CN218131777U - 一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，涉及一种蒸汽转化炉领域，包括管束支撑板上焊接的衬筒和耐火材料表面做成多级自适应锥形表面，衬筒外设置密封层，利用转化管的轴向膨胀和与支撑板焊接的衬筒的径向膨胀，在垂直和水平两个方向通过压紧密封层，与密封面紧密贴合，形成密封，从而防止转化高温二段转化气从支撑板与耐火层的间隙处直接流走形成短路，迫使高温二段转化气只能从转化管与套管间的环隙流过，从而大大提高了换热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蒸汽转化炉，特别是一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构。
背景技术
烃类蒸汽转化是工业化生产合成氨、甲醇及氢的主要方法。换热式转化烃类蒸汽转化工艺利用二段转化炉的高温工艺气，作为换热式转化炉的热源，大幅降低了燃料天然气的消耗。换热式转化炉采用转化管外设置套管的结构；壳侧高温二段转化气流经转化管与套管间的环隙形成的环形通道，为转化管内的转化反应提供热量。高温二段炉转化气从壳程入口进入后，有两个可能的流经路径，一是套管外的间隙，一是套管与转化管之间的环隙；如果在壳程进出口之间不设置密封结构，具体的流向主要取决于路径的阻力，那么会有很大部分的高温转化气从进口进入后，流经套管外的间隙，再从出口流出，流速较高，对流传热的效果不好，使得高温转化气用于转化管内的反应提供热量的效率偏低，从而使得为了满足产能需要，设备加大，设备材料量增加，能耗增大，占地面积增大等，降低了设备的热效率和经济性等。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高温自紧密封防短路结构，使高温转化气只能通过套管与转化管间的环隙，提高热转化效率。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，包括可套设于转化管上的套管，以及套设于套管外侧的衬筒，所述衬筒的内径大于套管的外径，所述衬筒和套管顶部的空隙通过设置支撑板密封，所述支撑板、套管和衬筒之间形成用于连通高温介质出口的膨胀腔，所述衬筒的外侧设置有耐火层，所述衬筒与耐火层之间设置有密封层。
由于采用上述装置，膨胀腔通入高温气体后径向膨胀，挤压衬筒外侧设置的密封层达到密封，使气流通过转化管与套管之间的环隙。
进一步的：所述衬筒由若干段半径不同的筒体组成，任意其中一段或者多段或者每段所述衬筒的外侧设置有密封层。
进一步的：若干段所述筒体的半径沿转化管的轴线从上到下由大到小布置。
进一步的：相邻的两段所述筒体之间由锥形筒连接。
进一步的：所述耐火层的内壁的几何形状与所述衬筒的外壁的几何形状相匹配。
进一步的：所述密封层紧密且环绕设置在所述锥形筒的斜面外壁上。
由于采用上述结构，衬筒和耐火层间形成多边形的几何结构，严密贴合，使密封效果更突出。
进一步的：包括管板，所述管板固定在转化炉设备的外壳上，且下壁固定连接一套拉杆系统，所述管板和支撑板之间通过拉杆连接。
进一步的：所述拉杆组件由至少三根拉杆在支撑板的圆周上均匀布置。
进一步的：所述转化管是采用膨胀系数大的材料制成的管状结构，且所述转化管上端和管板固定连接。
进一步的：所述转化管与套管间形成可供高温气通过的环隙。
由于采用上述结构，转化管上端与管板固定，转化炉高温工作时转化管轴向膨胀只能向下膨胀，从而更进一步的向下挤压所述衬筒外的密封层，达到最佳密封效果。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过设置膨胀腔以及将密封层设置在衬筒和耐火层之间，通过膨胀腔的径向膨胀和转化管的轴向膨胀使密封层有效密封衬筒和耐火层之间的空隙，防止高温气从该空隙中通过形成短路，从而使高温转化气只能从转化管与套管之间的间隙通过，为转化管中的反应提供热量，该方案简单易施行，大大增加高温气利用效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构图。
图中标记：1－衬筒，2－密封层，3－耐火层，4－套管，5－转化管，6－支撑板，7－管板，8－筒体，9－锥形筒，10－拉杆，11－膨胀腔。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，包括可套设于转化管5上的套管4，以及套设于套管4外侧的衬筒1，所述衬筒1的内径大于套管4的外径，所述衬筒1和套管4顶部的空隙通过设置支撑板6密封，所述支撑板6、套管4和衬筒1之间形成用于连通高温介质出口的膨胀腔11，所述衬筒1的外侧设置有耐火层3，所述衬筒1与耐火层3之间设置有密封层2。
在本实施例中，其结构如图1所示，转化管外套设有套管4，包括具有支撑板6的衬筒1，支撑板6采用耐高温钢板制成，所述支撑板6直径应略大于所述衬筒1最大筒体直径2－3cm，并且支撑板6根据套管4半径开孔，所述支撑板6采用先点焊定位后满焊的方式密封所述衬筒1和套管4的上端，焊接后所述衬筒1内形成独立的膨胀腔11，所述膨胀腔11下方开放，连通高温介质进口，所述膨胀腔11应在使用前检查焊接是否牢固以及密封性，防止工作时高温高压时出现安全隐患，所述衬筒1的外壁上设有密封层2，所述密封层2外设有耐火层3，当转化炉工作时所产生的高温气体通入所述膨胀腔11时，膨胀腔11因高温气体的通入经过热胀发生膨胀，使衬筒1外壳膨胀，在水平方向压紧密封层2，膨胀后所述密封层2与耐火层3表面紧密贴合，形成密封，防止高温转化气从套管4与耐火层3的间隙处流走，形成短路。
所述衬筒1由若干段半径不同的筒体8组成，任意其中一段或者多段或者每段所述衬筒1的外侧设置有密封层2。
在本实施例中，为了增加衬筒1密封的可靠性，衬筒1由若干段半径不同的筒体8焊接组成，所述筒体8是耐高温不锈钢的圆形筒，半径最大的筒体8在最上方和与之半径相匹配的支撑板6焊接，且每段筒体8外都设置钢纤维增强陶纤布制成的密封层2。
若干段所述筒体8的半径沿所述转化管5的轴线从上到下由大到小布置。
在本实施例中，若干段所述筒体8半径从上到下依次减小布置，使其便于安装，其连接方式为满焊焊接，以确保衬筒1外壁有可靠的密封性。
相邻的两段所述筒体8之间由锥形筒9连接。
在本实施例中，每个筒体8的下方焊接一个与之开口尺寸相匹配的锥形筒9，所述锥形筒9是由耐高温不锈钢材料制成的，并且拥有上下两个半径不同的圆形开孔，所述锥形筒9大孔在上小孔在下，其圆孔半径应和将要连接的筒体8一致。
所述耐火层3的内壁的几何形状与所述衬筒1的外壁的几何形状相匹配。
在本实施例中，耐火层3由一种或多种纯铝酸钙水泥重质&轻质耐火浇注构成，该转化炉的高温气体最高达到1000℃左右，而此种耐火层3最高可承1700℃的高温，因此具有足够的可靠性，所述耐火层3应先根据实际工况确定衬筒1的形状后再开始制造，所述耐火层3在浇筑时利用专门的尺寸匹配的模具外表涂抹好脱模剂，安装好模具后再浇筑耐火浇注料，耐火浇注料强度达到后脱模，再安装所有内件，此种方法浇筑出的耐火层3与所述衬筒1的外壁的几何形状完全匹配，当工作状态自然竖直放置时完全贴合，按照此种方法还可以凭借所述衬筒1自身的自重施加一部分力在密封层2上，达到密封的初步条件。
所述密封层2紧密且环绕设置在所述锥形筒9的斜面外壁上。
在本实施例中，所述衬筒1外设置密封层2，所述密封层2由钢纤维增强陶纤布组成，此种材料耐高温，其最高工作温度也可以达到1000℃，而且柔韧具有延展性，所述钢纤维增强陶纤布使用钢丝缠绕固定，在钢丝固定缠绕前需要把陶纤布均匀平整的铺开检查有无瑕疵，必要时裁剪至适合锥形桶斜面的宽度，缠绕时圈数不限，但是整体的厚度应控制在1cm左右，在缠绕结束后终点位置要和起点位置错开，避免其表面厚度不一致不平整，致使密封性能大大下降，紧密地缠绕好陶纤布在锥形桶斜面之后，再用钢丝缠绕固定好即可。
所述管板7固定在转化炉设备的外壳上，所述管板7和支撑板6之间通过拉杆10连接
在本实施例中，所述管板通过法兰与转化炉外壳固定连接，管板下壁通过螺纹连接设置三根拉杆，所述拉杆下端再用螺母紧锁在支撑板6上，在所述管板预留和转化管5直径匹配的圆形开孔，所述转化管5上端穿过管板预留的开孔通过焊接的方式固定连接。
所述转化管5和衬筒1是采用膨胀系数大的材料制成的管状结构。
在本实施例中，转化管5和衬筒1采用8407模具钢，具有较高的热膨胀系数同时具有较好的韧性。
所述转化管5与套管4间形成可供高温气通过的环隙。
在本实施例中，所述转化管5半径小于套管4的半径，确定间隙距离后套入套管4形成可供高温气通过的环隙。
在本实施例中，一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构的工作方式如下：
当转化炉工作时，所述衬筒1结构设置在耐火层3和管板之间，且耐火层3和管板均为固定结构，当转化炉工作时，高温气拥有两个路径，首先进入衬筒1内的膨胀腔11，使衬筒1内的膨胀腔11受热径向膨胀水平压紧密封层2，其余高温气体进入套管4内使转化管5受热，不仅达到热传递的效果为转化管5内的反应提供热量，而且使转化管5受热轴向膨胀，且管板和拉杆系统的限制下衬筒1只能向下膨胀，使其向下挤压密封层2，从而在两个方向受力挤压密封层2，达到最优密封效果，增加高温气的热效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：包括可套设于转化管(5)上的套管(4)，以及套设于套管(4)外侧的衬筒(1)，所述衬筒(1)的内径大于套管(4)的外径，所述衬筒(1)和套管(4)顶部的空隙通过设置支撑板(6)密封，所述支撑板(6)、套管(4)和衬筒(1)之间形成用于连通高温介质出口的膨胀腔(11)，所述衬筒(1)的外侧设置有耐火层(3)，所述衬筒(1)与耐火层(3)之间设置有密封层(2)。
2.根据权利要求1中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：所述衬筒(1)由若干段半径不同的筒体(8)组成，任意其中一段或者多段或者每段所述衬筒(1)的外侧设置有密封层(2)。
3.根据权利要求2中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：若干段所述筒体(8)的半径沿转化管(5)的轴线从上到下由大到小布置。
4.根据权利要求3中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：相邻的两段所述筒体(8)之间由锥形筒(9)连接。
5.根据权利要求1或4中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：所述耐火层(3)的内壁的几何形状与所述衬筒(1)的外壁的几何形状相匹配。
6.根据权利要求4中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：所述密封层(2)紧密且环绕设置在所述锥形筒(9)的斜面外壁上。
7.根据权利要求6中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：还包括管板(7)，所述管板(7)固定在转化炉设备的外壳上，所述管板(7)和支撑板(6)之间通过拉杆(10)连接。
8.根据权利要求7中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：所述拉杆(10)组件由至少三根拉杆(10)在支撑板(6)的圆周上均匀布置。
9.根据权利要求8中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：所述转化管(5)和衬筒(1)是采用膨胀系数大的材料制成的管状结构。
10.根据权利要求9中所述的一种换热式转化炉高温自紧密封防短路结构，其特征在于：所述转化管(5)与套管(4)间形成可供高温气通过的环隙。
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