一种卧式蒸汽过热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种卧式蒸汽过热器。它在壳程壳体(1)的内腔中自内向外水平设置有中心管(6)、内套筒(7)和外套筒(8)。中心管与内套筒之间形成内侧换热通道(9)，内套筒与外套筒之间形成外侧换热通道(10)，外套筒与壳程壳体之间形成流动通道。U型管入口管段(31)的主体位于外侧换热通道中，U型管返回管段(32)的主体位于内侧换热通道中。中心管与工艺气体进气管(15)相连，壳程壳体上设有工艺气体出口管(16)。管程壳体(2)上设有蒸汽入口管(17)。管程壳体内腔中在管板(5)的中部设有集汽室(12)，集汽室上设有过热蒸汽出口管。本实用新型专利技术主要用于石油炼制与化工行业中，以制取高温高压过热蒸汽。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种卧式蒸汽过热器
本技术涉及石油炼制与化工行业所用的一种卧式蒸汽过热器。
技术介绍
在石油炼制与化工行业中，常采用蒸汽过热器(立式或卧式)回收高温工艺气体(例如烃类气体)的余热，产生过热蒸汽(蒸汽指的是水蒸汽)；过热蒸汽可用于发电或作为工艺装置动力气源。由于工作条件苛刻，对蒸汽过热器的可靠性和安全性要求较高。现有的蒸汽过热器一般采用常规的U型管换热器，设有壳程壳体、管程壳体、管板、多根U型管。管程壳体的内腔中设有隔板；管板与管程壳体为整体部件，管板设于壳程壳体与管程壳体之间。U型管设于壳程壳体的内腔中；U型管入口与管板的U型管入口部分(半圆形)相连，U型管出口与管板的U型管出口部分(半圆形)相连。管程介质为工艺气体，壳程介质为蒸汽。管程壳体的内壁通常设置绝热衬里，壳程壳体的内壁因与蒸汽接触而不设置绝热衬里。上述的蒸汽过热器在高温高压条件下操作时(指换热后得到的过热蒸汽的温度在500℃以上、压力在10MPa以上，换热前工艺气体的温度在600℃以上、压力在1MPa以上)，存在着以下问题：(1)由于换热后得到的过热蒸汽和换热前的工艺气体分别在壳程壳体和管程壳体的内腔中，所以壳程壳体需要采用耐高温的高强钢材料(例如2.25CrMoV)制造，壁厚通常大于300毫米，从而需要用锻造方法制造。管程壳体通常可以使用普通的低合金钢(例如Q345R)板材制造。由于壳程壳体的尺寸远大于管程壳体的尺寸，蒸汽过热器的成本主要是由壳程壳体的成本决定的，因此上述蒸汽过热器的成本较高。(2)管板的U型管入口部分与U型管出口部分的温差较大(通常大于200℃)，使管板沿垂直于U型管入口部分与U型管出口部分的分界线(管板直径)的方向向两侧膨胀。管板以及管板与管程壳体连接处的热应力较大，易于发生强度破坏。还有一些与高温高压操作无关的问题是，在壳程壳体的内腔中，蒸汽与U型管中的工艺气体不是进行纯逆流换热，换热效果不够理想。换热后的蒸汽有时与换热前的蒸汽接触进行再次换热，会造成热损失。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种卧式蒸汽过热器，以解决现有的蒸汽过热器在高温高压条件下操作时所存在的因需要使用高强钢材料锻造制造壳程壳体而使蒸汽过热器的成本较高、管板以及管板与管程壳体连接处的热应力较大而易于发生强度破坏的问题，以及在壳程壳体的内腔中蒸汽与U型管中的工艺气体不是进行纯逆流换热而使换热效果不够理想等问题。为解决上述问题，本技术采用的技术方案是：一种卧式蒸汽过热器，设有壳程壳体、管程壳体、管板和U型管，管板与管程壳体为整体部件，管板设于壳程壳体与管程壳体之间，U型管设于壳程壳体的内腔中，U型管入口和出口与管板相连，U型管入口与管程壳体的内腔相通，壳程壳体的一端与管程壳体的一端通过法兰连接，另一端为壳程封头，其特征在于：壳程壳体的内腔中自内向外水平设置有中心管、内套筒和外套筒，内套筒的一端与管板相连，外套筒靠近壳程封头的一端至中心管靠近壳程封头的部分设有内封头，中心管与内套筒之间形成内侧换热通道，内套筒与外套筒之间形成外侧换热通道，外套筒与壳程壳体之间形成流动通道，中心管与内侧换热通道在靠近管板的一端相通，内侧换热通道与外侧换热通道在靠近U型管尾端的一端相通，外侧换热通道与流动通道在靠近管板的一端相通，流动通道的另一端与壳程壳体的内腔在靠近壳程封头的部分相通，U型管入口管段的主体位于外侧换热通道中，U型管返回管段的主体位于内侧换热通道中，中心管在靠近壳程封头的部分与工艺气体进气管相连，并设有调节阀，壳程壳体上设有工艺气体出口管，管程壳体上设有蒸汽入口管，管程壳体的内腔中，在管板的中部设有集汽室，U型管出口与集汽室相通，集汽室上设有过热蒸汽出口管，通往管程壳体的外部。采用本技术，具有如下的有益效果：(1)操作过程中，管程介质为蒸汽、壳程介质为工艺气体。换热前的工艺气体进入中心管，再在内侧换热通道和外侧换热通道中与U型管中的蒸汽换热，不与壳程壳体接触；只有温度较低的换热后的工艺气体才与壳程壳体接触。另一方面，换热后的蒸汽进入集汽室，再通过过热蒸汽出口管排出，不与管程壳体接触；只有温度较低的换热前的蒸汽才与管程壳体接触。因此，壳程壳体和管程壳体都只需要使用普通的低合金钢即可制造。壳程壳体的壁厚通常不超过50毫米，管程壳体的壁厚通常不超过200毫米，均能使用板材制造，不必采用锻造；壳程壳体内壁在正常操作情况下不必为防止与工艺气体接触而设置绝热衬里，管程壳体内壁因与蒸汽接触而不设置绝热衬里。本技术相对于现有蒸汽过热器所增加的中心管、内套筒、外套筒、内封头、工艺气体进气管、集汽室的壳体、过热蒸汽出口管等部件，因承受的压差较小，所以可使用不锈钢板材或管材制造；其厚度较薄(通常不超过20毫米)、重量较小，使材料与制造的总体费用较低。即使需要在一些部件的表面涂敷隔热涂料(详见本技术说明书具体实施方式部分的说明)，费用也是较低的。以上因素，使本技术卧式蒸汽过热器的成本较低。(2)在集汽室所在的管板中部为U型管出口部分、温度较高，围绕U型管出口部分的管板其余部分为U型管入口部分、温度较低。尽管两部分的温差较大，但由于管板温度沿径向呈辐射状降低，管板在360度方向上沿径向均匀膨胀，从而能够有效地降低管板以及管板与管程壳体连接处的热应力，避免发生强度破坏，保证卧式蒸汽过热器安全可靠地运行。(3)U型管入口管段中的蒸汽与外侧换热通道中的工艺气体、U型管返回管段中的蒸汽与内侧换热通道中的工艺气体，均是进行纯逆流换热，换热效果比较理想。(4)蒸汽由管程壳体的内腔进入U型管，在U型管中流动并与工艺气体换热，换热后的蒸汽进入集汽室，最后从过热蒸汽出口管流出。因此，换热后的蒸汽不与换热前的蒸汽进行再次换热，避免了热损失。工艺气体从工艺气体进气管进入中心管，之后依次进入内侧换热通道、外侧换热通道，与U型管中的蒸汽进行换热。换热后的工艺气体进入流动通道、壳程壳体内腔靠近壳程封头的部分，最后从工艺气体出口管流出。因此，各通道中的工艺气体不与其它通道或中心管中的工艺气体换热，工艺气体仅与U型管中的蒸汽进行纯逆流换热，能实现高效换热。本技术主要用于石油炼制与化工行业中，以制取高温高压过热蒸汽。下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本技术要求保护的范围。附图说明图1是本技术卧式蒸汽过热器的结构示意图。图2是图1中的A—A剖视图(放大)。图3是图1中的B—B剖视图(放大)。图1至图3中，相同附图标记表示相同的技术特征。图2和图3中的小圆表示U型管，图2中未示出管程法兰和壳程法兰，图3中未示出壳程入口管、工艺气体进气管和工艺气体出口管等部件。图1中，以空心箭头表示蒸汽的流动方向，实心箭头表示工艺气体的流动方向。具体实施方式参见图1、图2和图3，本技术的卧式蒸汽过热器设有壳程壳体1、管程壳体2、管板5和U型管，壳程壳体1、管程壳体2和U型管水平设置。管板5与管程壳体2为整体部件(锻造或焊接)，管板5设于壳程壳体1与管程壳体2之间。U型管设于壳程壳体1的内腔中，U型管入口和出口与管板5相连，U型管入口与管程壳体2的内腔相通。壳程壳体1的一端与管程壳体2的一端通过壳程法兰18和管程法兰19连接，另一端为壳程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卧式蒸汽过热器，设有壳程壳体(1)、管程壳体(2)、管板(5)和U型管，管板(5)与管程壳体(2)为整体部件，管板(5)设于壳程壳体(1)与管程壳体(2)之间，U型管设于壳程壳体(1)的内腔中，U型管入口和出口与管板(5)相连，U型管入口与管程壳体(2)的内腔相通，壳程壳体(1)的一端与管程壳体(2)的一端通过法兰连接，另一端为壳程封头，其特征在于：壳程壳体(1)的内腔中自内向外水平设置有中心管(6)、内套筒(7)和外套筒(8)，内套筒(7)的一端与管板(5)相连，外套筒(8)靠近壳程封头的一端至中心管(6)靠近壳程封头的部分设有内封头(4)，中心管(6)与内套筒(7)之间形成内侧换热通道(9)，内套筒(7)与外套筒(8)之间形成外侧换热通道(10)，外套筒(8)与壳程壳体(1)之间形成流动通道(11)，中心管(6)与内侧换热通道(9)在靠近管板(5)的一端相通，内侧换热通道(9)与外侧换热通道(10)在靠近U型管尾端的一端相通，外侧换热通道(10)与流动通道(11)在靠近管板(5)的一端相通，流动通道(11)的另一端与壳程壳体(1)的内腔在靠近壳程封头的部分相通，U型管入口管段(31)的主体位于外侧换热通道(10)中，U型管返回管段(32)的主体位于内侧换热通道(9)中，中心管(6)在靠近壳程封头的部分与工艺气体进气管(15)相连，并设有调节阀(23)，壳程壳体(1)上设有工艺气体出口管(16)，管程壳体(2)上设有蒸汽入口管(17)，管程壳体(2)的内腔中，在管板(5)的中部设有集汽室(12)，U型管出口与集汽室(12)相通，集汽室(12)上设有过热蒸汽出口管(13)，通往管程壳体(2)的外部。...

【技术特征摘要】
1.一种卧式蒸汽过热器，设有壳程壳体(1)、管程壳体(2)、管板(5)和U型管，管板(5)与管程壳体(2)为整体部件，管板(5)设于壳程壳体(1)与管程壳体(2)之间，U型管设于壳程壳体(1)的内腔中，U型管入口和出口与管板(5)相连，U型管入口与管程壳体(2)的内腔相通，壳程壳体(1)的一端与管程壳体(2)的一端通过法兰连接，另一端为壳程封头，其特征在于：壳程壳体(1)的内腔中自内向外水平设置有中心管(6)、内套筒(7)和外套筒(8)，内套筒(7)的一端与管板(5)相连，外套筒(8)靠近壳程封头的一端至中心管(6)靠近壳程封头的部分设有内封头(4)，中心管(6)与内套筒(7)之间形成内侧换热通道(9)，内套筒(7)与外套筒(8)之间形成外侧换热通道(10)，外套筒(8)与壳程壳体(1)之间形成流动通道(11)，中心管(6)与内侧换热通道(9)在靠近管板(5)的一端相通，内侧换热通道(9)与外侧换热通道(10)在靠近U型管尾端的一端相通，外侧换热通道(10)与流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国信，许超洋，陈奎显，李淑清，
申请(专利权)人：中石化洛阳工程有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41