卧式三重套管高温余热回收装置

《卧式三重套管高温余热回收装置》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、山东化工·9O·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY2011年第4O卷卧式三重套管高温余热回收装置张雷，张金成，张来明(鲁西化工集团股份公司，山东聊城252000)摘要：通过对近年来合成氨系统高温余热回收装置的分析，采用直连式卧式三重套管废热锅炉，使高温部件不承受高压、高压部件不承受高温，保证了生产的安全经济运行，并降低了设备的投资成本。关键词：合成氨；余热回收；三重套管；废热锅炉中图分类号：TQ113．2文献标识码：B文章编号：1008—021X(2011)10—0090—04自20世纪70年代以来，随着工业的发展和能温差较大而壳体承受压力不高时，可在壳体加上热源供求的紧张，各工

2、业部门都十分重视节约能源，余补偿结构，以消除热应力。对于合成氨系统工艺气热回收装置(如废热锅炉、锅炉给水预热器、蒸汽过的换热，由于工艺介质温度压力较高，且换热流体温热器等)的发展非常迅速，尤其是废热锅炉。合成差较大，采用列管式废热锅炉难以解决温差应力的氨系统中常用的废热锅炉主要为火管型管壳式锅问题，因此无法满足安全生产的要求。炉。根据换热单元结构的不同，管壳式废热锅炉主2U形管式废热锅炉要分为列管、u形管、套管等几种结构形式。2．1卧式u形管式废热锅炉1列管式废热锅炉卧式u形管式废热锅炉的换热管水平放置，常列管式废热锅炉，实际相当于固定管板式列管用于高温工艺气流经管内的气管式废热锅炉，主要换热

3、器，即两端管板与壳体连为一体，这种废热锅炉由管箱l、u形换热管2、壳体3、汽包4等组成(见的特点是阻力小、结构简单，制造方便等。如果流体图1)。气体进气体出1一管箱；2一U形换热管；3一壳体；4一汽包。图1卧式U形管式废热锅炉卧式u形管式废热锅炉的主要特点是蒸汽走成局部过热。壳程，壳体直径相对较大，蒸汽压力相对较低，一般2．2立式u形管式废热锅炉产汽量也较小；从结构上讲，为了方便清洗和有利于立式u形管式废热锅炉的换热管垂直放置，主管间的水循环，管间距宜稍大一些；换热管管径不宜要由联箱l、u形换热管2、壳体3、汽水分离器4等过大，以避免管子下表面产生的蒸汽不易散逸而造部件组成(见图2)。收稿日期

4、：2011—1O一09作者简介：张雷(1965一)，河南台前人，大学本科，高级工程师，副总经理兼任鲁西化工工程设计有限公司负责人，分管产品与转术开学T作第lO期张雷，等：卧式三重套管高温余热回收装置·91·或后置式废热锅炉。蒸汽出口3套管式废热锅炉随着工业技术的持续发展与不断改进，经过废热锅炉的工艺介质的参数也不断提高，出现了一些高温、高压、有腐蚀性的工艺条件，因此对废热锅炉结构的要求也越来越高。诸如列管式、u形管式等结构也难以适应某些特殊的工艺要求，所以出现了套管式废热锅炉的结构型式。套管式废热锅炉最大的优点是高温区域没有厚管板，换热管能自由伸缩，受热面换热均匀，同时具有结构简单、安装维修方

5、便等优点，广泛应用于石油化学工业。这类结构按其换热管形式的不同主要分为双套管式、三套管式等。3．1双套管式废热锅炉双套管的结构是由内管与外管组成，其流体的流向主要有两种形式：(1)高温的工艺介质通过内管，冷却介质在两管问的环形空间内蒸发气化；(2)高温的工艺介质通过内管、内管与外管之问的环隙，与管外的冷却介质进行换热，产生中高压饱和蒸汽。双套管废热锅炉目前大致有三种形式，“斯密特”型废热锅炉，“三菱”型废热锅炉、插人式废热锅炉。3．1．1“斯密特”型废热锅炉“斯密特”型双套管废热锅炉主要由扁圆管，双套管焊接组成(见图3)。由于废热锅炉运行时内外套管之间温差应力较高，设计上采取特殊结构：扁圆管互

6、相彼此密封焊接在一起，起管板作用，靠椭圆管的弹性，吸收运行时内管和外管之间的膨胀差，此外气体进口出口制造中又采取内、外套管预应力组焊技术，使运行时应力降至允许的水平。1一联箱；2一U形换热管；3一壳体；4一汽水分离器。图2卧式U形管式废热锅炉立式U形管式废热锅炉的主要结构特点是把u形管束布置在圆柱形壳体内的蒸发室，U形管的两端分别固定在两块管板上，避免了由于管板温差大而产生的热应力。蒸发室和汽包直接连通，汽室上方有水汽分离装置。联箱内设置高温蝶阀，使部分热的工艺气不通过u形管束换热，从而方便调节控制废热锅炉出口工艺气的温度。合成氨中采用u形管废热锅炉，对u形管的材料要求非常苛刻，必须承受氢、氮

7、、氨的腐蚀，材料至少要达到12Cr2Mo以上的耐蚀标准，局部材料须选择Inconel600等高镍铬耐蚀合金钢。对于国内常用于合成氨领域的合金钢材料10MoWVNb虽然基本1一气体分配器；2一集流管；3一内套管。解决了高温连接管道高温抗氢问题，但必须保证热图3斯密特型废热锅炉的工艺气温度在400℃以下，因此仅能应用于中置“斯密特”型双套管废热锅炉内套管在工作时山东化工·92·SHAND0NGCHEM