CN216856730U - 一种高温烟气加热换热转化管 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高温烟气加热换热转化管，包括外套管，U形转化管和传热翅片。其中，供高温烟气流流通的外套管两端敞口，不仅结构简单，节约制造成本，而且能够使弯管段实现至少部分外露在外套管的下端口外，使弯管段可裸置于高温烟气炉处，加快转化管的换热效率；高温烟气从外套管的下端口通入，由传热翅片加强传热使转化管升温，此时，原料气从进气口进入U形转化管，依次经过转化管的直管段，弯管段和另一直管段，吸收高温烟气传导的热量，同时保温箱的设置以维持转化管上段高温烟气的温度，促使原料气体在转化管内充分转化，原料气的转化率提高。

Description

一种高温烟气加热换热转化管

技术领域

本实用新型涉加热换热转化管技术领域，尤其涉及一种高温烟气加热换热转化管。

背景技术

烃类蒸汽转化重整技术是制取含氢合成气的广泛技术，在合成氨、甲醇、氢气、炼油等石化行业广泛应用。传统的转化炉构造复杂，高品位热利用效率低，使系统能耗偏大。由于利用高品位热值于反应阶段是提高系统能效的关键，近年来，开发出一种换热式转化炉，主要通过利用加热炉其他反应段高温烟气或高温转化气作为热源加热本段工艺转化管，使转化管中的原料气发生转化反应，其中，原料气中的主要成分是甲烷。

现有换热式转化管的转化率大多不高，原料气经反应后仍有部分甲烷没有转化，需进入二段加热炉进行深度反应，将转化气内甲烷含量降至符合加工要求，工艺复杂。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种高温烟气加热换热转化管，不仅结构简单，节约制造成本，而且转化管的换热效率高，使原料气在转化管内能够充分转化，提高了原料气的转化率。

本实用新型采用的技术方案是：

一种高温烟气加热换热转化管，其特征在于，包括：

两端敞口的外套管，所述外套管的内腔的一部分被配置成供高温烟气流通的通道；

插接在所述外套管中的转化管，所述转化管中填充有催化剂；及

传热翅片，设置在所述转化管的外壁面；

其中，所述转化管为由直管段和弯管段构成的U形管，所述转化管的进气口和出气口位于所述外套管开口的同一侧；

所述转化管的弯管段至少部分外露在所述外套管的下端口外。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，所述传热翅片设置在所述直管段的外壁面。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，还包括一隔挡件，其设置在所述转化管中并位于所述直管段之间，以使从所述外套管的下端口进入的高温烟气被导流到所述传热翅片处。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，所述传热翅片为钉头翅片、纵向翅片、螺旋翅片中的任意一种或者是它们的组合。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，还包括一保温箱，其设置在所述外套管的上端口处，所述保温箱内形成有供原料气进出的通道以及供高温烟气流出的通道。或者原料气的进出口也可以通过保温箱的外部接管流出。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，还包括法兰盘及连接在所述法兰盘中的法兰，所述法兰盘连接在所述转化管的开口处，所述法兰盘的下端挂接有多孔板，所述多孔板压实在所述催化剂上。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，还包括一保温体，所述保温体挂接在所述法兰的下端并插接在所述转化管内，所述保温体的下端挂接有所述多孔板。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，还包括一连接件，所述多孔板通过所述连接件挂接在所述保温体的下端。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，所述外套管的横截面呈长圆形，所述转化管的直管段位于所述外套管的圆心处。

在本申请公开的高温烟气加热换热转化管中，所述转换管的高度为2~10米。在一个实施例中，某个转化系统中转换管的数量可以为1根或多根并联，多根可共用单根外套管也分别使用分别每根使用单套管并联。

本实用新型的有益效果是：

1. 该高温烟气加热换热转化管的外套管两端敞口，不仅结构简单，节约制造成本，而且使弯管段能够实现至少部分外露在外套管的下端口外，使弯管段可裸置于高温烟气炉处，加快转化管的换热效率，有利于原料气转化充分；

2. 该高温烟气加热换热转化管的外套管下端口通有高温烟气，由传热翅片加强传热使转化管温度升高，供予原料气实现转化的反应条件。原料气体从进气口进入，依次经过转化管的直管段，弯管段和另一直管段，增加了原料气体进行转化反应的时间，同时保温箱的设置以维持转化管上段高温烟气的温度，以进一步促使原料气体在转化管内充分转化，提高原料气的转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中的C部放大示意图；

图3为图1的简化俯视示意图（省略转化管外的其它部分）；

附图标记：

1、外套管；11、下端口；12、上端口；

2、转化管；20、催化剂；21、直管段；22、弯管段；2A、进气口；2B、出气口；

3、传热翅片；

4、隔挡件；

5、保温箱；

6、法兰盘；60、支撑件；

7、法兰；70、保温体；71、连接件；

8、多孔板。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”等意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请实施例的不同结构。为了简化本申请实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请实施例。此外，本申请实施例可以在不同例子中重复参考数字和参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和设置之间的关系。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

本实用新型实施例提供了一种高温烟气加热换热转化管，其结构如附图1~2所示，包括：

两端敞口的外套管1，其内腔的一部分被配置成供高温烟气流通的通道；

插接在外套管1中的转化管2中填充有催化剂20；及

传热翅片3，设置在转化管2的外壁面；

其中，转化管2为由直管段21和弯管段22构成的U形管，转化管2的进气口2A和出气口2B位于外套管1开口的同一侧；转化管2的弯管段22至少部分外露在外套管1的下端口11外。

两端敞口的外套管1结构简单，是高温烟气流通的通道。转化管2插接在外套管1中以便转化管2和外套管1进行热交换，为填充有催化剂20的转化管2发生催化反应而提供高温条件。传热翅片3设置于转化管2的外壁面能够加强高温烟气在外套管1内腔中的传热，使转化管2受热均匀而均匀换热。转化管2为由直管段21和弯管段22构成的U形管，且其进气口2A和出气口2B位于外套管1开口的同一侧，保证了气体的流通通道贯穿了转化管2内整个催化剂20填层，使原料气具备充分转化的条件。转化管2的弯管段22至少部分外露在外套管1的下端口11外，使弯管段22可裸置于高温烟气炉处，加快转化管2的换热效率。

如图3所示，该高温烟气加热换热转化管还包括一隔挡件4，其设置在转化管2中并位于直管段21之间，以使从外套管1的下端口11进入的高温烟气被导流到传热翅片3处。其中该传热翅片3为钉头翅片、纵向翅片、螺旋翅片中的任意一种或者是它们的组合。

如图1，2所示，该高温烟气加热换热转化管还包括一保温箱5，其设置在外套管1的上端口12处。该保温箱5内形成有供原料气进出的通道以及供高温烟气流出的通道。

随着高温烟气与转化管2换热的进行，自下而上的高温烟气的温度呈现梯度下降。在外套管1的上端口12处设置有保温箱5，可以维持高温烟气供予转化管2上段的温度在转化反应所需的温度范围内，以促使原料气体在转化管2内充分转化。

如图1，2所示，该高温烟气加热换热转化管还包括法兰盘6及连接在法兰盘6中的法兰7。法兰盘6连接在转化管2的开口处，其下端挂接有一保温体70，该保温体70插接在转化管2内且其下端挂接有多孔板8，多孔板8压实在催化剂20上。其中，多孔板8通过连接件71挂接在保温体70的下端，法兰盘6通过支撑件60连接在保温箱5上。

法兰盘6连接在转化管2的开口处，法兰7连接在法兰盘6中，卸下法兰7，以便催化剂20在转化管2中的装卸；转化管2装上法兰7时，为转化反应提供了一个封闭的空间，防止气体泄漏。法兰盘6下端挂接有一保温体70，该保温体70插接在转化管2内，以进一步维持高温烟气供予转化管2上段的温度。保温体70的下端挂接有多孔板8，使气体能够从多孔板8的多孔通道中穿过，从而保证了转化管2中气流的流通；此外，该多孔板8将催化剂20压实于转化管2中，使催化剂20填料不随转化管2中的气流而产生流动。多孔板8通过连接件71挂接在保温体70的下端，该连接件71采用柔性材料，使其作为自由活动膨胀段，以便消除换热引起的热应力。

如图1所示，该高温烟气加热换热转化管的外套管1的横截面呈长圆形，转化管2的直管段21位于外套管1的圆心处，转化管的高度为2~10米。

本实用新型的高温烟气加热换热转化管的工作方式：

卸下法兰7，在转化管2中装入催化剂20后装上法兰7；

高温烟气从敞口的外套管1下端口11进入，在隔挡件4的作用下，高温烟气被导流到传热翅片3处。由传热翅片3强化传热，使转化管2均匀换热而提高转化管2的温度，供予转化管2转化温度。此时，原料气体从进气口2A进入U型转化管2后，依次经过转化管2的直管段，弯管段22和另一直管段，吸收高温烟气传导的热量，在催化剂20的作用下，充分进行转化反应。然而，随着热交换的进行，高温烟气自下而上呈现梯度降温，为了保证U型转化管2上段的转化反应能够正常进行，外套管1的上端口12处设置保温箱5，以维持转化管2上段的转化反应温度，进一步保证原料气的转化反应能够充分进行。生成的转化气从出气口2B流出，高温烟气由保温箱5的高温烟气流出通道流出。

基于上述实施例，本实用新型实施例的高温烟气加热换热转化管具有以下优点：该高温烟气加热换热转化管的外套管1两端敞口，不仅结构简单，节约制造成本，而且使弯管段22能够实现至少部分外露在外套管1的下端口11外，使弯管段22可裸置于高温烟气炉处，加快转化管2的换热效率，有利于转化气充分转化；U形转化管2使原料气能够依次经过转化管2的直管段21，弯管段22和另一直管段，给予原料气足够的转化时长，同时保温箱5的设置以维持转化管2上段高温烟气的温度，以进一步促使原料气在转化管2内充分转化，提高原料气的转化率。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温烟气加热换热转化管，其特征在于，包括：

两端敞口的外套管（1），所述外套管（1）的内腔的一部分被配置成供高温烟气流通的通道；

插接在所述外套管（1）中的转化管（2），所述转化管（2）中填充有催化剂（20）；及

传热翅片（3），设置在所述转化管（2）的外壁面；

其中，所述转化管（2）为由直管段（21）和弯管段（22）构成的U形管，所述转化管（2）的进气口（2A）和出气口（2B）位于所述外套管（1）开口的同一侧；

所述转化管（2）的弯管段（22）至少部分外露在所述外套管（1）的下端口（11）外。

2.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，所述传热翅片（3）设置在所述直管段（21）的外壁面。

3.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，还包括：

一隔挡件（4）；

所述隔挡件（4）设置在所述转化管（2）中并位于所述直管段（21）之间，以使从所述外套管（1）的下端口（11）进入的高温烟气被导流到所述传热翅片（3）处。

4.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，所述传热翅片（3）为钉头翅片、纵向翅片、螺旋翅片中的任意一种或者是它们的组合。

5.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，还包括：

一保温箱（5）；

所述保温箱（5）设置在所述外套管（1）的上端口（12）处，所述保温箱（5）内形成有供原料气进出的通道以及供高温烟气流出的通道。

6.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，还包括：

法兰盘（6）及连接在所述法兰盘（6）中的法兰（7）；

所述法兰盘（6）连接在所述转化管（2）的开口处，所述法兰盘（6）的下端挂接有多孔板（8），所述多孔板（8）压实在所述催化剂（20）上。

7.根据权利要求6所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，还包括：

一保温体（70）；

所述保温体（70）挂接在所述法兰（7）的下端并插接在所述转化管（2）内，所述保温体（70）的下端挂接有所述多孔板（8）。

8.根据权利要求7所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，还包括：

一连接件（71）；

所述多孔板（8）通过所述连接件（71）挂接在所述保温体（70）的下端。

9.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，所述外套管（1）的横截面呈长圆形或矩形。

10.根据权利要求1所述的高温烟气加热换热转化管，其特征在于，所述转化管的高度为2~10米。

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