專利名稱：大型兩級式薄管板廢熱鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于能源回收利用裝置，具體地說是一種可在大流量、高溫、高壓條件 下穩(wěn)定運(yùn)行的具有撓性薄管板結(jié)構(gòu)和兩級式設(shè)計(jì)的廢熱鍋爐。
背景技術(shù)：
用天然氣和焦?fàn)t氣等制甲醇及合成氨的裝置中，來自轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化氣溫度高達(dá) 850°C 1100°C，壓力為2MPa 4MPa，按工藝要求必須將其冷卻到340°C 550°C左右，以 進(jìn)行下一步工藝過程，這部分余熱量大，能量的品質(zhì)較高，可回收利用，對于一個(gè)20萬噸/ 年甲醇裝置，可回收熱量約160GJ/h。目前國內(nèi)外采用廢熱鍋爐回收這部分余熱，副產(chǎn)中高 壓蒸汽用于動(dòng)力或發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益巨大。由于轉(zhuǎn)化氣溫度很高，所產(chǎn)蒸汽壓力在中壓以上，采用傳統(tǒng)厚管板轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋 爐會(huì)使管板的溫差應(yīng)力很高，以至造成管板開裂損壞。在中小型甲醇裝置中，為了解決高溫 高壓下由于管板的溫差應(yīng)力引起的管板強(qiáng)度失效，轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐采用比厚管板稍薄的一 種簡化結(jié)構(gòu)形式，降低了管板的溫差應(yīng)力，減少了管板的破壞。但這種結(jié)構(gòu)的廢熱鍋爐多為 中小型設(shè)備，多用于以天然氣和焦?fàn)t氣制甲醇裝置，其規(guī)模在10萬噸/年以下。近幾年甲醇 裝置均向20 30萬噸/年規(guī)模發(fā)展，所產(chǎn)蒸汽壓力也在不斷提高，隨著設(shè)備大型化及工藝 參數(shù)的提高，原有結(jié)構(gòu)的廢熱鍋爐已難以滿足生產(chǎn)的需要。另外，由于工藝氣的流量增加， 采用傳統(tǒng)的一級式廢熱鍋爐需使換熱管管束長度增加，這就會(huì)造成了管殼間應(yīng)力過大及管 束穩(wěn)定性降低，不利于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可在高溫、高壓、大流量條件下穩(wěn)定運(yùn)行的采用 撓性薄管板結(jié)構(gòu)和兩級式設(shè)計(jì)的廢熱鍋爐，以此解決傳統(tǒng)的廢熱鍋爐在大流量高溫高壓下 管板損壞等問題，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，以滿足大型甲醇及合成氨等項(xiàng)目的需要。本實(shí)用新型的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，是由含肘節(jié)的撓性薄管板、前管箱、高溫段筒 體、高溫段換熱管管束、中管箱、低溫段筒體、低溫段換熱管管束、后管箱構(gòu)成，各部件之間 均采用焊接連接。高溫段換熱管管束置于高溫段筒體內(nèi)，低溫段換熱管管束置于低溫段筒 體內(nèi)，含肘節(jié)的撓性薄管板分別置于高溫段換熱管管束兩端和低溫段換熱管管束兩端。上述撓性薄管板的厚度為20mm 30mm，薄管板與換熱管管束采用全焊透的焊接 連接方式。肘節(jié)與管板、筒體及管箱采用等厚度對接，在管板與殼體連接的肘節(jié)上有撓性扳 邊。兩級指高溫?fù)Q熱段和低溫?fù)Q熱段，高溫?fù)Q熱段包括高溫段筒體和高溫段換熱管管 束；低溫?fù)Q熱段包括低溫段筒體和低溫段換熱管管束。兩級均采用撓性薄管板結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果與原有技術(shù)相比，本實(shí)用新型開發(fā)研制的大型兩級式薄管板廢熱鍋爐解決了傳統(tǒng)廢熱鍋爐在大流量、高溫、高壓工藝氣環(huán)境下?lián)Q熱管與筒體之間溫差應(yīng)力過大，管板難以承 受而易損壞的等問題。與原有固定管板結(jié)構(gòu)相比，撓性薄管板將換熱管管束當(dāng)做管板的固定支撐，而管 板是受管束支撐著的平板。在換熱管管束和殼體有溫差時(shí)，管板與撓性扳邊產(chǎn)生一定的彈 性變形，可部分地補(bǔ)償殼體和換熱管管束之間的熱膨脹差，從而起到膨脹節(jié)的作用。由于有 撓性扳邊，這種撓性薄管板結(jié)構(gòu)減少了管板邊緣的應(yīng)力集中；同時(shí)可使管板可設(shè)計(jì)的很薄 (與厚管板相比)，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。因此，從強(qiáng)度角 度看，操作更加安全可靠。薄管板與換熱管之間的全焊透連接方式，保證了薄管板與換熱管 連接處的可靠性，又解決了水側(cè)的間隙腐蝕。由于工藝氣流量較大，若按傳統(tǒng)的一段設(shè)計(jì)，則換熱管的長度較長，使管殼間的膨 脹應(yīng)力過大，薄管板難以承受。為了運(yùn)行更安全可靠，采用兩級式設(shè)計(jì)，第一段為高溫段，從 工藝上使溫度由850°C 1100°C降低到450°C 650°C ；第二段為低溫段，從工藝上使溫度 由450°C 650°C降低到250°C 350°C。采用兩級式設(shè)計(jì)，減小了每級的管長，降低了換熱 管和筒體間的熱膨脹差，提高了換熱管與管板連接處的可靠性，保證了設(shè)備的安全使用。

圖1是大型兩級式薄管板廢熱鍋爐設(shè)備簡圖。圖2是圖1含肘節(jié)的撓性薄管板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖1所示，一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，是由含肘節(jié)的撓性薄管板2、前管 箱1、高溫段筒體3、高溫段換熱管管束4、中管箱5、低溫段筒體6、低溫段換熱管管束7和后 管箱8構(gòu)成。高溫段換熱管管束4置于高溫段筒體3內(nèi)，低溫段換熱管管束7置于低溫段 筒體6內(nèi)，各部件之間均采用焊接連接。含肘節(jié)撓性薄管板2分別置于高溫段換熱管管束 4兩端和低溫段換熱管管束7兩端。大型兩級式薄管板廢熱鍋爐采用兩級式設(shè)計(jì)第一段為高溫?fù)Q熱段，即高溫段筒 體3和高溫段換熱管管束4 ；第二段為低溫?fù)Q熱段，即低溫段筒體6和低溫段換熱管管束7。 高溫段換熱管管束4置于高溫段筒體3內(nèi)，低溫段換熱管管束7置于低溫段筒體6內(nèi)。溫 度850°C 1100°C，壓力2 4MPa的高溫高壓工藝氣由設(shè)備前端的工藝氣入口經(jīng)前管箱1 進(jìn)入高溫段，溫度降低到450°C 650°C ；然后經(jīng)中管箱5進(jìn)入低溫段，溫度降低到250°C 3500C ；之后經(jīng)后管箱8由工藝氣出口進(jìn)入下一步工藝流程。同時(shí)，高溫段筒體3和低溫段 筒體6中的水沸騰產(chǎn)生中高壓過飽和蒸汽，供發(fā)電或動(dòng)力用。每一級都采用撓性薄管板結(jié) 構(gòu)，含肘節(jié)撓性薄管板2分別置于高溫段換熱管管束4兩端和低溫段換熱管管束7兩端。如圖2所示，含肘節(jié)的撓性薄管板2為厚度20mm 30mm的薄管板13，在正常運(yùn)行 時(shí)，薄管板13的強(qiáng)度主要依靠換熱管管束12支撐。薄管板13與換熱管管束12采用焊接 連接，管束對薄管板13起軸向支撐作用。肘節(jié)10與薄管板13、筒體11及管箱9采用等厚 度對接，在薄管板13與殼體連接的肘節(jié)10有撓性扳邊，當(dāng)換熱管12和筒體11有溫差時(shí)， 薄管板13與撓性扳邊產(chǎn)生一定的彈性變形，可部分地補(bǔ)償筒體11和換熱管12之間的熱膨脹差，從而起到膨脹節(jié)的作用。
權(quán)利要求一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，是由含肘節(jié)的撓性薄管板(2)、前管箱(1)、高溫段筒體(3)、高溫段換熱管管束(4)、中管箱(5)、低溫段筒體(6)、低溫段換熱管管束(7)和后管箱(8)構(gòu)成，高溫段換熱管管束(4)置于高溫段筒體(3)內(nèi)，低溫段換熱管管束(7)置于低溫段筒體(6)內(nèi)，各部件之間均采用焊接連接，其特征是含肘節(jié)的撓性薄管板(2)分別置于高溫段換熱管管束(4)兩端和低溫段換熱管管束(7)兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，其特征是含肘節(jié)的撓性薄 管板(2)為厚度20mm 30mm的薄管板(13)，薄管板(13)與換熱管管束(12)采用全焊透的 焊接連接，肘節(jié)(10)與薄管板(13)、筒體(11)及管箱(9)采用等厚度對接，在薄管板(13) 與殼體連接的肘節(jié)(10)有撓性扳邊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大型兩級式薄管板廢熱鍋爐，是由含肘節(jié)的撓性薄管板、前管箱，高溫段筒體，高溫段換熱管管束、中管箱、低溫段筒體、低溫段換熱管管束、后管箱構(gòu)成，高溫段換熱管管束置于高溫段筒體內(nèi)，低溫段換熱管管束置于低溫段筒體內(nèi)，各部件之間均采用焊接連接。含肘節(jié)的撓性薄管板分別置于高溫段換熱管管束兩端和低溫段換熱管管束兩端。本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)廢熱鍋爐在大流量、高溫、高壓工藝氣環(huán)境下?lián)Q熱管與筒體之間溫差應(yīng)力過大，管板難以承受而易損壞的等問題。保證了設(shè)備在高溫、高壓、大流量工藝條件下的安全使用。
文檔編號F22B1/18GK201680350SQ201020191230
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者余偉邦, 安連想, 張合生, 張立燕, 沈文朋, 王普勛, 王波, 齊波 申請人:天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院