本发明专利技术公开了一种煤制天然气的反应热回收装置。包括内部装设有U形换热管的壳体，所述壳体的下端设置有清洁水进口，壳体的上端设置有汽包，壳体的一端连接有管板；管板的外侧设置有管箱，管箱的内腔通过分程隔板分隔为高温上腔和低温下腔；所述U形换热管设置在管板上并分别与管箱的高温上腔和低温下腔连通，所述高温上腔的进气端与反应气入口连通，低温下腔的出气端与反应气出口连通；所述管箱内设置有耐火隔热衬里和耐热保护罩。本发明专利技术解决了煤制天然气过程中产生的高温气体热量回收的问题，而且煤制天然气的反应热回收利用，节约了能源，也避免了将大量高温气体排放到空气中引起的地球热效应。
【技术实现步骤摘要】
煤制天然气的反应热回收装置
本专利技术涉及一种热回收设备，具体的说是一种煤制天然气的反应热回收装置。
技术介绍
天然气做为一种洁净、安全的优质能源越来越受到人们的青睐，以气代油、以气发电和城市燃气化已经成为中国的发展趋势，在天然气的消费结构中，化工和城市燃气占总量的60%以上。而中国是一个富煤缺油少气的国家，天然气资源人均占有率不到世界平均水平的10%，所以将煤炭转换为天然气，替代部分天然气资源，减少煤炭直接使用或者煤炭运输产生的粉尘污染，符合国家的产业政策，也是开辟清洁能源的新途径。国家规划覆盖全国的五横两纵天然气管网，形成西气东输、北气南下及液化天然气的供气格局。煤制天然气的工艺路线为:变换原料气进入反应器，在催化床进行合成反应，反应器中产生的气体从反应器出口送出，并传送给反应热回收装置，通过热交换将反应热回收装置的水转换为高温饱和蒸汽，再经过过热器送至汽轮机发电用。其中在反应器催化床进行合成反应后的气体，成份为:H2 89.4%、C07.22%、C022.69%、Ν2 0.69%，氢气占很大比例。由于是放热反应，出口最高温度达750° C，压力最高达3.8MPa，这样的高温、高压条件以及高温、高压下的氢腐蚀都超出了常规反应热回收装置的承受能力。另外目前的反应热回收装置结构一般都是换热器型式的结构，应用于对750°C高温反应气体进行冷却时，不仅管间距较小，高温下冷却水的体积急速膨胀，没有相应的宽阔空间，而且750°C高温反应气体温度较高，且含有大量氢气，对换热器的腐蚀非常严重，因此这种反应热回收装置的内置结构不适合煤制天然气的余热回收。【专利技术内容】本专利技术需要解决的技术问题是提供一种结构合理、能够承受煤制天然气过程中产生的高温高压气体，以及能够避免在高温高压环境下受到氢腐蚀的余热回收装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是: 煤制天然气的反应热回收装置，包括内部装设有U形换热管的壳体，所述壳体的下端设置有清洁水进口，壳体的上端设置有与壳体连通的、用于容纳并释放蒸汽的汽包，壳体的一端密闭连接有管板；管板的外侧设置有与管板密闭连接并通过法兰与壳体固定连接的管箱，管箱的内腔通过分程隔板分隔为高温上腔和低温下腔，所述U形换热管设置在管板上并分别与管箱的高温上腔和低温下腔连通，所述高温上腔的进气端与设置在管箱顶端的反应气入口连通，低温下腔的出气端与设置在管箱底端的反应气出口连通；所述管箱的内壁、管板的外侧以及分程隔板的上面均设置有耐火隔热衬里，所述耐火隔热衬里与高温上腔及低温下腔接触的面上还设置有用于支撑耐火隔热衬里的耐热保护罩。本专利技术的进一步改进在于:所述管箱的外壁上还设置有用于冷却管箱的水冷夹套，所述管箱外壁的下端设置有与水冷夹套连通的冷却水进口，管箱外壁的顶端设置有与水冷夹套连通的冷却水出口。本专利技术的进一步改进在于:所述位于管板内的U形换热管的内部设置有用于保护管板的隔热套管。本专利技术的进一步改进在于:所述壳体的顶部设置有用于安装压力表的压力表口El ;壳体的底端设置有用于排放污垢的排污口 ；壳体与管板相对的一端设置有用于安装温度计的温度计接口和用于安装液位传感器及液位计的液位计口 D1。本专利技术的进一步改进在于:所述汽包的顶部设置有安全阀，汽包的侧壁上设置有用于安装压力表的压力表口 E2和用于释放蒸汽的蒸汽出口 ；汽包下部的侧壁上设置有用于安装液位传感器及液位计的液位计口 D2。本专利技术的进一步改进在于:所述蒸汽出口处设置有汽水分离器。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是: 本专利技术解决了煤制天然气合成中反应器出口的高温气体热量回收以及高压、氢腐蚀设备的难题，有利于促进煤炭转化为天然气的产业的发展，而且煤制天然气的反应热回收装置将反应热进行回收，产生高温饱和蒸汽，再经过过热器将饱和蒸汽变成过热蒸汽，送至气包供汽轮机发电使用，节约了能源，避免了将大量高温高压气体排放到空气中弓I起地球热效应。U形换热管固定在管板上，并支撑于壳体内部轨道上，不与壳体内壁接触，便于壳体材料的选用。管箱内的耐火隔热衬里以及耐热保护罩将管箱、管板以及分程隔板与高温高压的反应气隔离，降低管箱、管板及分程隔板的温度，便于管箱、管板及分程隔板材料的选用，利于延长管箱、管板及分程隔板的使用寿命。管箱外壁上的水冷夹套可以对管箱进一步冷却，确保安全运行。壳体顶端的压力表口 El用以安装压力表，压力表用于监测壳体内部的压力，当壳体内部的压力超过工作压力时，安全阀开启以降低壳体内部的压力；壳体底端的排污口用于排放清洗壳体内腔时产生的污垢；壳体与管板相对的另一侧壁上的温度计接口用于安装温度计，温度计用于监测壳体内部的温度，可以防止壳体内部温度过高；壳体与管板相对的另一侧壁上的液位计口 Dl用于安装液位传感器及液位计，液位传感器及液位计用于监测壳体内部的液面高度，防止液面低于U形换热管位置，影响换热管与清洁水的热交换。汽包侧壁上的压力表口 E2用于安装压力表，压力表用于监测汽包内蒸汽的压力，当蒸汽压力超过工作压力时，汽包顶部的安全阀开启以降低汽包内的压力；汽包的侧壁上的蒸汽出口用于释放壳体内U形换热管与清洁水进行热交换产生的蒸汽；汽包下部侧壁上的液位计口 D2用于安装液位传感器及液位计，液位传感器及液位计用于监测清洁水的液面高度，可以避免壳体内产生的蒸汽无法通过汽包从蒸汽出口排出。蒸汽出口处设置有汽水分离器，避免出汽夹带水。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图； 其中:1、水冷夹套，2、管箱，3、耐火隔热衬里，4、分程隔板，5、耐热保护罩，6、隔热套管，7、管板，8、U形换热管，9、壳体，10、汽包，11、安全阀，12、鞍座，Al、冷却水进口，A2、冷却水出口，B1、反应气入口，B2、反应气出口，Cl、清洁水进口，C2、蒸汽出口，Dl、液位计口，D2、液位 计口，El、压力表口，E2、压力表口，G、温度计接口，H:排污口。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明: 如图1所示，煤制天然气的反应热回收装置，包括管箱2、壳体9及汽包IO，壳体9内部装设有U形换热管8，U形换热管8通过设置在壳体9外侧的管板7定位并伸入壳体9内，U形换热管8的另一端支撑于壳体9内部轨道上；管板7与壳体9相对的另一侧设置有管箱2，管箱2与壳体9通过各自的法兰固定连接在一起，将带有U形管的管板7挤紧在中间位置；壳体9的上端设置有汽包10，汽包10与壳体9连通，用于容纳并释放蒸汽。管箱2用于盛放反应气，在本实施例中，管箱2选用06Crl9Nil0不锈钢，符合GB24511-2009《承压设备用不锈钢板及钢带》的规定。管箱2内设置有分程隔板4，将管箱2的内腔分隔为高温上腔和低温下腔，高温上腔的进气端与设置在管箱2顶端的反应气入口 BI连通，高温上腔的出气端与U形换热管8的进气端连通；低温下腔的进气端与U形换热管8的出气端连通，低温下腔的出气端与设置在管箱2底端的反应气出口 B2连通。煤制天然气的合成反应产生的高温高压的腐蚀性气体，从反应气入口 BI进入管箱2的高温上腔，然后从管箱2的高温上腔进入U形换热管8，高温高压腐蚀性气体通过U形换热管8在壳体9内与壳体9内的清洁水进行充分的热交换，变成低温低压气体，低温低压气体本文档来自技高网...
【技术保护点】
煤制天然气的反应热回收装置，包括内部装设有U形换热管（8）的壳体（9），其特征在于：所述壳体（9）的下端设置有清洁水进口（C1），壳体（9）的上端设置有与壳体（9）连通的、用于容纳并释放蒸汽的汽包（10），壳体（9）的一端密闭连接有管板（7）；管板（7）的外侧设置有与管板（7）密闭连接并通过法兰与壳体（9）固定连接的管箱（2），管箱（2）的内腔通过分程隔板（4）分隔为高温上腔和低温下腔，所述U形换热管（8）设置在管板（7）上并分别与管箱（2）的高温上腔和低温下腔连通，所述高温上腔的进气端与设置在管箱（2）顶端的反应气入口（B1）连通，低温下腔的出气端与设置在管箱（2）底端的反应气出口（B2）连通；所述管箱（2）的内壁、管板（7）的外侧以及分程隔板（4）的上面均设置有耐火隔热衬里（3），所述耐火隔热衬里（3）与高温上腔及低温下腔接触的面上还设置有用于支撑耐火隔热衬里（3）的耐热保护罩（5）。
【技术特征摘要】
1.煤制天然气的反应热回收装置，包括内部装设有U形换热管(8)的壳体(9)，其特征在于:所述壳体(9)的下端设置有清洁水进口(Cl)，壳体(9)的上端设置有与壳体(9)连通的、用于容纳并释放蒸汽的汽包(10)，壳体(9)的一端密闭连接有管板(7);管板(7)的外侧设置有与管板(7)密闭连接并通过法兰与壳体(9)固定连接的管箱(2)，管箱(2)的内腔通过分程隔板(4)分隔为高温上腔和低温下腔，所述U形换热管(8)设置在管板(7)上并分别与管箱(2)的高温上腔和低温下腔连通，所述高温上腔的进气端与设置在管箱(2)顶端的反应气入口(BI)连通，低温下腔的出气端与设置在管箱(2)底端的反应气出口(B2)连通；所述管箱(2)的内壁、管板(7)的外侧以及分程隔板(4)的上面均设置有耐火隔热衬里(3)，所述耐火隔热衬里(3)与高温上腔及低温下腔接触的面上还设置有用于支撑耐火隔热衬里(3)的耐热保护罩(5)。2.根据权利要求1所述的煤制天然气的反应热回收装置，其特征在于:所述管箱(2)的外壁上还设置有用于冷却管箱(2)的水冷夹套...
【专利技术属性】
技术研发人员：张继军，郑明涛，徐建茹，刘松琴，杨士斌，
申请(专利权)人：石家庄工大化工设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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