通过引风机排入大气。对转化气的热量回收则是通过一个独立的转化气废热锅炉进行余热回收，所述的废热锅炉一般是列管式换热设备，对于小型装置而言，烟气对流段内的各个换热列管，50％以上位于管箱的保温层中，并没有与烟气进行直接接触换热；烟气容易扩散，余热回收效率较低，装置的热损失较多。
为了克服现有技术的不足，人们经过不断探索，提出了各种各样的解决方案，如中国专利公开了一种天然气制氢余热回收利用装置[申请号：201620665681.8]，包括中变反应器、余热锅炉和中变气与锅炉水预热器，所述中变反应器上端连接有进料转化气管线，下端连接有输送管线，所述输送管线的末端连接有中变气与锅炉水预热器，所述输送管线上跨接有第一阀门连接于余热锅炉，所述输送管线跨接有第二阀门连接于余热锅炉，所述余热锅炉顶部设有第一调节阀与蒸汽输出管线相连，余热锅炉底部设有第二调节阀与除氧水进料管线相连。本实用新型设计合理、结构简单、搞干扰性强，动作可靠，实用性强。经改造后，既能保证除氧器温度，同时能够副产部分1.0MPa蒸汽，能够达到余热回收的目的。但是该方案仍然存在烟气容易扩散，余热回收效率较低，装置的热损失较多的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，包括废热锅炉主体，所述的废热锅炉主体从下到上依次设有进气腔、换热腔和排气腔，所述的换热腔内设有若干沿换热腔中心线对称的一级换热管，所述的换热腔内还设有若干沿换热腔中心线对称的二级换热管，所述的二级换热管位于一级换热管上方，所述的二级换热管与一级换热管交错设置，所述的二级换热管与一级换热管之间设有集气导热组件，所述的集中导热组件位于二级换热管下方。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的集气导热组件包括若干个设置于二级换热管与一级换热管之间的集气导热筒，所述的集气导热筒位于二级换热管正下方，所述的集气导热筒的横截面积从下到上逐渐变大。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的若干一级换热管位于同一水平面，相邻的两个一级换热管之间设有一个集气导热筒，所述的集气导热筒上设有固定连接块，所述的固定连接块与一级换热管相连。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的一级换热管一端连有一级进口接管，所述的一级换热管另一端连有一级出口接管，所述的二级换热管一端连接有二级进口接管，所述的二级换热管另一端连有二级出口接管。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的一级换热管与二级换热管相互平行，所述的换热腔内还设有若干沿换热腔中心线对称的挡块，所述的挡块与一级换热管的位置相对应。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的进气腔内设有两个可沿直线往复运动的进气挡板，相邻的两个进气挡板位于同一水平面且相紧贴配合。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的废热锅炉主体上设有两个挡板驱动件，一个挡板驱动件对应一个进气挡板，所述的进气挡板上设有齿形，所述的挡板驱动件与进气挡板转动配合。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的挡板驱动件包括设置于废热锅炉主体上的两个周向转动器，所述的周向转动器的转动轴上连接有动力直齿轮，所述的动力直齿轮与进气挡板上的齿形相啮合配合。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的周向转动器与废热锅炉主体之间设有若干连接支撑杆，所述的连接支撑杆一端与废热锅炉主体相连，所述的连接支撑杆另一端与周向转动器相连，废热锅炉主体上还设有若干沿废热锅炉主体中心线对称的挡板滑座，所述的进气挡板与挡板滑座相滑动配合。
在上述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构中，所述的排气腔内设有引风扇，所述的废热锅炉主体顶部设有若干沿废热锅炉主体中心线对称的出气槽，所述的引风扇位于出气槽下方。
与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：
1、本实用新型通过设置一级换热管和二级换热管，进行多级余热回收，集气导热筒可将高温烟气集中导至二级换热管正下方与二级换热管接触，在高温烟气上升过程中，对高温烟气起到集中聚拢作用，避免烟气扩散，优化了换热管布局，提高了余热回收效率，提高了资源的利用率，降低了装置的热损失。
2、本实用新型通过将集气导热筒的横截面积从下到上逐渐变大设置，使得高温烟气与二级换热管接触面积充分，进一步提高了资源的利用率，降低了装置的热损失。
3、本实用新型通过设置进气挡板可对高温烟气起到阻或通的作用，当需要通入高温烟气时，将两个进气挡板相互远离，从而打开进气腔，进行通气。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型另一个方向的结构示意图。
图3是挡板驱动件的结构示意图。
图中：废热锅炉主体1、进气腔2、换热腔3、排气腔4、一级换热管5、二级换热管6、集中导热组件7、集气导热筒8、固定连接块9、一级进口接管10、一级出口接管11、二级进口结管12、二级出口接管13、挡块14、进气挡板15、挡板驱动件16、周向转动器17、动力直齿轮18、连接支撑杆19、挡板滑座20、引风扇21、出气槽22。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。
如图1、图2、图3所示，一种用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，包括废热锅炉主体1，所述的废热锅炉主体1从下到上依次设有进气腔2、换热腔3和排气腔4，所述的换热腔3内设有若干沿换热腔3中心线对称的一级换热管5，所述的换热腔3内还设有若干沿换热腔3中心线对称的二级换热管6，所述的二级换热管6位于一级换热管5上方，所述的二级换热管6与一级换热管5交错设置，所述的二级换热管6与一级换热管5之间设有集气导热组件7，所述的集中导热组件7位于二级换热管6下方。
在本实施例中，高温烟气从进气腔2进入后，进入至换热腔3内，高温烟气先与一级换热管5接触，进行一级换热，随后高温烟气通过集气导热组件7的集气作用，将高温烟气集中导至二级换热管6正下方与二级换热管6接触，完成二级换热，在高温烟气上升过程中，对高温烟气起到集中聚拢作用，避免烟气扩散，优化了换热管布局，提高了余热回收效率，提高了资源的利用率，降低了装置的热损失。
结合图1所示，所述的集气导热组件7包括若干个设置于二级换热管6与一级换热管5之间的集气导热筒8，所述的集气导热筒8位于二级换热管6正下方，所述的集气导热筒8的横截面积从下到上逐渐变大。
具体地说，当高温烟气与一级换热管5接触后，通过集气导热筒8将高温烟气集中导至二级换热管6正下方，通过二级换热管6与高温烟气接触，完成二级换热，集气导热筒8的横截面积从下到上逐渐变大，使得高温烟气与二级换热管6接触面积充分，进一步提高了资源的利用率，降低了装置的热损失。
所述的若干一级换热管5位于同一水平面，相邻的两个一级换热管5之间设有一个集气导热筒8，所述的集气导热筒8上设有固定连接块9，所述的固定连接块9与一级换热管5相连。
本实施例中，若干一级换热管5位于同一水平面，在进行一级换热时，受热面积较大，换热效率高，固定连接块9用于固定集气导热筒8与一级换热管5，防止集气导热筒8在工作过程中发生位置偏移。
结合图1、图2所示，所述的一级换热管5一端连有一级进口接管10，所述的一级换热管5另一端连有一级出口接管11，所述的二级换热管6一端连接有二级进口接管12，所述的二级换热管6另一端连有二级出口接管13，一级进口接管10和二级进口接管12用于接入介质，一级出口接管11和二级出口接管13用于导出介质。
结合图1所示，所述的一级换热管5与二级换热管6相互平行，所述的换热腔3内还设有若干沿换热腔3中心线对称的挡块14，所述的挡块14与一级换热管5的位置相对应。
本实施例中，一级换热管5与二级换热管6相互平行，优化了布局，提高了换热效率，挡块14可阻挡高温烟气从废热锅炉主体1侧壁上升。
结合图1、图3所示，所述的进气腔2内设有两个可沿直线往复运动的进气挡板15，相邻的两个进气挡板15位于同一水平面且相紧贴配合。
本实施例中，进气挡板15可对高温烟气起到阻或通的作用，当需要通入高温烟气时，两个进气挡板15相互远离，从而打开进气腔2。
所述的废热锅炉主体1上设有两个挡板驱动件16，一个挡板驱动件16对应一个进气挡板15，所述的进气挡板15上设有齿形，所述的挡板驱动件16与进气挡板15转动配合。
本实施例中，当需要移动进气挡板15时，启动挡板驱动件16，通过挡板驱动件16配合进气挡板15的齿形，带动进气挡板15移动，完成打开或关闭进气腔2。
结合图1、图3所示，所述的挡板驱动件16包括设置于废热锅炉主体1上的两个周向转动器17，所述的周向转动器17的转动轴上连接有动力直齿轮18，所述的动力直齿轮18与进气挡板15上的齿形相啮合配合。
本实施例中，当需要移动进气挡板15时，启动周向转动器17，通过周向转动器17的转动轴带动动力直齿轮18转动，通过动力直齿轮18与进气挡板15齿形之间的啮合配合，带动进气挡板15进行移动，本领域技术人员应当理解，周向转动器17可以是电机或者是旋转油缸。
结合图1、图2、图3所示，所述的周向转动器17与废热锅炉主体1之间设有若干连接支撑杆19，所述的连接支撑杆19一端与废热锅炉主体1相连，所述的连接支撑杆19另一端与周向转动器17相连，废热锅炉主体1上还设有若干沿废热锅炉主体1中心线对称的挡板滑座20，所述的进气挡板15与挡板滑座20相滑动配合。
本实施例中，连接支撑杆19对周向转动器17起到固定连接作用，挡板滑座20对进气挡板15起到托底作用，避免进气挡板15在移动过程在发生角度偏移。
结合图1、图2所示，所述的排气腔4内设有引风扇21，所述的废热锅炉主体1顶部设有若干沿废热锅炉主体1中心线对称的出气槽22，所述的引风扇21位于出气槽22下方，通过引风扇21可将换热完成后的烟气从出气槽22排出，提高了换热速率。
本实用新型的工作原理是：
当需要打开进气腔2时，启动周向转动器17，通过周向转动器17的转动轴带动动力直齿轮18转动，通过动力直齿轮18与进气挡板15齿形之间的啮合配合，带动两个进气挡板15向远离方向移动，连接支撑杆19对周向转动器17起到固定连接作用，挡板滑座20对进气挡板15起到托底作用，避免进气挡板15在移动过程在发生角度偏移。
高温烟气从进气腔2进入后，进入至换热腔3内，当高温烟气与一级换热管5接触后，通过集气导热筒8将高温烟气集中导至二级换热管6正下方，通过二级换热管6与高温烟气接触，完成二级换热，集气导热筒8的横截面积从下到上逐渐变大，使得高温烟气与二级换热管6接触面积充分，在高温烟气上升过程中，对高温烟气起到集中聚拢作用，避免烟气扩散，优化了换热管布局，提高了余热回收效率，提高了资源的利用率，降低了装置的热损失。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神。
尽管本文较多地使用废热锅炉主体1、进气腔2、换热腔3、排气腔4、一级换热管5、二级换热管6、集中导热组件7、集气导热筒8、固定连接块9、一级进口接管10、一级出口接管11、二级进口结管12、二级出口接管13、挡块14、进气挡板15、挡板驱动件16、周向转动器17、动力直齿轮18、连接支撑杆19、挡板滑座20、引风扇21、出气槽22等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (10)
1.一种用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，包括废热锅炉主体(1)，其特征在于，所述的废热锅炉主体(1)从下到上依次设有进气腔(2)、换热腔(3)和排气腔(4)，所述的换热腔(3)内设有若干沿换热腔(3)中心线对称的一级换热管(5)，所述的换热腔(3)内还设有若干沿换热腔(3)中心线对称的二级换热管(6)，所述的二级换热管(6)位于一级换热管(5)上方，所述的二级换热管(6)与一级换热管(5)交错设置，所述的二级换热管(6)与一级换热管(5)之间设有集气导热组件(7)，所述的集气导热组件(7)位于二级换热管(6)下方。
2.根据权利要求1所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的集气导热组件(7)包括若干个设置于二级换热管(6)与一级换热管(5)之间的集气导热筒(8)，所述的集气导热筒(8)位于二级换热管(6)正下方，所述的集气导热筒(8)的横截面积从下到上逐渐变大。
3.根据权利要求2所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的若干一级换热管(5)位于同一水平面，相邻的两个一级换热管(5)之间设有一个集气导热筒(8)，所述的集气导热筒(8)上设有固定连接块(9)，所述的固定连接块(9)与一级换热管(5)相连。
4.根据权利要求1所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的一级换热管(5)一端连有一级进口接管(10)，所述的一级换热管(5)另一端连有一级出口接管(11)，所述的二级换热管(6)一端连接有二级进口接管(12)，所述的二级换热管(6)另一端连有二级出口接管(13)。
5.根据权利要求1所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的一级换热管(5)与二级换热管(6)相互平行，所述的换热腔(3)内还设有若干沿换热腔(3)中心线对称的挡块(14)，所述的挡块(14)与一级换热管(5)的位置相对应。
6.根据权利要求1所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的进气腔(2)内设有两个可沿直线往复运动的进气挡板(15)，相邻的两个进气挡板(15)位于同一水平面且相紧贴配合。
7.根据权利要求6所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的废热锅炉主体(1)上设有两个挡板驱动件(16)，一个挡板驱动件(16)对应一个进气挡板(15)，所述的进气挡板(15)上设有齿形，所述的挡板驱动件(16)与进气挡板(15)转动配合。
8.根据权利要求7所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的挡板驱动件(16)包括设置于废热锅炉主体(1)上的两个周向转动器(17)，所述的周向转动器(17)的转动轴上连接有动力直齿轮(18)，所述的动力直齿轮(18)与进气挡板(15)上的齿形相啮合配合。
9.根据权利要求8所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的周向转动器(17)与废热锅炉主体(1)之间设有若干连接支撑杆(19)，所述的连接支撑杆(19)一端与废热锅炉主体(1)相连，所述的连接支撑杆(19)另一端与周向转动器(17)相连，废热锅炉主体(1)上还设有若干沿废热锅炉主体(1)中心线对称的挡板滑座(20)，所述的进气挡板(15)与挡板滑座(20)相滑动配合。
10.根据权利要求1所述的用于天然气制氢设备的高温烟气多级余热回收机构，其特征在于，所述的排气腔(4)内设有引风扇(21)，所述的废热锅炉主体(1)顶部设有若干沿废热锅炉主体(1)中心线对称的出气槽(22)，所述的引风扇(21)位于出气槽(22)下方。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20201020 |