带汽包的外取热器制造技术

一种带汽包的外取热器，适用于石油化工及流化床锅炉过程中取出气固流化床过剩热量。它是由取热单元和分离单元组成，具有取热和汽水分离双重功能。本实用新型专利技术还可以设置蒸汽过热管束，以产生过热蒸汽。它具有热损失小，节省大量管道和阀门，占地少，布置、安装、操作方便等优点。（*该技术在2004年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种冷却器，特别是适用于石油化工及流化床锅炉过程中取出气固流化床过剩热量的催化剂冷却器。目前广泛使用的催化剂冷却器，又称外取热器，有多种类型，如CN90101048.0、CN92101532.1、US4578366、US4425301等，都是由套管式取热管束、壳体、进料管、出料管及流化风管等组成，仅仅具有取出气固流化床中过剩热量的单一功能，汽水分离要在汽水分离器(又称汽包)中进行。实现汽水分离，往往需要用大量的管道和阀门与远离外取热器的汽包相连，导致热损失加大而降低热效率，还增加了钢材用量和投资；另外，由于汽包安装在10～25米的高空，需设置相应的汽包框架平台及管架，占地多，投资大，布置、安装、操作不便；有的还需要电能来维持正常的水循环，降低了运行的可靠性。本技术的目的在于提供一种减小热损失、提高热效率，同时减少占地、钢材和投资，节约能源，布置、安装、操作方便，运行可靠的外取热器。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是在现有外取热器的上部，直接设置一个汽包，实现泡包与外取热器一体化，取热与汽水分离在本技术外取热器中同时完成。具体的方案为带汽包的外取热器由下部的取热单元和上部的分离单元组成，取热单元对气固流化床中过剩热量进行取热，汽水混合物在分离单元进行汽水分离，分离出的蒸汽引出待用。取热单元由取热单元壳体、进料管、出料管、流化风管、套管式取热管束构成。从气固流化床而来的气固介质(烟气和催化剂)，由进料管进入取热单元壳体内，在流化风管吹出的流化风的作用下，气固介质充分流化，并与套管式取热管束外管中的水进行热交换，水受热后部分汽化，汽水混合物在重位压差的作用下向上流入分离单元经过热交换后的气固介质由出料管返回气固流化床。分离单元由分离单元壳体、一次分离结构、二次分离结构、管板、从取热单元插入而来的套管式取热管束上部、给水分配管、蒸汽出口构成。套管式取热管束一部分位于取热单元壳体内，其上部置于分离单元壳体内。在取热单元进行换热产生的汽水混合物，沿套管式取热管束的外管进入分离单元壳体内，经一次分离结构分离后，再经二次分离结构进一步分离，分离出的蒸汽由蒸汽出口引出分离后的饱和水与维持正常水位由给水分配管补充进来的合格给水混合，经套管式取热管束的内管下流入该管束的底部，再经该管束的外管与气固介质进行热交换，形成汽水循环。根据处理能力的大小，取热单元壳体和分离单元壳体可共用一个壳体，也可以是两个独立的壳体叠合在一起，但这两种型式都应用封头、管板、盲板法兰或其它型式的隔离结构将取热单元与分离单元隔开，即将汽水与气固介质分开。为确保上述封头、管板、盲板法兰或其它型式的隔离结构不过热，节省钢材，在靠近分离单元的取热单元侧设置有隔热耐磨衬里材料或其它隔热材料。为强化换热效果，设置在取热单元壳体内的套管式取热管束外管，应为光管、翅片管、钉头管、或其它具有强化传热结构的套管。该外管的底部离套管式取热管束内管下端面的距离，最好为0.5～1.5倍的内管直径，以使该管束内汽水流动畅通，且不至于局部过热，确保外取热器运行安全可靠。为使气固介质处于良好的流化状态，与套管式取热管束进行充分的热交换，在取热单元壳体的下部设置有流化风管，该流化风管上开有均匀分布的小孔，并位于距套管式取热管束底部1米或1米以上的水平面上。根据气固介质在取热单元壳体内的流动方向，进料管和出料管可以设置在取热单元壳体的不同位置。比如将进料管设置在取热单元的上侧，从气固流化床来的气固介质经此进料管进入取热单元壳体，向下流动并经换热后，经设置在取热单元壳体下侧或底部的出料管返回气固流化床，形成气固介质循环，这种型式就是下流式取热单元。也可以采用上流式取热单元，即进料管设置取热单元的下侧或底部，出料管设置在取热单元的上侧，由气固流化床而来的气固介质经进料管进入取热单元，向上流动并换热后经出料管返回气固流化床，形成气固介质循环。还可以采用内循环取热单元，即进料管设置在取热单元的上侧，出料管的入口端在取热单元壳体内的下部，沿取热单元壳体轴线向上至进料管，出料管出口端的中心线与进料管的中心线同轴，此类型取热单元内气固介质流程为由气固流化床来的气固介质进入进料管，沿取热单元下行换热至取热单元底部，再进入出料管入口端沿出料管上行，经出料管出口端进入气固流化床。内循环取热单元出料管入口端，设置有输送气固介质用的提升风管。取热单元壳体内壁衬有隔热耐磨材料，以降低该壳体散热，并避免该壳体过热，节省钢材。为使气固介质充分流化，取热单元壳体的侧壁设置有松动风口。在取热单元壳体的上部，可以设置法兰结构或其它可拆卸的结构，以便取热单元的安装和检修。分离单元壳体内设置有一次分离结构、二次分离结构、从取热单元插进来的套管式取热管束的上部、给水分配管、蒸汽出口及管板等。管板位于分离单元的下部，一次分离结构和给水分配管居中，二次分离结构位于一次分离结构的上部，分离单元的顶部设置蒸汽出口。管板具有承重及定位套管式取热管束的作用，其周边与分离单元壳内壁连接，也可通过筋板与之连接，其中部开有与套管式取热管束个数相同的孔，套管式取热管束通过该孔与管板连接在一起进入分离单元。从上而下，一次分离结构依次由封板、内筒、外筒、下筒组成。下筒位于管板上表面，将管板分为内外两区，套管式取热管束全部位于内区，该下筒外壁与分离单元壳体内壁间的外区管板上，开设有孔洞。外筒位于内筒和分离单元壳体内壁之间，并且内筒、外筒、下筒分离单元壳体为同轴非等径的圆筒。封板为一环形板，其内缘与内筒上端相连，其外缘与分离单元壳体内壁相接。给水分配管位于分离单元的中部，其上开有出水孔。二次分离结构由丝网或格栅组成，并位于分离单元的上部，最好高于一次分离结构的封板300毫米以上。根据工艺要求，可以在一次分离结构的内筒和外筒之间再设置若干个圆筒，以提高分离效率或满足较大处理能力的状况。分离单元的流程是这样的从给水分配管进来的水进入套管式取热管束的内管，向下流动至内管底部，再进入该管束的外管，沿内管与外管之间的环形通道上流，与取热单元的气固介质进行热交换，一部水受热汽化成蒸汽，汽水混合物沿外管上行至分离单元，再经下筒与分离单元壳体间管板上的孔洞，沿下筒与壳体间的环状通道上行，大部分水由下筒与外筒间的缝隙进入分离单元中部的液相水中，汽水混合物沿外筒与壳体间的环形通道继续上行，一部分水经内筒与外筒间的缝隙进入分离单元中部，其中大部分水分离出来冲入液相，蒸汽夹带极少部分水上升到分离单元的上部，经二次分离结构进一步进行汽水分离，分离出来的蒸汽由蒸汽出口引出使用；分离下来的水汇集成大的水滴同样落入液相水中，并与维持正常水位由给水分配管补充来的水混合后，经套管式取热管束的内管下流至内管的底部，形成汽水循环。对于中小规模的外取热器，本技术可以设置蒸汽过热套管，以用来产生过热蒸汽。该过热套管的结构与套管式取热管束的结构相同，即由内管和外管构成，外管可以是光管、翅片管、钉头管、或其它具有强化传热结构的外管，该外管上端口位于二次分离结构的上界面以上，内管出口与蒸汽出口连通。当然，根据需要，本技术还可以设置多根蒸汽进热套管，其内管均与蒸汽出口相连通。过热蒸汽由蒸汽出口引出使用。蒸汽过热套管的原理是这样的，经二次分离结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油化工及流化床锅炉过程中的外取热器，它包括由取热单元壳体（７），该壳体（７）上部设置有进料管（４），下部设置有出料管（８）和流化风管（９），套管式取热管束外管（５）和内管（３），隔热耐磨衬里（６），法兰可拆结构（１０）组成的取热单元，其特征在于，它还包括由位于取热单元上部的分离单元壳体（１），该壳体（１）顶部有蒸汽出口（２１），上部有二次分离结构（１３），中部有一次分离结构（２）和给水分配管（１１），下部有管板（２２），套管式取热管束内管（３）上部分，人孔（１９）构成的分离单元，以及取热单元与分离单元之间的隔离结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦凤岐，张立新，王秀林，韩江联，李锋，顾月章，张强，
申请(专利权)人：中国石化洛阳石油化工工程公司，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]