本發(fā)明屬于能源回收利用裝置，具體地說(shuō)是一種可在高溫、高壓、含塵條件下穩(wěn)定運(yùn)行，將所產(chǎn)的飽和蒸汽過(guò)熱的具有撓性薄管板結(jié)構(gòu)的廢熱回收裝置。

背景技術(shù)：

在很多化工工藝生產(chǎn)過(guò)程中，高溫工藝氣溫度高達(dá)600℃～1100℃，壓力為1mpa～8mpa。按工藝要求必須將其冷卻到300℃～550℃左右，以進(jìn)行下一步工藝過(guò)程，這部分余熱量大，能量的品質(zhì)較高，一般采用廢熱回收裝置(即廢熱鍋爐系統(tǒng))回收，副產(chǎn)的飽和蒸汽過(guò)熱后用于動(dòng)力或發(fā)電。

在廢熱鍋爐的選型上，由于火管式廢熱鍋爐效率高、穩(wěn)定性好，所以被優(yōu)先選用；對(duì)含塵的工藝氣體，要求氣體的通道平直并高進(jìn)低出以避免換熱管堵塞，故一般選用立式結(jié)構(gòu)。

但現(xiàn)有的立式火管式廢熱鍋爐存在以下問(wèn)題：

首先，由于介質(zhì)含塵，為保證將換熱管中的流速控制在一定范圍內(nèi)以防止積灰堵塞，常使換熱管管束的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，如采用傳統(tǒng)的一級(jí)式廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)，較長(zhǎng)的管束長(zhǎng)度會(huì)造成了管殼間應(yīng)力過(guò)大及管束穩(wěn)定性降低。同時(shí)，在廢熱鍋爐殼程筒體下端到筒體上端，蒸汽含量逐漸增加，水含量逐漸降低。在靠近上管板處，往往出現(xiàn)只有蒸汽，而幾乎沒(méi)有水的現(xiàn)象，即廢熱鍋爐上端集汽現(xiàn)象。集汽現(xiàn)象會(huì)使該區(qū)域的換熱效率將急劇下降，同時(shí)換熱管和上端管板溫度急劇升高，易造成管板壞損和爆管。管束越長(zhǎng)，則上端集汽現(xiàn)象越嚴(yán)重，廢熱鍋爐的穩(wěn)定性就越差。

此外，廢熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽，一般需要進(jìn)行過(guò)熱，以便用于動(dòng)力或發(fā)電?，F(xiàn)有的廢熱鍋爐只能產(chǎn)生飽和蒸汽，如需要過(guò)熱蒸汽，還需用蒸汽過(guò)熱設(shè)備將飽和蒸汽過(guò)熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種可在高溫、高壓、含塵條件下穩(wěn)定運(yùn)行，將所產(chǎn)的飽和蒸汽過(guò)熱的具有撓性薄管板結(jié)構(gòu)的立式廢熱回收裝置，以此解決傳統(tǒng)的廢熱鍋爐在含灰介質(zhì)下不能穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，以滿足焦炭技改等項(xiàng)目的需要。

本發(fā)明的特點(diǎn)是產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置分三級(jí)，即三個(gè)換熱段，依工藝氣通過(guò)順序分別為一級(jí)蒸汽發(fā)生段、蒸汽過(guò)熱段和二級(jí)蒸汽發(fā)生段。一級(jí)蒸汽發(fā)生段和二級(jí)蒸汽發(fā)生段產(chǎn)生飽和蒸汽，蒸汽過(guò)熱段將飽和蒸汽過(guò)熱；一級(jí)蒸汽發(fā)生段和二級(jí)蒸汽發(fā)生段為列管式火管結(jié)構(gòu)，工藝氣走換熱管內(nèi)；過(guò)熱段蒸汽過(guò)熱段一般也采用列管式火管結(jié)構(gòu)，也可采用水管結(jié)構(gòu)。

上述產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置采用三級(jí)立式火管式結(jié)構(gòu)，大大縮短了每一段管束的長(zhǎng)度，從而大幅度降低了因管束長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)引起管殼間應(yīng)力，使管束的穩(wěn)定性得以較大提升。同時(shí)，降低了廢熱回收裝置殼程筒體上端汽水混合物中蒸汽的含量，有效的降低了設(shè)備殼程筒體上端集汽現(xiàn)象的出現(xiàn)。提高了本廢熱回收裝置的穩(wěn)定性。

上述產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段二級(jí)蒸汽發(fā)生段均采用立式列管式火管結(jié)構(gòu)，蒸汽過(guò)熱段一般也采用列管式火管結(jié)構(gòu)。采用立式列管式火管結(jié)構(gòu)，根據(jù)工藝氣中的具體含塵量及含塵組分，將工藝氣的流速控制在合理范圍之內(nèi)，以避免積灰。

上述產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段、二級(jí)蒸汽發(fā)生段的管板采用帶撓性扳邊的薄管板，如蒸汽過(guò)熱段為火管式結(jié)構(gòu)，也最好采用帶撓性扳邊的薄管板。該薄管板的平管板部分和半圓弧部分能產(chǎn)生一定的撓性形變，從而補(bǔ)償殼體和換熱管之間的熱膨脹差，起到膨脹節(jié)的作用。與傳統(tǒng)的固定管板結(jié)構(gòu)相比，能有效的減少管板邊緣的應(yīng)力集中；同時(shí)由于管板較固定管板薄很多，從而使管板在熱態(tài)情況下，沿厚度方向的溫差應(yīng)力較小。該結(jié)構(gòu)的管板可有效的降低管板的溫差應(yīng)力并吸收管殼間的膨脹應(yīng)力，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。

上述產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段，蒸汽過(guò)熱器段及二級(jí)蒸汽發(fā)生段上均可設(shè)置中心管旁路，分別由設(shè)在其后的中間管箱i、中間管箱ii、和出口管箱上的高溫調(diào)節(jié)閥控制，以調(diào)節(jié)各段工藝氣出口溫度。

上述產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置的上端，即一級(jí)蒸汽發(fā)生段上端可設(shè)置一個(gè)汽包段使汽包和廢熱鍋爐合為一整體設(shè)備，以增加空間利用率；汽包段的作用等同于傳統(tǒng)的汽包，起容水、容汽和汽水分離的作用。

上述產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置設(shè)置汽包段時(shí)，一級(jí)蒸汽發(fā)生段和汽包段直接相連，二級(jí)蒸汽發(fā)生段和汽包段之間設(shè)置上升管管系和下降管管系并形成循環(huán)回路。

本發(fā)明還提供了更具體的產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置，其特征在于：立式廢熱回收裝置整體為筒柱狀，從上到下依次是汽包段、入口管箱、一級(jí)蒸汽發(fā)生段、中間管箱i，蒸汽過(guò)熱器段、中間管箱ii，二級(jí)蒸汽發(fā)生段，出口管箱；上部汽包段筒徑大于一級(jí)蒸汽發(fā)生段下部筒徑，入口管箱位于汽包段液位之下，入口管箱箱壁開(kāi)有工藝氣入口，可將工藝氣引入立式廢熱回收裝置，入口管箱底部與一級(jí)蒸汽發(fā)生段的上管板相連；汽包段主要的包括部件為汽包段殼體、封頭、錐形短節(jié)、汽水分離裝置；汽包段殼體直徑大于一段蒸汽發(fā)生段下部殼體直徑，二者通過(guò)錐形短節(jié)連接；一級(jí)蒸汽發(fā)生段上部嵌入到汽包段下部中，一級(jí)蒸汽發(fā)生段主要包括的部件為一級(jí)蒸汽發(fā)生段殼體、換熱管管束a、一級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板、一級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板；二級(jí)蒸汽發(fā)生段主要包括的部件為二級(jí)蒸汽發(fā)生段殼體、換熱管管束b、二級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板、二級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板；蒸汽過(guò)熱段主要包括的部件為蒸汽過(guò)熱段殼體、換熱管管束c、蒸汽過(guò)熱段上管板、蒸汽過(guò)熱段下管板；中間管箱i、中間管箱ii具有分配工藝氣的作用；出口管箱的殼體開(kāi)有工藝氣出口。汽包段和二級(jí)蒸汽發(fā)生段的汽水側(cè)之間設(shè)有上升、下降管管系，用于兩段之間的汽水循環(huán)流動(dòng)；汽包段之間和蒸汽過(guò)熱段之間設(shè)有飽和蒸汽總管，用于將飽和蒸汽從汽包引入至蒸汽過(guò)熱段。

汽水分離裝置為二級(jí)分離，和常規(guī)汽包中的汽水分離裝置類(lèi)似。汽包段上一般設(shè)置有安全閥、給水口、排污口等，以上接口和常規(guī)汽包中的接口類(lèi)似。

以上各段均可設(shè)置人孔及手孔，以便與檢修。

優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是一級(jí)蒸汽發(fā)生段、蒸汽過(guò)熱段和二級(jí)蒸汽發(fā)生段均采用列管式火管結(jié)構(gòu)，其管板均采用帶撓性扳邊的薄管板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可有效的降低管板的溫差應(yīng)力并吸收管殼間的膨脹應(yīng)力，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性；一級(jí)蒸汽發(fā)生段、蒸汽過(guò)熱段和二級(jí)蒸汽發(fā)生段均可設(shè)中心管旁路，以便通過(guò)高溫調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)每段出口氣體的溫度。

應(yīng)用本發(fā)明的方法，大大縮短了廢熱回收裝置每一段管束的長(zhǎng)度，從而大幅度降低了因管束長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)引起管殼間應(yīng)力，使管束的穩(wěn)定性得以較大提升；同時(shí)，降低了廢熱回收裝置殼程筒體上端汽水混合物中蒸汽的含量，有效的降低了廢熱回收裝置殼程筒體上端集汽現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而提高了廢熱回收裝置的穩(wěn)定性；再者，使用撓性薄管板結(jié)構(gòu)，有效的降低管板的溫差應(yīng)力并吸收管殼間的膨脹應(yīng)力，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。

該廢熱回收裝置設(shè)備運(yùn)行安全可靠，進(jìn)而有效的提高了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置簡(jiǎn)圖。

圖2為應(yīng)用本發(fā)明的產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置中蒸汽發(fā)生段或蒸汽過(guò)熱段采用帶撓性扳邊的薄管板示意圖。

圖1中：1-汽包段，2-飽和蒸汽總管，3-入口管箱，4-煤氣入口，5-上升管管系，6-一級(jí)蒸汽發(fā)生段，7-下降管管系，8-中間管箱i，9-蒸汽過(guò)熱段，10-高溫調(diào)節(jié)閥，11-中間管箱ii，12-二級(jí)蒸汽發(fā)生段，13-出口管箱，14-封頭，15-汽水分離裝置，16-汽包段殼體，17-一級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板，18-換熱管管束a，19-錐形短節(jié)，20-一級(jí)蒸汽發(fā)生段殼體，21-一級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板，22-蒸汽過(guò)熱段上管板，23-換熱管管束b，24-蒸汽過(guò)熱段殼體，25-二級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板，26-二級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板，27換熱管管束c，28-二級(jí)蒸汽發(fā)生段殼體，29-二級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板，30-中心管旁路，31-煤氣出口。

圖2中，32-薄管板的撓性扳邊，33-薄管板的半圓弧部分，34-薄管板的平管板部分。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

應(yīng)用本發(fā)明如圖1所示的一種產(chǎn)汽過(guò)熱一體化立式薄管板廢熱回收裝置：按其結(jié)構(gòu)可分為七段，從上到下依次是汽包段1、入口管箱3、一級(jí)蒸汽發(fā)生段6、中間管箱i8，蒸汽過(guò)熱段9、中間管箱ii11，二級(jí)蒸汽發(fā)生段12，出口管箱13。

上述廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段5主要包括的部件為一級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板17，換熱管管束a18，一級(jí)蒸汽發(fā)生段殼體20，一級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板21；二級(jí)蒸汽發(fā)生段主要包括的部件為二級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板25，二級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板26，換熱管管束c27，二級(jí)蒸汽發(fā)生段殼體28，二級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板29；蒸汽過(guò)熱段主要包括的部件為蒸汽過(guò)熱段上管板22，換熱管管束b23，蒸汽過(guò)熱段殼體24，二級(jí)蒸汽發(fā)生段下管板25。

上述廢熱回收裝置的汽包段1主要的包括部件為封頭14，汽水分離裝置15，-汽包段殼體16，錐形短節(jié)19；汽包段殼體16筒徑比一級(jí)蒸汽發(fā)生段6下部殼體筒徑大400mm，二者通過(guò)錐形短節(jié)19連接，一級(jí)蒸汽發(fā)生段5上部嵌入到汽包段1下部中。入口管箱3位于汽包段1液位之下，入口管箱3箱壁開(kāi)有煤氣入口4，可將煤氣引入立式廢熱鍋爐，入口管箱3底部與一級(jí)蒸汽發(fā)生段上管板17相連。

上述廢熱回收裝置的中間管箱i8、中間管箱ii11具有分配煤氣的作用。中間管箱i8位于一級(jí)蒸汽發(fā)生段6和蒸汽過(guò)熱段9之間，中間管箱ii11位于蒸汽過(guò)熱段9和二級(jí)蒸汽發(fā)生段12之間，出口管箱13位于二級(jí)蒸汽發(fā)生段12之后，出口管箱13上開(kāi)有煤氣出口31。以上各管箱起連接各功能段及分配煤氣的作用。

上述廢熱回收裝置的汽水分離裝置15為二級(jí)分離，和常規(guī)汽包中的汽水分離裝置類(lèi)似。汽包上設(shè)置有安全閥、給水口、排污口。

上述廢熱回收裝置的各段均設(shè)置人孔及手孔，以便與檢修。

上述廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段6、蒸汽過(guò)熱段9和二級(jí)蒸汽發(fā)生段12均采用列管式火管結(jié)構(gòu)，由于采用了三級(jí)立式火管式結(jié)構(gòu)，大大縮短了每一段管束的長(zhǎng)度，從而大幅度降低了因管束長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)引起管殼間應(yīng)力，使管束的穩(wěn)定性得以較大提升。同時(shí)，降低了廢熱回收裝置殼程筒體上端汽水混合物中蒸汽的含量，有效的降低了設(shè)備殼程筒體上端集汽現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高了本廢熱回收裝置的穩(wěn)定性。

上述廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段6、蒸汽過(guò)熱段9和二級(jí)蒸汽發(fā)生段12均采用厚度25mm左右的薄管板結(jié)構(gòu)，該薄管板帶有撓性扳邊32，薄管板的平管板部分34和薄管板的半圓弧部分33能產(chǎn)生一定的撓性形變，從而補(bǔ)償殼體和換熱管管束之間的熱膨脹差，起到膨脹節(jié)的作用。與傳統(tǒng)的固定管板結(jié)構(gòu)相比，能有效的減少管板邊緣的應(yīng)力集中；同時(shí)由于管板較固定管板薄很多，從而使管板在熱態(tài)情況下，沿厚度方向的溫差應(yīng)力較小。該結(jié)構(gòu)的管板可有效的降低管板的溫差應(yīng)力并吸收管殼間的膨脹應(yīng)力，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。

上述一級(jí)蒸汽發(fā)生段6，蒸汽過(guò)熱段9和二級(jí)蒸汽發(fā)生段12上均設(shè)置中心管旁路30，并相應(yīng)的在中間管箱i8、中間管箱ii11、和出口管箱13上均裝有高溫調(diào)節(jié)閥10。以便調(diào)節(jié)各段煤氣出口溫度的作用，從而滿足后續(xù)工藝要求。

高溫煤氣通過(guò)入口管箱3進(jìn)入一級(jí)蒸汽發(fā)生段6，溫度降低后通過(guò)中間管箱i8進(jìn)入蒸汽過(guò)熱段9，在蒸汽過(guò)熱段9煤氣進(jìn)一步降溫；之后通過(guò)中間管箱ii11進(jìn)入二級(jí)蒸汽發(fā)生段12，降溫至下游工藝所需要求的溫度后，通過(guò)出口管箱13從煤氣出口31引出立式廢熱鍋爐進(jìn)入下一工藝流程。

上述廢熱回收裝置的一級(jí)蒸汽發(fā)生段6的汽水側(cè)直接與汽包段1相連；二段蒸汽發(fā)生段的汽水側(cè)通過(guò)上升管管系5和下降管管系7與汽包段1相連并形成循環(huán)回路；一級(jí)蒸汽發(fā)生段6和二級(jí)蒸汽發(fā)生段12產(chǎn)生4.0mpa，262℃的飽和蒸汽，飽和蒸汽在汽包段1進(jìn)行汽水分離后通過(guò)飽和蒸汽總管2進(jìn)入蒸汽過(guò)熱段9，過(guò)熱成過(guò)熱蒸汽。所產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽可用于發(fā)電或動(dòng)力。