[实用新型]卧式三重套管高温余热回收装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及余热回收装置，尤其是一种化学反应器的余热回收装置，具体地说是一种对材料要求不高、制造成本较低的卧式三重套管高温余热回收装置。

背景技术

目前，反应器后的余热回收，通常是将高温气体通过引出管连接余热回收装置(废热锅炉或水加热器)完成的，传统的结构见图1、图2，在较高压力、较高温度和有腐蚀性介质的条件下，这种用管道连接的废热回收装置的设计和制造的难度都很大(例如，氨合成反应器的气体温度为450℃，压力为15-30Mpa，且有高腐蚀性的H₂、NH₃等气体)，这时不仅连接管道要选用非常昂贵的高级合金钢管，而且回收器的锻件、管材，也要选用同样高级的材料，因此在选材、采购、设计、制造、安全运行等各方面都存在很大难度，不得不长期依赖进口，难以国产化，而且价格也非常高昂。目前，我国许多装置为了立足国内，降低投资，采用的办法是降低反应器出口温度，以降低对材料、制造难度方面的要求，但这样又使回收蒸汽的等级和产量下降(只能产生中低压蒸汽)，这就影响系统的最佳化，使装置运行的经济性明显下降。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的余热回收装置存在的连接管道和回收装置用材料要求高，制造成本和难度大的问题，设计一种可大部分采用普通材料进行制造、成本低，制造方便且可产生中高压蒸汽的卧式三重套管高温余热回收装置。

本实用新型的技术方案是：

一种卧式三重套管高温余热回收装置，包括安装在锅炉外筒体8中的由三重套管组成的余热锅炉管束12，其特征是所述的三重套管分别与高温内联箱7及高压外联箱5相通，高温内联箱7安装在高压外联箱5中；所述的高温内联箱7与高温联接管3相连，高温联接管3伸入反应器1中。

所述的三重套管由隔热管9、内套管10和锅炉外套管11组成，隔热管9安装在内套管10的内侧或外侧，其一端焊接在内联箱7的管板上，两者呈同心圆相套，形成死气隔热层，隔热管9和内套管10均安装在外套管11中，内套管10的进气端与高温内联箱7相通，它的出气端与外套管11之间的间隙与高压外联箱5相通。

所述的三重套管内的隔热管9的长度L₁短于内套管10，所短长度L₂需根据高温气体到达外套管顶端其材质所能承受的温度计算而定。

经过三重套管结构可以使高温高压工艺气体降至某一温度下，从而可以采用能够承受该温度的较低等级的钢材，解决降低成本、增加安全和易于制造等问题。

所述的高温反应气的温度范围为300℃-950℃，压力为1.0-32MPa。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型采用卧式结构，将废热锅炉与反应器底部直接连接，从而省去传统使用的高温高压引出管，避免高级合金钢管的使用，易于国内解决，节省投资。

2.本实用新型采用高压联箱内设置内部高温联箱的分隔结构，使高压和高温两个克刻条件由外联箱和内联箱分开承担，降低了外联箱的材质难度和制造难度，既节省投资，又更加安全。

3.本实用新型采用三重套管式锅炉管结构，使高温气体先流过不受压的内套管，将温度降低到合适的温度后，再进入受高压的外套管，即与水传热的高压锅炉管，从而使锅炉管的材质易于解决，既节省投资，取材容易，又运行安全。

4.本实用新型的三重套管式锅炉管的传热原理见图4，包括外套管11与水侧的传热和内套管10与外套管11之间的传热，后者的传热要点是：高温气体t₁在内套管10远端折入外套管11时的温度t₂应该稍低于外套管11材料的安全使用温度，而这一温度是由内套管10通过三重套管中隔热管9的长度L₁和内套管10与外套管11的非隔热长度L₂决定的，温度为t₁的高温气体通过非隔热段L₂的传热，将温度从t₁降至安全温度t₂，而此气体经外管与水传热(温度为tw_w)，付产蒸汽后温度从t₂降至t₃出废锅，从而使整个锅炉处于安全的最优的条件下运行。

5.本实用新型所提供的余热回收器的应用范围很广，反应气体的温度范围为：300℃-950℃，压力为1.0-32Mpa，付产蒸汽(或水)的温度范围为204℃-500℃，压力为1.6Mpa-10Mpa。

附图说明