一种无管板的废热锅炉制造技术

本发明专利技术公开了一种废热锅炉，特别是一种无管板的废热锅炉，属于化工装置技术领域。本发明专利技术的一种无管板的废热锅炉，包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件；壳体下上端设有进气口与出气口；管束组件包括套管式集箱，套管式集箱连接有若干束换热管单元；套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱和套装于外集箱内的内集箱，内集箱上设有进液口，该进液口穿出外集箱后从壳体穿出；外集箱上设有出汽液口，该出汽液口从壳体穿出；换热管单元包括外套管和插入于外套管内的内套管；内套管上端穿入外集箱后与内集箱相连通，外套管上端与外集箱相连通。本发明专利技术不采用管板，设备易于大型化，降低了废热锅炉的制造费用，经济性好。

【技术实现步骤摘要】
一种无管板的废热锅炉
本专利技术涉及一种废热锅炉，特别是一种无管板的废热锅炉，属于化工装置

技术介绍
废热锅炉是化工装置的核心设备，一般使用在放热反应器中或放热反应器后，对反应气体快速冷却；或者使用在高温气体的热量回收中。有些高温气体或反应气（以下统称为工艺气）温度高，使废热锅炉的使用条件比较苛刻，尤其对工艺气压力比较高且温度比较高的废热锅炉，由于管壳程之间热膨胀产生的应力问题，传统的管壳式废热锅炉几乎不可用。为了解决此问题，现有技术中采用了其他结构形式的废热锅炉，如工艺气下进上出的刺刀式废热锅炉（立式），包括壳体、1个管板、顶部饱和水及水汽双管箱、套管式换热管（该换热管包括套管外管以及套装于套管外管内的套管内管），套管式换热管上端由管板（上管板）支撑、下端可自由伸缩，套管内管为饱和水下降管，套管外管为水汽上升管；套管内管与套管外管之间环隙流通的饱和水与工艺气实现换热。（结构形式可参见中国技术专利201020145549.7的附图2或3）。刺刀式废热锅炉很好地解决了管壳程热膨胀引起的应力问题，但仍然有其局限性，刺刀式废锅具有上管板，大型化受到限制。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种无管板的废热锅炉，本专利技术不采用管板，而是采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了废热锅炉的制造费用，经济性好。本专利技术采用的技术方案如下：一种无管板的废热锅炉，包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件；所述壳体下端设有进气口、壳体上端设有出气口，管束组件位于进气口与出气口之间；所述管束组件包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；所述套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱和套装于外集箱内的内集箱，所述内集箱上设有进液口，该进液口穿出外集箱后从壳体穿出；所述外集箱上设有出汽液口，该出汽液口从壳体穿出；所述换热管单元包括外套管和插入于外套管内的内套管，所述外套管下端为盲端，内套管下端插入至外套管下端、并与外套管相连通；内套管上端穿入外集箱后与内集箱相连通，外套管上端与外集箱相连通。采用本专利技术时，高温工艺气从进气口进入壳体内，工艺气在壳体内上升的过程中与管束组件流通的饱和锅炉水进行热交换，工艺气温度降低后从出气口流出。同时，对于管束组件而言，饱和锅炉水从进液口进入内集箱后，分流入每根与该内集箱相连通的内套管内，在内套管内向下流动，然后从内套管下端流入外套管下端后向上折回，然后沿外套管与内套管之间的环隙向上流动进入外集箱（在此过程中，饱和锅炉水与外套管外的工艺气并流换热、并被汽化），换热后形成的水汽混合物流经外集箱与内集箱之间的环隙从出汽液口流出。本专利技术不采用管板，而是采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了废热锅炉的制造费用，经济性好。得益于本专利技术管束组件的设计，还能够减少气相空间布管死区，从而增加了单位体积换热面积，提高了换热效率。为了增大本专利技术的废热锅炉单位体积内的换热面积，提高换热效率；本专利技术进一步提出了以下两种可选择的技术方案。第一种方案：本专利技术的一种无管板的废热锅炉,所述换热管单元还包括若干根换热支管，所述换热支管位于外套管外侧、沿外套管轴线分布，换热支管的上下端分别与外套管的上下端相连通。即换热支管上端与外套管上端相连通，换热支管下端与外套管下端相连通。换热支管与外套管形成了并联式结构，通过换热支管的设计，饱和锅炉水从内套管下端流入外套管下端后向上折回时将产生分流，其中一部分饱和锅炉水沿外套管与内套管之间的环隙向上流动；而另一部分饱和锅炉水在换热支管内向上流动，两部分的饱和锅炉水在外套管的上端交汇后进入外集箱。换热支管的设计分流了饱和锅炉水，外套管的直径能够得以减小，本设计能够增大单位体积内的换热面积，提高换热效率。第二种方案：本专利技术的一种无管板的废热锅炉,所述换热管单元还包括再分配管机构，所述再分配管机构包括位于外套管外侧、沿外套管轴线依次分布的多组换热支管，每组换热支管有若干根，各组换热支管的上下端分别依次与外套管相连通，其中，位于最下边的那一组换热支管下端与外套管下端相连通，位于最上边的那一组换热支管上端与外套管上端相连通。换热支管与外套管形成了串并联式结构，第二种方案秉承了第一种方案的优点，并且第二种方案形成的再分配管机构，饱和锅炉水从下至上形成了分流-汇流-分流-汇流-分流-汇流……的流动形式，能够进一步的提高换热效率。作为第二种方案的进一步设计，每组换热支管呈内外两圈分布，位于内圈的换热支管与外套管的间距小于位于外圈的换热支管与外套管的间距。优化了换热支管的布局方式，能够进一步的提高换热效率。作为第一种方案或第二种方案的进一步设计，所述换热管单元还包括多个扩面元件，所述扩面元件设于外套管或/和换热支管外壁。能够进一步增大换热面积，提高换热效率。作为优选，外套管和换热支管外壁都设有扩面元件。进一步的，所述扩面元件在换热管单元的分布密度由上至下依次降低。由于工艺气从下至上在壳体内上升的过程中与管束组件发生热交换，温度从下至上逐渐的降低；为了使换热管单元所承受的热强度变得尽可能的均匀，以延长废热锅炉的使用寿命，故提出了该布局设计。扩面元件在换热管单元（在外套管或/和换热支管外壁）的分布密度由上至下依次降低，实现了换热管单元的换热面积由上至下依次降低，这就使得换热管单元所承受的热强度能够变得尽可能的均匀，废热锅炉在运行过程中更加平稳，使用寿命更长。进一步的，所述换热管单元上段为高密度扩面区、中段为低密度扩面区、下段为光管区，高密度扩面区设置的扩面元件分布密度大于低密度扩面区设置的扩面元件分布密度，光管区不设置扩面元件。本设计为扩面元件的具体布局的可选择设计，本设计使得换热管单元形成了3个换热区域；同理，基于本设计的构思，也可以设计为2个、4个或更多个换热区域。本专利技术的一种无管板的废热锅炉,各根外套管的盲端通过连接板相连形成整体结构。使得各束换热管单元（各根外套管的盲端或者说下端）下端通过连接板相连形成整体结构，能够降低换热管单元的震动，提高废热锅炉的使用寿命。本专利技术的一种无管板的废热锅炉,各根外套管的盲端底部设有折流器。如果没有折流器的设计，外套管的盲端将直接承受来自进气口高温工艺气，使得外套管的盲端的温度长期保持高温状态；而得益于折流器的设计，高温工艺气进入后被折流器改变流向，工艺气从外套管的盲端侧向沿外套管外侧向上流动；这就降低了外套管的盲端所承受的热强度，从而提高了废热锅炉的使用寿命。本专利技术的一种无管板的废热锅炉,所述壳体内壁设有壳内衬里。壳内衬里作为可选择的设计，根据实际使用需求（工艺气温度）而铺设。可供选择的，壳内衬里分为两层，紧贴壳体内壁的那一层为第一壳内衬里、另一层为第二壳内衬里，其中，第一壳内衬里为隔热层、第二壳内衬里为耐热层。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一种无管板的废热锅炉，采用了无管板的设计，而是采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了废热锅炉的制造费用，经济性好。2、第一种方案中换热支管的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无管板的废热锅炉，其特征在于：包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件（5）；所述壳体下端设有进气口（11）、壳体上端设有出气口（31），管束组件（5）位于进气口（11）与出气口（31）之间；所述管束组件（5）包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；所述套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱（522）和套装于外集箱（522）内的内集箱（512），所述内集箱（512）上设有进液口（511），该进液口（511）穿出外集箱（522）后从壳体穿出；所述外集箱（522）上设有出汽液口（521），该出汽液口（521）从壳体穿出；所述换热管单元包括外套管（523）和插入于外套管（523）内的内套管（513），所述外套管（523）下端为盲端，内套管（513）下端插入至外套管（523）下端、并与外套管（523）相连通；内套管（513）上端穿入外集箱（522）后与内集箱（511）相连通，外套管（523）上端与外集箱（522）相连通。

【技术特征摘要】
1.一种无管板的废热锅炉，其特征在于：包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件（5）；所述壳体下端设有进气口（11）、壳体上端设有出气口（31），管束组件（5）位于进气口（11）与出气口（31）之间；所述管束组件（5）包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；所述套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱（522）和套装于外集箱（522）内的内集箱（512），所述内集箱（512）上设有进液口（511），该进液口（511）穿出外集箱（522）后从壳体穿出；所述外集箱（522）上设有出汽液口（521），该出汽液口（521）从壳体穿出；所述换热管单元包括外套管（523）和插入于外套管（523）内的内套管（513），所述外套管（523）下端为盲端，内套管（513）下端插入至外套管（523）下端、并与外套管（523）相连通；内套管（513）上端穿入外集箱（522）后与内集箱（511）相连通，外套管（523）上端与外集箱（522）相连通。2.如权利要求1所述的一种无管板的废热锅炉，其特征在于：所述换热管单元还包括若干根换热支管（524），所述换热支管（524）位于外套管（523）外侧、沿外套管（523）轴线分布，换热支管（524）的上下端分别与外套管（523）的上下端相连通。3.如权利要求1所述的一种无管板的废热锅炉，其特征在于：所述换热管单元还包括再分配管机构，所述再分配管机构包括位于外套管（523）外侧、沿外套管（523）轴线依次分布的多组换热支管（524），...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泓远，王俊恒，陈平生，杨世勇，羊衣木，曾建均，
申请(专利权)人：四川科新机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51