專利名稱：一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工技術領域，特別涉及以天然氣、石油伴生氣、焦爐氣等氣體原料生產(chǎn)高氫工藝氣體裝置中的一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐。
背景技術：
轉化氣廢熱鍋是合成氨、甲醇、制氫等以氣體原料生產(chǎn)高氫工藝裝置的核心設備。 由于其使用工況復雜和惡劣，目前國內生產(chǎn)的規(guī)模大的甲醇和合成氨裝置仍然大量采用進口，國內設計的轉化氣廢鍋只能用在小型裝置上，并且由于設計上存在各種技術問題，轉化氣廢鍋存在著使用壽命短、安全和穩(wěn)定性難以保證等問題，成為整個裝置穩(wěn)定和長周期生產(chǎn)，以及裝置大型化的瓶頸?，F(xiàn)在國內也有各種類型結構的撓性薄管板類型轉化廢鍋的設計和使用，但普遍存在以下一些問題1、換熱管與管板焊接接頭處容易斷裂和拉脫問題；2、進口管箱內金屬襯筒及管板表面金屬屏蔽板容易變形，造成對襯里層的防護失效；3、人孔附近鋼殼超溫，內堵頭易脫落；4、耐火襯里容易損壞；5、氣流沖刷損壞進口管板澆注料；6、陶瓷套管易碎，更換困難；7、無屏蔽板結構的進口管板上的澆注料損壞，造成管板和換熱管接頭超溫。

發(fā)明內容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種能在復雜和惡劣工況下使用的、能有效克服現(xiàn)有技術中存在的各種技術問題的一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，包括內部設置有若干換熱管的殼程筒體以及分別與所述殼程筒體兩端連接的進口管箱和出口管箱， 在所述殼程筒體兩端分別設置有帶有若干通孔的管板，所述換熱管兩端對應設置于通孔中，其特征在于所述殼程筒體通過Y型連接件分別與進口管箱和出口管箱的管箱筒體連接，所述Y型連接件的內支叉與其根部齊平，外支叉向外側擴大，所述Y型連接件的根部與殼程筒體連接，外支叉與管箱筒體連接，內支叉與管板連接。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其所述管板周邊與Y型連接件的內支叉連接段為圓弧形。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其所述管板厚度為25 30mm，其周邊與Y型連接件的內支叉連接段為圓弧形。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其在所述管板周邊的圓弧形段外表面設置有可高溫燒失的紙板。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其所述管板和管箱筒體分別與Y型連接件的連接點在Y型連接件圓弧區(qū)以外的直段上，或者在與所述圓弧相切的點上。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其在所述進口管箱一側的管板表面設置有由輕質耐火澆注料澆注而成的耐火襯里，所述耐火襯里上設置有與管板上通孔對應
3的孔。 本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其在所述進口管箱和出口管箱內分別設置有至少兩層耐火澆注料結構，其中管箱的迎火面為由耐高溫、耐沖刷的重質澆注料澆注而成的耐火襯里，非迎火面為由輕質澆注料澆注而成的隔熱襯里，所述耐火襯里周邊與隔熱襯里的內壁緊密貼合，套接在所述隔熱襯里內的耐火襯里一端抵壓在管板表面的耐火襯里的周邊端面上，對管板表面的耐火襯里形成環(huán)狀支撐。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其在所述進口管板上的耐火襯里表面設置有屏蔽板，所述屏蔽板上設置有與耐火襯里上通孔對應的孔。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其所述屏蔽板為分片式結構，每片屏蔽板塊之間有間隙，在所述屏蔽板上、間隙處設置有屏蔽壓板，所述屏蔽壓板與形成間隙的兩片屏蔽板塊之中的任意一塊固定連接。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其在所述換熱管靠近進口管箱一端套接有金屬套管，所述金屬套管置于換熱管內的一端呈喇叭口型，其另一端依次穿過對應管板、耐火襯里和屏蔽板，在所述金屬套管上、耐火襯里與管板之間和耐火襯里與屏蔽板之間分別設置有支撐環(huán)，所述每片屏蔽板塊有若干個固定點，在所述固定點處屏蔽板與金屬套管上的支撐環(huán)固定連接。本發(fā)明所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其在所述金屬套管的支撐環(huán)與換熱管端部之間設置有由耐火纖維制成的隔離環(huán)，金屬套管在插入換熱管的范圍內、金屬套管與換熱管之間設置有纖維紙的隔離層。本發(fā)明由于采用了上述技術方案，其有益效果是
1、采用特殊的Y型連接件結構，即殼程筒體與管板持平，管箱筒體加大的結構。此結構相比其它結構的廢鍋布管更多，換熱面積更大，因而具有產(chǎn)蒸汽量更大的功能，同時也利于裝置放大。2、進口管箱處管板表面采用輕質的氧化鋁空心球澆注料，該輕質澆注料比現(xiàn)有的設計采用的重質澆注料的導熱系數(shù)低得多，可使管板及換熱管焊接接頭的溫度大大降低， 對管板和換熱管接頭保護效果更好，有效防止了出現(xiàn)超溫以及在使用工況惡劣時換熱管與管板的接頭開裂和拉脫等問題。3、進口管箱處管板表面的耐火襯里表面設置有金屬屏蔽板，對輕質耐火澆注進行防護，并且即便當該層耐火襯里出現(xiàn)小缺陷時，也不會使進口高溫氣體竄到管板表面，造成管板超溫；該金屬屏蔽板為分塊結構，一方面，可以很容易從人孔送入設備內進行拼裝，二方面可免除板片在設備內的組裝焊接，第三方面，每塊擋板間的銜接處的特殊設計即可滿足高溫下膨脹需要，又可以防止高溫氣流通過板片間的間隙沖刷管板表面的輕質澆注料。4、采用lCr25Ni20和hcOnel602材料作為金屬屏蔽板和金屬套管材料，解決了轉化氣體高溫和還原性氣氛對金屬材料造成的腐蝕問題，使設備壽命長，更為可靠；金屬套管結構為非受壓元件，材料本身的金屬塑性好的特性使其對于沿套管長度方向的溫差變化或局部受力時都有足夠的適應性，不會出現(xiàn)破壞，因此，非常可靠。相比起來，陶瓷套管則由于材料為脆性材料，當出現(xiàn)溫度差和局部受力后，很容易發(fā)生脆裂而失去套管的有效導流作用。5、在進、出口管箱內采用雙層耐火澆注料結構，管箱的迎火面采用耐高溫、耐沖刷的純鋁酸鈣重質澆注料，非迎火面采用隔熱效果好的高鋁輕質澆注料，從而避免了如果采用單層輕質澆注料結構時，必須配套設置的高合金材料制作的金屬內襯筒結構帶來的金屬材料價格高、設計結構復雜、安裝困難、容易變形、最終失去對耐火襯里層防護作用等問題。6、管箱筒體與管板上的耐火襯里間采用特殊的銜接結構，通過相互交疊的結構， 筒體內耐火襯里對管板表面的耐火襯里起到了環(huán)向支撐的作用，因此，可取消其它結構設計中采用的焊接在管板表面的金屬拉釘，而不會出現(xiàn)襯里脫落。金屬拉釘?shù)娜∠梢员苊庥捎诶數(shù)臒醾鲗ё饔迷斐晒馨灞砻娉霈F(xiàn)高溫點，同時也使管板表面的澆注料施工更為容易ο7、金屬套管上采用特殊雙金屬支撐環(huán)配隔熱纖維環(huán)的結構，便于管板表面耐火襯里的施工和套管的安裝定位。同時金屬支撐環(huán)與換熱管端部間可設置耐火纖維隔離環(huán)，對換熱管與管板的焊接接頭起到了有效隔離、降溫的保護作用。8、在薄管板圓弧段的外邊緣貼有可燒損材料，燒損后形成的間隙可保證薄管板在圓弧區(qū)域有足夠的變形空間，使管板體現(xiàn)出撓性變形效果，防止出現(xiàn)因無間隙時澆注料阻礙管板變形而起不到降低管板應力的作用。9、人孔堵頭采用特殊設計，并增設耐火纖維隔熱層。解決了由于堵頭結構設計不當而出現(xiàn)人孔附近鋼殼超溫，內堵頭脫落的問題，同時克服了其它結構設計中采用的金屬套筒內置澆注料結構中的堵頭結構，金屬套筒對設備鋼殼的熱傳導造成設備在人孔附近鋼殼超溫的問題。10、設備支座設置在Y型連接件的直筒段，由于該直筒段厚度大，鋼度好，在廢鍋重量很大的情況下，可使更有效支撐設備，使筒體受力更為合理。11、兩個管箱采用無外水夾套結構，免除了脫鹽水消耗，以及脫鹽水系統(tǒng)的設備、 管道的投資，以及減少了設備運行和維護的費用。12、在管箱鋼殼外表面涂刷熱敏漆，對鋼殼壁溫進行監(jiān)控，防止出現(xiàn)人為檢查的漏點，提供對設備的監(jiān)控和保護，當管箱內襯里出現(xiàn)問題而造成鋼殼上出現(xiàn)超溫熱點時能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理，提高了設備的安全性。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是圖1中A-A剖面圖。圖3是圖1中A部放大圖。圖4是本發(fā)明中金屬套管的結構示意圖。圖5是本發(fā)明中分片式結構的屏蔽板的示意圖。圖6是圖5中B-B剖面圖。圖7是本發(fā)明中人孔堵頭處的結構示意圖。圖中標記1為殼程筒體，2為換熱管，3為進口管箱，4為出口管箱，5為管板，6為Y 型連接件，6a為Y型連接件的內支叉，6b為Y型連接件的根部，6c為Y型連接件的外支叉， 7為管箱筒體，8為連接點，9a、9b為耐火襯里，10為屏蔽板，11為金屬套管，12為可高溫燒失的紙板，13為纖維紙的隔離層，14為隔熱襯里，15為間隙，16為屏蔽壓板，17為支撐環(huán)，18 為固定點，19為隔離環(huán)，20為支座，21為人孔，22為耐火纖維隔熱層，23為堵頭，24為支撐板。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，包括內部設置有若干換熱管2的殼程筒體1以及分別與所述殼程筒體1兩端連接的進口管箱3和出口管箱4，在殼程筒體1 內設置有用于支撐換熱管2的支撐板M，在管箱鋼殼表面涂刷有熱敏漆，在所述殼程筒體1 兩端分別設置有帶有若干通孔的管板5，所述換熱管2兩端對應焊接連接于通孔中，所述殼程筒體1通過Y型連接件6分別與進口管箱3和出口管箱4的管箱筒體7連接，支座20設置在Y型連接件6的直筒段。如圖3所示，所述Y型連接件6的內支叉6a與其根部6b齊平，外支叉6c向外側擴大，所述Y型連接件6的根部6b與殼程筒體1連接，外支叉6c與管箱筒體7連接，內支叉6a與管板5連接；其中，所述管板5周邊與Y型連接件6的內支叉6a連接段為圓弧形， 在所述管板5周邊的圓弧形段外表面設置有可高溫燒失的紙板12 ；所述管板5和管箱筒體 7分別與Y型連接件6的連接點8在Y型連接件6圓弧區(qū)以外的直段上，或者在與所述圓弧相切的點上。采用獨特的Y型鍛件結構，使薄管板、殼程筒體、管箱筒體有機的連接在一起， 并可根據(jù)需要進行調整；采用帶圓弧型過渡段的具有撓性的薄管板結構，減少了管板自身的溫差應力，其柔性結構提高了管板吸收變形的能力，厚度為25 30mm，材料為15CrMoR， 同時，采用厚壁換熱管，加強對管板的支撐作用，并已開發(fā)使用了 Φ45和Φ38兩個管徑系列，采用大管間距，防止出現(xiàn)殼程氣阻。其中，在所述進口管箱3 —側的管板5表面設置有由輕質耐火澆注料澆注而成的耐火襯里9a，所述耐火襯里9a上設置有與管板5上通孔對應的孔，如圖2和3所示，在所述進口管箱3和出口管箱4內分別設置有兩層耐火澆注料結構，其中管箱的迎火面為由耐高溫、耐沖刷的重質澆注料澆注而成的耐火襯里％，非迎火面為由輕質澆注料澆注而成的隔熱襯里14，所述耐火襯里9a周邊與隔熱襯里14的內壁緊密貼合，套接在所述隔熱襯里14 內的耐火襯里9b —端抵壓在進口管板表面上的耐火襯里9a的周邊端面上，對耐火襯里9a 形成環(huán)狀支撐。如圖4、5和6所示，在所述耐火襯里9a表面設置有屏蔽板10，所述屏蔽板10上設置有與耐火襯里9a上通孔對應的孔；所述屏蔽板10為分片式結構，每片屏蔽板塊之間有間隙15，在所述屏蔽板10上、間隙15處設置有屏蔽壓板16，所述屏蔽壓板16與形成間隙 15的兩片屏蔽板塊之中的任意一塊固定連接，采用屏蔽壓板能將板間的膨脹間隙擋住，屏蔽壓板只與形成間隙的兩片屏蔽板塊之中的任意一塊焊接固定，使金屬屏蔽板在高溫下有一定形變的膨脹位移的空間，同時又可以防止高溫氣流沖刷間隙處管板上的耐火襯里；在所述換熱管2靠近進口管箱3 —端套接有金屬套管11，所述金屬套管11置于換熱管2內的一端呈喇叭口型，其另一端依次穿過對應管板5、耐火襯里9a和屏蔽板10，在所述金屬套管 11與換熱管2之間的間隙內設置有纖維紙的隔離層13 ；其中，在所述金屬套管11上、耐火襯里9a與管板5之間和耐火襯里9a與屏蔽板10之間的位置分別設置有金屬支撐環(huán)17，所述支撐環(huán)17與換熱管2的端部之間還設置有由耐火纖維制成的隔離環(huán)19，所述每片屏蔽板塊有若干個固定點18，在所述固定點18處屏蔽板與金屬套管11上的支撐環(huán)17焊接，所述金屬支撐環(huán)17的材料采用lCr25Ni20和hcone1602制作，支撐環(huán)對金屬套管能起到限位、 保護的作用。如圖7所示，人孔21內堵頭23采用臺階式結構，所述堵頭23可以是整體結構，也可以是沿斷面切分為多塊的結構，在相鄰堵頭之間以及堵頭與管箱襯里間的臺階處以及堵頭與人孔法蘭蓋之間分別設置有耐火纖維隔熱層22，這樣，解決了由于堵頭結構不當而出現(xiàn)人孔附近鋼殼超溫，內堵頭脫落的問題，同時克服了其它結構設計中采用的金屬套筒內置澆注料結構的堵頭結構中，金屬套筒的熱傳導造成設備在人孔附近鋼殼超溫的問題。該結構已運用到15萬噸/年合成氨、20萬噸/年合成氨，以及20萬噸/年甲醇裝置中，取得了良好的效果。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，包括內部設置有若干換熱管(2)的殼程筒體(1)以及分別與所述殼程筒體(1)兩端連接的進口管箱(3)和出口管箱(4)，在所述殼程筒體(1)兩端分別設置有帶有若干通孔的管板(5)，所述換熱管(2)兩端對應設置于通孔中， 其特征在于所述殼程筒體(1)通過Y型連接件(6 )分別與進口管箱(3 )和出口管箱(4 )的管箱筒體(7 )連接，所述Y型連接件(6 )的內支叉(6a)與其根部(6b )齊平，外支叉(6c )向外側擴大，所述Y型連接件(6)的根部(6b)與殼程筒體(1)連接，外支叉(6c)與管箱筒體 (7)連接，內支叉(6a)與管板(5)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于所述管板(5)厚度為25 30mm，其周邊與Y型連接件(6)的內支叉(6a)連接段為圓弧形。
3.根據(jù)權利要求2所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于在所述管板(5) 周邊的圓弧形段外表面設置有可高溫燒失的紙板(12)。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于所述管板(5)和管箱筒體(7)分別與Y型連接件(6)的連接點(8)在Y型連接件(6)圓弧區(qū)以外的直段上，或者在與所述圓弧相切的點上。
5.根據(jù)權利要求4所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于在所述進口管箱(3)—側的管板(5)表面設置有由輕質耐火澆注料澆注而成的耐火襯里(9a)，所述耐火襯里(9a)上設置有與管板(5)上通孔對應的孔。
6.根據(jù)權利要求5所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于在所述進口管箱(3)和出口管箱(4)內分別設置有至少兩層耐火澆注料結構，其中管箱的迎火面為由耐高溫、耐沖刷的重質澆注料澆注而成的耐火襯里(％)，非迎火面為由輕質澆注料澆注而成的隔熱襯里(14)，所述耐火襯里(9a)周邊與隔熱襯里(14)的內壁緊密貼合，套接在所述隔熱襯里(14)內的耐火襯里(9b) —端抵壓在管板(5)表面的耐火襯里(9a)的周邊端面上， 對管板(5 )表面的耐火襯里(9a )形成環(huán)狀支撐。
7.根據(jù)權利要求6所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于在所述耐火襯里 (9a)表面設置有屏蔽板(10)，所述屏蔽板(10)上設置有與耐火襯里(9a)上通孔對應的孔。
8.根據(jù)權利要求7所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于所述屏蔽板(10)為分片式結構，每片屏蔽板塊之間有間隙(15)，在所述屏蔽板(10)上、間隙(15)處設置有屏蔽壓板(16)，所述屏蔽壓板(16)與形成間隙(15)的兩片屏蔽板塊之中的任意一塊固定連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于在所述換熱管(2)靠近進口管箱(3)—端套接有金屬套管(11)，所述金屬套管(11)置于換熱管(2)內的一端呈喇叭口型，其另一端依次穿過對應管板(5)、耐火襯里(9a)和屏蔽板(10)，在所述金屬套管(11)上、耐火襯里(9a)與管板(5)之間和耐火襯里(9a)與屏蔽板(10)之間分別設置有支撐環(huán)(17)，所述每片屏蔽板塊有若干個固定點(18)，在所述固定點(18)處屏蔽板與金屬套管(11)上的支撐環(huán)(17)固定連接。
10.根據(jù)權利要求9所述的撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，其特征在于在所述金屬套管的支撐環(huán)(17)與換熱管(2)端部之間設置有由耐火纖維制成的隔離環(huán)(19)，金屬套管(11)在插入換熱管(2)的范圍內、金屬套管(11)與換熱管(2)之間設置有纖維紙的隔離層 (13)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種撓性薄管板型轉化氣廢熱鍋爐，包括內部設置有若干換熱管的殼程筒體以及分別與所述殼程筒體兩端連接的進口管箱和出口管箱，在所述殼程筒體兩端分別設置有帶有若干通孔的管板，所述換熱管兩端對應焊接連接于通孔中，所述殼程筒體通過Y型連接件分別與進口管箱和出口管箱的管箱筒體連接，所述Y型連接件的內支叉與其根部齊平，外支叉向外側擴大，所述Y型連接件的根部與殼程筒體連接，外支叉與管箱筒體連接，內支叉與管板連接。采用本發(fā)明的技術方案有效解決了現(xiàn)有技術存在的諸多問題，在復雜和惡劣工況條件下使用，具有安全、可靠和長周期使用等優(yōu)點。
文檔編號F22B1/18GK102183000SQ201110058830
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權日2011年3月11日
發(fā)明者晉虹, 沈結, 羅俊, 鄒紅 申請人:中國成達工程有限公司