CN220131894U - 一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，属于CO变换技术领域，包括绝热变换炉、第一脱毒罐、第二脱毒罐、两个等温变换炉、汽包、热交换器以及相关管路和阀门等；粗合成气经热交换器与第一和第二脱毒罐相接，脱毒罐出口一路接绝热变换炉入口，另一路接第二等温变换炉入口，变换气出口汇合后接热交换器，热交换器出口接第三等温变换炉，第二等温变换炉的换热管束出口接汽包，汽包循环热水出口接第二等温变换炉换热管束入口，汽包蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽汇合后接绝热变换炉，经第三等温变换炉加热后的锅炉补水接汽包水入口。本实用新型明显提高了回收余热品位，减少了等温变换炉换热管外压失稳和泄露失效的几率。
Description
技术领域
本实用新型涉及CO变换技术领域，尤其是一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置。
背景技术
目前工业上煤加压气化产生的粗合成气的变换主要采用绝热变换和等温变换工艺。绝热变换工艺是设置一段或几段绝热变换炉，在每段变换炉后设置蒸汽过热器或废热回收器副产饱和水蒸汽或用于加热其他工艺介质回收反应余热；等温变换工艺则是在变换反应器内设置水管，用水管内的水蒸发吸收变换反应的余热副产饱和蒸汽。
一般情况下，第一等温变换炉或第一绝热变换炉反应及热负荷大，第二等温变换炉或第二绝热变换炉反应及热负荷小，第二等温变换炉或第二绝热变换炉反应床层温度也较低，为了满足第二等温变换炉的反应条件，则换热管束产生蒸汽压力较低，余热回收品位及价值也低。同时，换热管束中换热管内压力远远小于换热管束外的气体压力，换热管束中换热管承受外压，易于泄露和失稳破坏。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置,解决了现有技术中存在的技术问题，实现了余热回收品位及价值高，有效保证了换热管束的内外压力平衡，减少了等温变换炉换热管外压失稳和泄露失效的几率。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，包括第一变换炉、第一脱毒罐、第二脱毒罐、第二等温变换炉、汽包、第三等温变换炉、热交换器以及相关管路和阀门；所述第一变换炉为绝热变换炉；
粗合成气经热交换器后分别与第一脱毒罐和第二脱毒罐气体入口相接，第一脱毒罐与第二脱毒罐出口汇合后分成两路，一路与第一变换炉气体入口相接，另一路与第二等温变换炉气体入口相接，第一变换炉变换气出口与第二等温变换炉变换气出口汇合后接热交换器，热交换器出口接第三等温变换炉气体入口，第三等温变换炉底部气体出口接热回收系统；
第二等温变换炉的第二换热管束出口接汽包汽液混合物入口，汽包的循环热水出口接第二等温变换炉的第二换热管束入口，汽包蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽汇合后与第一变换炉蒸汽进口相接，第一变换炉的蒸汽出口接过热蒸汽管网；
锅炉补水一路与第三等温变换炉顶部第三换热管束的一路出口汇合后接汽包水入口，锅炉补水的另一路与第三等温变换炉顶部第三换热管束的另一路出口汇合后与第三等温变换炉底部第三换热管束入口相接，第三等温变换炉底部气体出口接热回收系统。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述绝热变换炉采用内设蒸汽过热器的第一绝热变换炉或者采用多段绝热段间设有上段蒸汽过热器和下段蒸汽过热器的第二绝热变换炉；当采用第二绝热变换炉时，所述装置还包括水加热器；汽包的蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽汇合后经下段蒸汽过热器接上段蒸汽过热器过热蒸汽入口，上段蒸汽过热器过热蒸汽出口接过热蒸汽管网；锅炉补水一路与第三等温变换炉顶部第三换热管束的一路出口汇合后分别接汽包的水入口和水加热器换热入口，水加热器热水出口接汽包水入口。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第一脱毒罐和第二脱毒罐的进口、出口均装设有用于脱毒罐的检修及脱毒剂更换的切断阀。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第一变换炉的进气口和第二等温变换炉的进气口均装设有用于调节气体进口气量的调节阀。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述汽包水入口管路上装设有流量调节阀。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
1、本实用新型由于将多段绝热段间设有蒸汽过热器的第一变换炉的反应热通过炉内各段催化剂床层段间布置的蒸汽过热器产过热蒸汽，与第一变换炉并联的第二等温变换炉通过炉内催化剂床层布置的第二换热管束产饱和蒸汽加以回收，变换气经热交换器降温后进入第三等温变换炉气体入口继续进行变换反应，第三等温变换炉用于预热锅炉给水，热水的压力与第二等温变换炉副产的蒸汽压力相当，热水作为汽包的补水，第三等温变换炉加热锅炉给水代替产生低压蒸汽使得第二等温变换炉副产蒸汽量增加，使得第三等温变换炉系统副产余热的品位得以明显提高。
2、本实用新型可通过调节汽包蒸汽压力来控制蒸汽过热器的管板蒸汽侧压力和等温变换炉管束水侧压力微大于合成气侧压力，同时蒸汽过热器及等温变换炉换热管束承受内压，且可实现管束水侧与工艺气侧微压差操作，受力情况明显改善，可减少等温变换炉换热管外压失稳和泄露失效的几率。
3、本实用新型由于将脱毒罐布置于热交换器之后，有利于粗合成气脱除SOx和夹带的粉尘等杂质，可保护催化剂免受毒物的损害，延长其使用寿命。
4、本实用新型中第一变换炉设置为绝热变换炉，不仅可为系统内汽包提供的饱和蒸汽过热，也可以为界外提供的饱和蒸汽过热。
5、本实用新型由于第一变换炉与第二等温变换炉并联的同时与第三等温变换炉串联，第三等温变换炉既可为汽包提供与蒸汽压力相当的补充热水，又可为第三等温变换炉进口的反应气提供热量，有效维持第三等温变换炉正常运行，不仅可以用于变换工段，还可以用于低压甲醇合成及氨合成工段。
附图说明
图1是本实用新型中实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型中实施例2的结构示意图；
其中，1、第一绝热变换炉，1a、蒸汽过热器，2、第一脱毒罐，3、第二脱毒罐，4、第二等温变换炉4，5、汽包，6、第三等温变换炉，7、热交换器，8、第一管路，9、第二管路，10、第三管路，11、第四管路，11a、锅炉补水管路，12、水加热器，13、第五管路，14、第六管路，15、第三流量调节阀，16、第二绝热变换炉，16a、上段蒸汽过热器，16b、下段蒸汽过热器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明：
需要说明的是，在本实用新型的描述中，技术术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“内”、“外”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本实用新型的技术方案，以上说明并非对本实用新型作了限制，本实用新型也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例1
如图1所示，一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，包括第一绝热变换炉1、第一脱毒罐2、第二脱毒罐3、第二等温变换炉4、汽包5、第三等温变换炉6、热交换器7以及相关管路和阀门；所述第一绝热变换炉1内设蒸汽过热器1a；
粗合成气经热交换器7预热后分别入第一脱毒罐2和第二脱毒罐3，在第一脱毒罐2和第二脱毒罐3脱除SOx和夹带的粉尘等杂质后汇合后分成两路，一路进入第一绝热变换炉1的气体入口，另一路进入第二等温变换炉4的气体入口。当第一脱毒罐2处于停车状态时，第二脱毒罐3出口的气体一部分进入第一绝热变换炉1，一部分进入第二等温变换炉4；当第二脱毒罐3处于停车状态时，第一脱毒罐2出口的气体一部分进入第一绝热变换炉1，一部分进入第二等温变换炉4。在第一脱毒罐2和第二脱毒罐3的进气口和出气口均设有切断阀，用以脱毒罐的检修及脱毒剂的更换。第一脱毒罐2出口设置的切断阀可根据需过热的饱和蒸汽的量来调节进入第一绝热变换炉1的进气量，确保第一绝热变换炉1和整个系统的热量分布合理。
在第一绝热变换炉1、第二等温变换炉4进气口分别装设调节阀，用来调节第一绝热变换炉1和第二等温变换炉4的气体进口气量，第一绝热变换炉1的变换气出口与第二等温变换炉4变换气出口汇合并经热交换器7降温后入第三等温变换炉6的气体入口，反应后的变换气出第三等温变换炉6底部气体出口后去热回收系统。
第二等温变换炉4的第二换热管束出口接汽包5汽液混合物入口，汽包5的循环热水出口接第二等温变换炉4的第二换热管束入口，汽包5的蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽入口汇合后接第一绝热变换炉1内设的蒸汽过热器1a的蒸汽进口，蒸汽过热器1a的过热蒸汽出口接第一绝热变换炉1顶部出口，锅炉补水一路经第一管路8与第三等温变换炉6顶部第三换热管束的一路出口经第二管路9汇合后接汽包5的水入口，锅炉补水的另一路经第四管路11与第三等温变换炉6顶部第三换热管束的一路出口经第三管路10在泵入口汇合后与第三等温变换炉6底部第三换热管束入口相接，第三等温变换炉6底部气体出口接热回收系统。
根据第三等温变换炉6的负荷情况，在第一管路8上设置有第一流量调节阀，通过调节第一管路8的水流量来控制第三等温变换炉6第三换热管束入口的进水温度来满足第三等温变换炉6的热平衡和正常运行。在锅炉补水管路11a上设置有第二流量调节阀，用来控制汽包5的液位。第一绝热变换炉1为内设蒸汽过热器1a的绝热变换炉，第二等温变换炉4和第三等温变换炉6均为等温变换炉。可通过调节汽包5蒸汽压力控制蒸汽过热器1a的管板蒸汽侧压力和第二等温变换炉4第二换热管束、第三等温变换炉6第三换热管束的水侧压力均微大于合成气侧压力。
实施例2
如图2所示，一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，包括第二绝热变换炉16、第一脱毒罐2、第二脱毒罐3、第二等温变换炉4、汽包5、第三等温变换炉6、热交换器7、水加热器12以及相关管路和阀门；所述第二绝热变换炉16为多段绝热段间设有上段蒸汽过热器16a和下段蒸汽过热器16b；
粗合成气经热交换器7预热后分别入第一脱毒罐2和第二脱毒罐3，在两脱毒罐内脱除SOx、夹带的粉尘等杂质后汇合后分成两路，一路进入第二绝热变换炉16的气体入口，另一路进入第二等温变换炉4的气体入口，当第一脱毒罐2处于停车状态时，第二脱毒罐3出口的气体一部分进入第二绝热变换炉16，一部分进入第二等温变换炉4；当第二脱毒罐3处于停车状态时，第一脱毒罐2出口的气体一部分进入第一绝热变换炉16，一部分进入第二等温变换炉4。在第一脱毒罐2和第二脱毒罐3的进气口、出气口均设有切断阀，用以两脱毒罐的检修及脱毒剂的更换。第一脱毒罐2出口设置的切断阀可根据需过热的饱和蒸汽的量来调节进入第二绝热变换炉16的进气量，确保第二绝热变换炉16和整个系统的热量分布合理。
在第二绝热变换炉16、第二等温变换炉4的进气口均设有调节阀，用来调节进第二绝热变换炉16和第二等温变换炉4的气体进口气量。第二绝热变换炉16上段反应后的变换气经上段蒸汽过热器16a降温后进下段催化剂，反应后的气体经下段蒸汽过热器16b降温后与来自界外的饱和蒸汽和汽包5内的蒸汽换热后出第二绝热变换炉16的底部出气口，第二等温变换炉4内进行变换反应，同时副产饱和蒸汽，第二绝热变换炉16底部出口的变换气与第二等温变换炉4底部出口的变换气汇合后入热交换器7，经热交换器7降温的变换气经水加热器12进一步换热升温后接第三等温变换炉6气体入口，在第三等温变换炉6内进变换反应，出第三等温变换炉6底部气体出口的变换气接热回收系统。
第二等温变换炉4的第二换热管束出口接汽包5汽液混合物入口，汽包5的循环热水出口接第二等温变换炉4的第二换热管束入口，汽包5的蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽汇合后依次经第二经绝热变换炉16下段内设的下段蒸汽过热器16b和上段蒸汽过热器16a，即第二绝热变换炉16下段蒸汽过热器16b过热蒸汽出口通过管路与绝热变换炉16上段蒸汽过热器16a的蒸汽进口相接，第二绝热变换炉16上段蒸汽过热器16a过热蒸汽出口的过热蒸汽接过热蒸汽管网。
锅炉补水一路经第一管路8与第三等温变换炉6顶部第三换热管束的一路出口经第二管路9汇合后分别经第五管路13接汽包5的水入口和第六管路14入水加热器12的热水入口，水加热器12热水出口接汽包5的水入口，锅炉补水的另一路经第四管路11与第三等温变换炉6顶部第三换热管束的另一路出口经第三管路10在泵入口处汇合后与第三等温变换炉6的底部第三换热管束入口相接，根据第三等温变换炉6的负荷情况，在第一管路8上设置有第一流量调节阀，通过调节第一管路8的水流量来控制第三等温变换炉6第三换热管束入口的进水温度来满足第三等温变换炉6的热平衡和正常运行，第三等温变换炉6底部变换气体出口接热回收系统。
在汽包5水入口第五管路13上装设有第三流量调节阀15，用来控制第三等温变换炉6进口气体的温度维持第三等温变换炉6的正常运行。在锅炉补水管路11a设置有第二流量调节阀，用来控制汽包5的液位。
第二绝热变换炉16每段床层下设一蒸汽过热器即上段蒸汽过热器16a和下段蒸汽过热器16b，构成了两段或两段以上绝热段间布置的两个或两个以上蒸汽过热器的绝热变换炉。
综上所述，本实用新型由于第一变换炉与第二等温变换炉并联的同时与第三等温变换炉串联，第三等温变换炉既可为汽包提供与蒸汽压力相当的补充热水，又可为第三等温变换炉进口的反应气提供热量，有效维持第三等温变换炉正常运行，本实用新型不仅用于变换工段，还可用于低压甲醇合成及氨合成工段。
Claims (5)
1.一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，其特征在于：包括第一变换炉、第一脱毒罐（2）、第二脱毒罐（3）、第二等温变换炉（4）、汽包（5）、第三等温变换炉（6）、热交换器（7）以及相关管路和阀门；所述第一变换炉为绝热变换炉；
粗合成气经热交换器（7）后分别与第一脱毒罐（2）和第二脱毒罐（3）气体入口相接，第一脱毒罐（2）与第二脱毒罐（3）出口汇合后分成两路，一路与第一变换炉气体入口相接，另一路与第二等温变换炉（4）气体入口相接，第一变换炉变换气出口与第二等温变换炉（4）变换气出口汇合后接热交换器（7），热交换器（7）出口接第三等温变换炉（6）气体入口，第三等温变换炉（6）底部气体出口接热回收系统；
第二等温变换炉（4）的第二换热管束出口接汽包（5）汽液混合物入口，汽包（5）的循环热水出口接第二等温变换炉（4）的第二换热管束入口，汽包（5）蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽汇合后与第一变换炉蒸汽进口相接，第一变换炉的蒸汽出口接过热蒸汽管网；
锅炉补水一路与第三等温变换炉（6）顶部第三换热管束的一路出口汇合后接汽包（5）水入口，锅炉补水的另一路与第三等温变换炉（6）顶部第三换热管束的另一路出口汇合后与第三等温变换炉（6）底部第三换热管束入口相接，第三等温变换炉（6）底部气体出口接热回收系统。
2.根据权利要求1所述的一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，其特征在于：所述绝热变换炉采用内设蒸汽过热器（1a）的第一绝热变换炉（1）或者采用多段绝热段间设有上段蒸汽过热器（16a）和下段蒸汽过热器（16b）的第二绝热变换炉（16）；当采用第二绝热变换炉（16）时，所述装置还包括水加热器（12）；汽包（5）的蒸汽出口与外部需加热的饱和蒸汽汇合后经下段蒸汽过热器（16b）接上段蒸汽过热器（16a）过热蒸汽入口，上段蒸汽过热器（16a）过热蒸汽出口接过热蒸汽管网；锅炉补水一路与第三等温变换炉（6）顶部第三换热管束的一路出口汇合后分别接汽包（5）的水入口和水加热器（12）换热入口，水加热器（12）热水出口接汽包（5）水入口。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，其特征在于：所述第一脱毒罐（2）和第二脱毒罐（3）的进口、出口均装设有用于脱毒罐的检修及脱毒剂更换的切断阀。
4.根据权利要求1-2任一项所述的一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，其特征在于：所述第一变换炉的进气口和第二等温变换炉（4）的进气口均装设有用于调节气体进口气量的调节阀。
5.根据权利要求1-2任一项所述的一种产过热蒸汽的汽水串联等温变换装置，其特征在于：所述汽包（5）水入口管路上装设有流量调节阀。
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