一種臥式蒸汽過熱器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種臥式蒸汽過熱器。它在殼程殼體(1)的內腔中自內向外水平設置有中心管(6)、內套筒(7)和外套筒(8)。中心管與內套筒之間形成內側換熱通道(9)，內套筒與外套筒之間形成外側換熱通道(10)，外套筒與殼程殼體之間形成流動通道。U型管入口管段(31)的主體位于外側換熱通道中，U型管返回管段(32)的主體位于內側換熱通道中。中心管與工藝氣體進氣管(15)相連，殼程殼體上設有工藝氣體出口管(16)。管程殼體(2)上設有蒸汽入口管(17)。管程殼體內腔中在管板(5)的中部設有集汽室(12)，集汽室上設有過熱蒸汽出口管。本實用新型專利技術主要用于石油煉制與化工行業中，以制取高溫高壓過熱蒸汽。

Horizontal steam superheater

The utility model discloses a horizontal steam superheater. A central tube (6), an inner sleeve (7) and an outer sleeve (8) are arranged in the inner cavity of the shell body (1) from the inside to the outside. An inner heat exchange passage (9) is formed between the central tube and the inner sleeve, an outer heat exchange passage (10) is formed between the inner sleeve and the outer cylinder, and a flow passage is formed between the outer sleeve and the shell of the shell. The main body of the U pipe inlet pipe section (31) is located in the outer heat exchange channel, and the main body of the U type return pipe section (32) is located in the inner heat exchange channel. The central pipe is connected with the process gas inlet pipe (15), and the shell of the shell is provided with a process gas outlet pipe (16). A steam inlet pipe (17) is provided on the tube housing (2). A steam collecting chamber (12) is arranged at the middle of the tube plate (5) in the inner cavity of the pipe shell, and the superheated steam outlet pipe is arranged on the steam collecting chamber. The utility model is mainly used in the petroleum refining and chemical industries to prepare high temperature and high pressure superheated steam.

【技術實現步驟摘要】
一種臥式蒸汽過熱器
本技術涉及石油煉制與化工行業所用的一種臥式蒸汽過熱器。
技術介紹
在石油煉制與化工行業中，常采用蒸汽過熱器(立式或臥式)回收高溫工藝氣體(例如烴類氣體)的余熱，產生過熱蒸汽(蒸汽指的是水蒸汽)；過熱蒸汽可用于發電或作為工藝裝置動力氣源。由于工作條件苛刻，對蒸汽過熱器的可靠性和安全性要求較高?，F有的蒸汽過熱器一般采用常規的U型管換熱器，設有殼程殼體、管程殼體、管板、多根U型管。管程殼體的內腔中設有隔板；管板與管程殼體為整體部件，管板設于殼程殼體與管程殼體之間。U型管設于殼程殼體的內腔中；U型管入口與管板的U型管入口部分(半圓形)相連，U型管出口與管板的U型管出口部分(半圓形)相連。管程介質為工藝氣體，殼程介質為蒸汽。管程殼體的內壁通常設置絕熱襯里，殼程殼體的內壁因與蒸汽接觸而不設置絕熱襯里。上述的蒸汽過熱器在高溫高壓條件下操作時(指換熱后得到的過熱蒸汽的溫度在500℃以上、壓力在10MPa以上，換熱前工藝氣體的溫度在600℃以上、壓力在1MPa以上)，存在著以下問題：(1)由于換熱后得到的過熱蒸汽和換熱前的工藝氣體分別在殼程殼體和管程殼體的內腔中，所以殼程殼體需要采用耐高溫的高強鋼材料(例如2.25CrMoV)制造，壁厚通常大于300毫米，從而需要用鍛造方法制造。管程殼體通常可以使用普通的低合金鋼(例如Q345R)板材制造。由于殼程殼體的尺寸遠大于管程殼體的尺寸，蒸汽過熱器的成本主要是由殼程殼體的成本決定的，因此上述蒸汽過熱器的成本較高。(2)管板的U型管入口部分與U型管出口部分的溫差較大(通常大于200℃)，使管板沿垂直于U型管入口部分與U型管出口部分的分界線(管板直徑)的方向向兩側膨脹。管板以及管板與管程殼體連接處的熱應力較大，易于發生強度破壞。還有一些與高溫高壓操作無關的問題是，在殼程殼體的內腔中，蒸汽與U型管中的工藝氣體不是進行純逆流換熱，換熱效果不夠理想。換熱后的蒸汽有時與換熱前的蒸汽接觸進行再次換熱，會造成熱損失。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種臥式蒸汽過熱器，以解決現有的蒸汽過熱器在高溫高壓條件下操作時所存在的因需要使用高強鋼材料鍛造制造殼程殼體而使蒸汽過熱器的成本較高、管板以及管板與管程殼體連接處的熱應力較大而易于發生強度破壞的問題，以及在殼程殼體的內腔中蒸汽與U型管中的工藝氣體不是進行純逆流換熱而使換熱效果不夠理想等問題。為解決上述問題，本技術采用的技術方案是：一種臥式蒸汽過熱器，設有殼程殼體、管程殼體、管板和U型管，管板與管程殼體為整體部件，管板設于殼程殼體與管程殼體之間，U型管設于殼程殼體的內腔中，U型管入口和出口與管板相連，U型管入口與管程殼體的內腔相通，殼程殼體的一端與管程殼體的一端通過法蘭連接，另一端為殼程封頭，其特征在于：殼程殼體的內腔中自內向外水平設置有中心管、內套筒和外套筒，內套筒的一端與管板相連，外套筒靠近殼程封頭的一端至中心管靠近殼程封頭的部分設有內封頭，中心管與內套筒之間形成內側換熱通道，內套筒與外套筒之間形成外側換熱通道，外套筒與殼程殼體之間形成流動通道，中心管與內側換熱通道在靠近管板的一端相通，內側換熱通道與外側換熱通道在靠近U型管尾端的一端相通，外側換熱通道與流動通道在靠近管板的一端相通，流動通道的另一端與殼程殼體的內腔在靠近殼程封頭的部分相通，U型管入口管段的主體位于外側換熱通道中，U型管返回管段的主體位于內側換熱通道中，中心管在靠近殼程封頭的部分與工藝氣體進氣管相連，并設有調節閥，殼程殼體上設有工藝氣體出口管，管程殼體上設有蒸汽入口管，管程殼體的內腔中，在管板的中部設有集汽室，U型管出口與集汽室相通，集汽室上設有過熱蒸汽出口管，通往管程殼體的外部。采用本技術，具有如下的有益效果：(1)操作過程中，管程介質為蒸汽、殼程介質為工藝氣體。換熱前的工藝氣體進入中心管，再在內側換熱通道和外側換熱通道中與U型管中的蒸汽換熱，不與殼程殼體接觸；只有溫度較低的換熱后的工藝氣體才與殼程殼體接觸。另一方面，換熱后的蒸汽進入集汽室，再通過過熱蒸汽出口管排出，不與管程殼體接觸；只有溫度較低的換熱前的蒸汽才與管程殼體接觸。因此，殼程殼體和管程殼體都只需要使用普通的低合金鋼即可制造。殼程殼體的壁厚通常不超過50毫米，管程殼體的壁厚通常不超過200毫米，均能使用板材制造，不必采用鍛造；殼程殼體內壁在正常操作情況下不必為防止與工藝氣體接觸而設置絕熱襯里，管程殼體內壁因與蒸汽接觸而不設置絕熱襯里。本技術相對于現有蒸汽過熱器所增加的中心管、內套筒、外套筒、內封頭、工藝氣體進氣管、集汽室的殼體、過熱蒸汽出口管等部件，因承受的壓差較小，所以可使用不銹鋼板材或管材制造；其厚度較薄(通常不超過20毫米)、重量較小，使材料與制造的總體費用較低。即使需要在一些部件的表面涂敷隔熱涂料(詳見本技術說明書具體實施方式部分的說明)，費用也是較低的。以上因素，使本技術臥式蒸汽過熱器的成本較低。(2)在集汽室所在的管板中部為U型管出口部分、溫度較高，圍繞U型管出口部分的管板其余部分為U型管入口部分、溫度較低。盡管兩部分的溫差較大，但由于管板溫度沿徑向呈輻射狀降低，管板在360度方向上沿徑向均勻膨脹，從而能夠有效地降低管板以及管板與管程殼體連接處的熱應力，避免發生強度破壞，保證臥式蒸汽過熱器安全可靠地運行。(3)U型管入口管段中的蒸汽與外側換熱通道中的工藝氣體、U型管返回管段中的蒸汽與內側換熱通道中的工藝氣體，均是進行純逆流換熱，換熱效果比較理想。(4)蒸汽由管程殼體的內腔進入U型管，在U型管中流動并與工藝氣體換熱，換熱后的蒸汽進入集汽室，最后從過熱蒸汽出口管流出。因此，換熱后的蒸汽不與換熱前的蒸汽進行再次換熱，避免了熱損失。工藝氣體從工藝氣體進氣管進入中心管，之后依次進入內側換熱通道、外側換熱通道，與U型管中的蒸汽進行換熱。換熱后的工藝氣體進入流動通道、殼程殼體內腔靠近殼程封頭的部分，最后從工藝氣體出口管流出。因此，各通道中的工藝氣體不與其它通道或中心管中的工藝氣體換熱，工藝氣體僅與U型管中的蒸汽進行純逆流換熱，能實現高效換熱。本技術主要用于石油煉制與化工行業中，以制取高溫高壓過熱蒸汽。下面結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細的說明。附圖和具體實施方式并不限制本技術要求保護的范圍。附圖說明圖1是本技術臥式蒸汽過熱器的結構示意圖。圖2是圖1中的A—A剖視圖(放大)。圖3是圖1中的B—B剖視圖(放大)。圖1至圖3中，相同附圖標記表示相同的技術特征。圖2和圖3中的小圓表示U型管，圖2中未示出管程法蘭和殼程法蘭，圖3中未示出殼程入口管、工藝氣體進氣管和工藝氣體出口管等部件。圖1中，以空心箭頭表示蒸汽的流動方向，實心箭頭表示工藝氣體的流動方向。具體實施方式參見圖1、圖2和圖3，本技術的臥式蒸汽過熱器設有殼程殼體1、管程殼體2、管板5和U型管，殼程殼體1、管程殼體2和U型管水平設置。管板5與管程殼體2為整體部件(鍛造或焊接)，管板5設于殼程殼體1與管程殼體2之間。U型管設于殼程殼體1的內腔中，U型管入口和出口與管板5相連，U型管入口與管程殼體2的內腔相通。殼程殼體1的一端與管程殼體2的一端通過殼程法蘭18和管程法蘭19連接，另一端為殼程本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種臥式蒸汽過熱器，設有殼程殼體(1)、管程殼體(2)、管板(5)和U型管，管板(5)與管程殼體(2)為整體部件，管板(5)設于殼程殼體(1)與管程殼體(2)之間，U型管設于殼程殼體(1)的內腔中，U型管入口和出口與管板(5)相連，U型管入口與管程殼體(2)的內腔相通，殼程殼體(1)的一端與管程殼體(2)的一端通過法蘭連接，另一端為殼程封頭，其特征在于：殼程殼體(1)的內腔中自內向外水平設置有中心管(6)、內套筒(7)和外套筒(8)，內套筒(7)的一端與管板(5)相連，外套筒(8)靠近殼程封頭的一端至中心管(6)靠近殼程封頭的部分設有內封頭(4)，中心管(6)與內套筒(7)之間形成內側換熱通道(9)，內套筒(7)與外套筒(8)之間形成外側換熱通道(10)，外套筒(8)與殼程殼體(1)之間形成流動通道(11)，中心管(6)與內側換熱通道(9)在靠近管板(5)的一端相通，內側換熱通道(9)與外側換熱通道(10)在靠近U型管尾端的一端相通，外側換熱通道(10)與流動通道(11)在靠近管板(5)的一端相通，流動通道(11)的另一端與殼程殼體(1)的內腔在靠近殼程封頭的部分相通，U型管入口管段(31)的主體位于外側換熱通道(10)中，U型管返回管段(32)的主體位于內側換熱通道(9)中，中心管(6)在靠近殼程封頭的部分與工藝氣體進氣管(15)相連，并設有調節閥(23)，殼程殼體(1)上設有工藝氣體出口管(16)，管程殼體(2)上設有蒸汽入口管(17)，管程殼體(2)的內腔中，在管板(5)的中部設有集汽室(12)，U型管出口與集汽室(12)相通，集汽室(12)上設有過熱蒸汽出口管(13)，通往管程殼體(2)的外部。...

【技術特征摘要】
1.一種臥式蒸汽過熱器，設有殼程殼體(1)、管程殼體(2)、管板(5)和U型管，管板(5)與管程殼體(2)為整體部件，管板(5)設于殼程殼體(1)與管程殼體(2)之間，U型管設于殼程殼體(1)的內腔中，U型管入口和出口與管板(5)相連，U型管入口與管程殼體(2)的內腔相通，殼程殼體(1)的一端與管程殼體(2)的一端通過法蘭連接，另一端為殼程封頭，其特征在于：殼程殼體(1)的內腔中自內向外水平設置有中心管(6)、內套筒(7)和外套筒(8)，內套筒(7)的一端與管板(5)相連，外套筒(8)靠近殼程封頭的一端至中心管(6)靠近殼程封頭的部分設有內封頭(4)，中心管(6)與內套筒(7)之間形成內側換熱通道(9)，內套筒(7)與外套筒(8)之間形成外側換熱通道(10)，外套筒(8)與殼程殼體(1)之間形成流動通道(11)，中心管(6)與內側換熱通道(9)在靠近管板(5)的一端相通，內側換熱通道(9)與外側換熱通道(10)在靠近U型管尾端的一端相通，外側換熱通道(10)與流...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張國信，許超洋，陳奎顯，李淑清，
申請(專利權)人：中石化洛陽工程有限公司，中石化煉化工程集團股份有限公司，
類型：新型
國別省市：河南,41