淬火冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】淬火冷卻系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種具有在專利權(quán)利要求1的前序中描述的特征的淬火冷卻系統(tǒng)。
[0002]在一些用于生產(chǎn)乙烯的工廠中，裂化爐被用于兩級(jí)冷卻系統(tǒng)。通常在這里提供沿垂直方向布置的雙管熱交換器作為初次淬火冷卻器，并且提供傳統(tǒng)的沿垂直方向或沿水平方向布置的管束熱交換器作為二次淬火冷卻器。
[0003]這種管束熱交換器被用作用于迅速地冷卻來自裂化爐或化學(xué)工廠反應(yīng)器的反應(yīng)氣體的工業(yè)廢氣余熱鍋爐，同時(shí)產(chǎn)生高壓蒸汽作為去除產(chǎn)生的熱量的冷卻介質(zhì)。
[0004]從EPO 417 428 BI知道管束熱交換器，在該熱交換器中，至少一個(gè)管束由殼體包圍，形成內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間被形成在兩個(gè)管板之間，所述兩個(gè)管板被布置在彼此分隔開的位置，其中在管板的兩側(cè)分別支撐管束的管。管板被布置在氣體入口側(cè)，敞開的分叉口以同心方式包圍管和平行的冷卻通道，所述管和平行的冷卻通道彼此連接并且冷卻介質(zhì)流經(jīng)所述管和平行的冷卻通道。
[0005]另外，從WO01/48434 Al知道管束熱交換器，該熱交換器具有:殼體，處于壓力之下;和下管板，使殼體的內(nèi)部空間與用于將要被冷卻的流體的進(jìn)入的入口分配器分離。下管板具有用于流體的通道，并且清潔通道被沿側(cè)向布置為接近管板的內(nèi)表面以連接到殼體的外部，并且所述清潔通道旨在通過該殼體插入裝置以便在管束的底部清潔管板。還可存在接近板表面的檢查通道以用于將要被清潔的區(qū)域的目視檢查。
[0006]這種淬火冷卻系統(tǒng)的典型布置被示意性地示出在圖1和圖2中。在示出的視圖中，初次淬火冷卻器總是被設(shè)計(jì)為位于垂直位置的雙管熱交換器，而用作二次淬火冷卻器的管束熱交換器一次根據(jù)圖1被布置在水平位置并且另一次根據(jù)圖2A和2B在用于氣體入口和氣體出口的兩個(gè)不同裝置中被布置在垂直位置。
[0007]為布置在較高位置的公共蒸汽鼓服務(wù)的兩個(gè)不同的初次淬火冷卻器和二次淬火冷卻器的布置是與裂化爐的燃燒室連接的優(yōu)選實(shí)施例。淬火冷卻器在多數(shù)情況下被布置在裂化爐的輻射段上方。
[0008]在沿垂直方向布置的二次淬火冷卻器(其中根據(jù)圖2A位于氣體入口或根據(jù)圖2B位于氣體出口的管板代表水系統(tǒng)中的最低點(diǎn))的情況下，管板上方的水流的高速是非常決定性的以便避免針對(duì)管板的不良影響。例如，由于作為腐蝕的結(jié)果的沉積物以及由于作為管板上的固體顆粒的沉淀的結(jié)果的過熱而發(fā)生這種影響。
[0009]尤其在例如用于乙烯生產(chǎn)的這種工廠的啟動(dòng)期間，小的固體顆粒經(jīng)常進(jìn)入淬火冷卻器的水回路的水。另外，管板、管和殼體的水側(cè)金屬表面產(chǎn)生一層磁石或Fe304。磁石層保護(hù)管板的鋼，并且它總是緩慢地在操作溫度從金屬表面自己再生，同時(shí)包括磁石的少量的顆粒被釋放到水中。
[0010]除了水流的高速之外，很重要地，將管板上方離開管板的敏感區(qū)域(例如，具有最高熱通量的管板的中間)的水流引導(dǎo)至能夠采用有效排出的區(qū)域。
[0011]二次淬火冷卻器的管板設(shè)計(jì)被設(shè)計(jì)為所謂的薄膜設(shè)計(jì)，并且包括具有大約25_的厚度的薄板。淬火冷卻器的束管被焊接到該薄板上。
[0012]沒有裝置被布置在該板上以引導(dǎo)氣體入口或氣體出口的管板上方的水流。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有介質(zhì)流裝置的淬火冷卻系統(tǒng)，其中在氣體入口側(cè)或氣體出口側(cè)的管板上方引導(dǎo)介質(zhì)流，從而根據(jù)二次淬火冷卻器的連接，防止形成沉積物。另一目的在于提供一種氣體入口側(cè)或氣體出口側(cè)的管板上的介質(zhì)流裝置的入口，通過該入口，能夠檢查管板并且根據(jù)該檢查以簡(jiǎn)單的方式清潔管板。
[0014]該基本目的由一種淬火冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該淬火冷卻系統(tǒng)具有初次淬火冷卻器作為雙管熱交換器并且具有管束熱交換器作為二次淬火冷卻器，二次淬火冷卻器具有至少一個(gè)管束，其中管束由殼體包圍，形成殼體空間，殼體空間被形成在布置在彼此分隔開的位置的兩個(gè)管板之間，在所述管板之間，在管板中在兩側(cè)支撐管束的束管。在氣體入口側(cè)或氣體出口側(cè)的管板被設(shè)計(jì)為具有束管的薄膜設(shè)計(jì)的薄管板。薄管板具有平行的冷卻通道，所述平行的冷卻通道彼此連接，并且冷卻介質(zhì)流經(jīng)所述平行的冷卻通道。冷卻通道被設(shè)計(jì)以隧道分布，并且冷卻通道在薄管板上被布置為管板。以隧道分布設(shè)計(jì)的冷卻通道具有矩形隧道幾何形狀。具有隧道幾何形狀的冷卻通道由下面的部件形成:薄管板，使氣體側(cè)與水/蒸汽側(cè)分離并且連接到環(huán)形凸緣，環(huán)形凸緣連接到包圍的管板的殼體;平行的腹板，被布置在管板上，連接到管板，并且使個(gè)體水/蒸汽流彼此分離;和護(hù)板，具有用于束管的開口，并且護(hù)板連接到腹板并且在冷卻通道的隧道分布中限定水/蒸汽流，并且除了預(yù)定百分比之外，防止水/蒸汽流漏出到由包圍的管束的殼體包圍的殼體空間中。在被設(shè)計(jì)以隧道分布的冷卻通道導(dǎo)致沿冷卻通道的排出孔的方向的來自進(jìn)入孔的明確定向的流。
[0015]以下情況證明是特別有益的:按照形成在排出孔和護(hù)板的垂直線之間的預(yù)定角度α，以隧道分布的至少兩個(gè)各冷卻通道由于從進(jìn)入孔到排出孔的隧道高度的連續(xù)減小而顯示出冷卻通道或隧道的橫截面的變化。
[0016]另外，以下情況證明是有益的:形成在冷卻通道的排出孔和護(hù)板的垂直線之間的所述預(yù)定角度α處于大于/等于90°至110°的范圍中，因?yàn)樵摻嵌热Q于將要被冷卻的管板的預(yù)定區(qū)域上方的必要的流動(dòng)的速度的預(yù)定增加。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)的另一設(shè)計(jì)中，以下情況必須被視為另一優(yōu)點(diǎn):檢查或清潔噴嘴被布置，彼此相對(duì)并且在連接到殼體的環(huán)形凸緣的外表面?zhèn)仍谝运淼婪植嫉睦鋮s通道的水平平齊，并且檢查或清潔噴嘴經(jīng)環(huán)形凸緣中的孔與以隧道分布的冷卻通道連通。
[0018]另外，發(fā)現(xiàn)以下情況是有益的:與冷卻通道關(guān)聯(lián)并且被布置為彼此相對(duì)并且在環(huán)形凸緣上平齊的檢查或清潔噴嘴裝備有蓋，并且布置為彼此相對(duì)的各檢查或清潔噴嘴的這些蓋或個(gè)體蓋被以可去除方式布置為用于以隧道分布的冷卻通道的區(qū)域中的束管的水側(cè)維護(hù)或檢查的孔。
[0019]另外，在根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)以下情況是有益的:各個(gè)相對(duì)的檢查或清潔噴嘴的這些蓋或個(gè)體蓋被以可去除方式布置為用于利用噴水器清除以隧道分布的冷卻通道的區(qū)域中的已有沉積物的孔。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)以下情況是有益的:與冷卻通道關(guān)聯(lián)并且被布置為彼此相對(duì)并且在環(huán)形凸緣上平齊的檢查或清潔噴嘴經(jīng)環(huán)形凸緣中的孔并且經(jīng)作為環(huán)形凸緣上的孔的繼續(xù)部分的焊接排出管在以隧道分布的冷卻通道的水平與布置在一側(cè)的鍋爐排出箱連通。
[0021]另外，以下情況尤其是有益的:檢查或清潔噴嘴被布置在鍋爐排出箱的外側(cè)，所述外側(cè)與排出管相對(duì)。
[0022]如果淬火冷卻系統(tǒng)具有鍋爐排出箱，則有益地，檢查或清潔噴嘴被直接布置在環(huán)形凸緣上，與布置鍋爐排出箱的一側(cè)相對(duì)。
[0023]優(yōu)選的隧道流設(shè)計(jì)確保在氣體入口側(cè)或氣體出口側(cè)的管板上方的介質(zhì)流的高速。因?yàn)榻橘|(zhì)流的高速，固體顆粒原則上不能沉淀在管板上。由于基本上不發(fā)生管板上的固體顆粒的沉淀，所以不能產(chǎn)生管板的過熱和熱水腐蝕。
[0024]隧道流分布具有兩個(gè)決定性特征。首先，因?yàn)橥ㄟ^有益的隧道流分布產(chǎn)生的介質(zhì)流的高速，固體顆?；旧喜怀恋恚⑶移浯?，由于提供引導(dǎo)的強(qiáng)冷卻，不產(chǎn)生管板的過熱并且因此不產(chǎn)生熱水腐蝕。隧道流分布確保通向沿垂直方向布置的二次淬火冷卻器的氣體入口側(cè)或氣體出口側(cè)的管板的連續(xù)而均勻的水流并且確保沿著該管板的連續(xù)而均勻的水流，并且基本上防止固體顆粒和污泥在水側(cè)沉淀。
[0025]由于各管板上的有益的隧道流分布的實(shí)施例，淬火冷卻系統(tǒng)的使用期限和可靠性以這種方式顯著增加。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，有益地允許確保在蓋被去除的情況下經(jīng)檢查和清潔噴嘴連續(xù)進(jìn)入布置在管板上的每個(gè)冷卻通道，以使得能夠隨后通過從兩側(cè)或僅從一側(cè)在高壓下引入水作為優(yōu)選介質(zhì)來清潔所述冷卻通道。排出的水總是優(yōu)選地經(jīng)排出管在相對(duì)側(cè)離開冷卻通道，并且進(jìn)入提供的鍋爐排出箱中。
[0027]基于示例性實(shí)施例在附圖中示出本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)并且將在以下更詳細(xì)地描述本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，
[0028]圖1顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有垂直布置的初次淬火冷卻器并且具有水平布置的二次淬火冷卻器的淬火冷卻系統(tǒng)；
[0029]圖2A顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與圖1中的裝置類似的裝置，該裝置具有垂直布置的初次淬火冷卻器并且具有垂直布置的二次淬火冷卻器，氣體入口被布置在下端；
[0030]圖2B顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的與圖2A中的裝置類似的裝置，該裝置具有垂直布置的二次淬火冷卻器，氣體入口被布置在上端；
[0031]圖3在頂視圖中以較小比例顯示根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)，該淬火冷卻系統(tǒng)具有在管板上方較短距離處切割的剖視圖中的二次淬火冷卻器的薄管板上的以隧道分布設(shè)計(jì)的冷卻通道；
[0032]圖4A以沿著線A-A的剖視圖顯示具有根據(jù)圖3的以隧道分布的冷卻通道的設(shè)計(jì)的根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)；
[0033]圖4B以沿著線B-B的剖視圖顯示具有根據(jù)圖3的以隧道分布的冷卻通道的設(shè)計(jì)的根據(jù)本發(fā)明的淬火冷卻系統(tǒng)；
[0034]圖5以較大比例顯示根據(jù)圖4A的細(xì)節(jié)X;
[0035]圖6顯示