專利名稱：一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化工生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及一種能日產(chǎn)500噸的雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)雙加壓法硝酸裝置的單套最大生產(chǎn)能力為日產(chǎn)300噸規(guī)模的裝置，其氨 氧化爐為硝酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，在反應(yīng)中氧化爐內(nèi)既需要適當(dāng)?shù)臏囟纫跃S持反應(yīng)的連續(xù) 運(yùn)行，同時(shí)也必須有效控制爐內(nèi)溫度，過高的溫度首先會縮短設(shè)備壽命甚至損壞設(shè)備，同時(shí) 高溫下鉬金網(wǎng)觸媒的支撐機(jī)構(gòu)容易變形影響鉬金網(wǎng)的使用壽命，大大增加生產(chǎn)成本。而在 現(xiàn)有氧化爐中其主要換熱降溫設(shè)備為廢熱鍋爐，現(xiàn)有的廢熱鍋爐無法充分地利用多余的反 應(yīng)熱，使?fàn)t內(nèi)溫度過高，鉬金網(wǎng)壽命短，氧化氨氣體出口溫度過高，同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)對其他 機(jī)組所需過熱蒸汽的供給。同時(shí)，現(xiàn)有氧化爐換熱設(shè)備換熱效率不高，也帶來了設(shè)備耗能 大，既提高了成本，也不符合環(huán)保節(jié)能的技術(shù)和社會發(fā)展方向；另外，一般容器設(shè)計(jì)在高溫 時(shí)，其殼體內(nèi)壁基本上采用內(nèi)襯隔熱保溫材料的方法來降低殼體壁的壁溫，其對殼體的隔 熱效果不佳，無法有效地使殼體壁溫控制在殼體材料允許的工作溫度以內(nèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型目的在于提供一種雙加壓法硝酸生產(chǎn) 用新型氧化爐，其能更有效地利用多余反應(yīng)熱、延長設(shè)備材料壽命、降低成本，環(huán)保節(jié)能。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，包括殼體、殼體 內(nèi)壁的隔熱層，所述隔熱層由多組靠近殼體內(nèi)壁的通水的壁管組構(gòu)成，所述壁管組為無縫 鋼管彎制的盤管，所述每組壁管組的進(jìn)出口引管均連接到氧化爐外的相應(yīng)匯管上。更進(jìn)一步地，所述殼體由上中下三段組成，其中中下段殼體設(shè)有所述壁管組，中段 殼體的壁管組其進(jìn)出口引管連接到進(jìn)口匯管和出口匯管上，下段殼體的壁管組其進(jìn)出口引 管連接到水蒸發(fā)器進(jìn)、出口匯管以及蒸汽過熱器進(jìn)、出口匯管。作為優(yōu)選，還包括設(shè)于殼體內(nèi)的熱交換器，所述熱交換器為多層盤管構(gòu)成的盤管 組，每層盤管其結(jié)構(gòu)均為無縫管按等間距螺旋線方式盤繞制作而成的水平盤管，在各層盤 管上分別抽出數(shù)量不等的進(jìn)出口引管，并連接到氧化爐外的水蒸發(fā)器進(jìn)、出口匯管以及蒸 汽過熱器進(jìn)、出口匯管上。作為優(yōu)選，還包括設(shè)于殼體內(nèi)的支撐架，其支撐熱交換器，所述支撐架為一三角 架，其由兩種斷面尺寸的H型鋼連接構(gòu)成，其中大斷面尺寸H型鋼首尾連接組成三角形的三 角架主支撐架及三角形三角上的三個(gè)支腳，小斷面尺寸H型鋼則水平固定在三角架主支撐 架三角形各邊構(gòu)成輔助懸臂支撐。作為優(yōu)選，還包括設(shè)于殼體上的點(diǎn)火系統(tǒng)，所述點(diǎn)火系統(tǒng)包括設(shè)于殼體頂端中心 由減速機(jī)帶動轉(zhuǎn)動的點(diǎn)火系統(tǒng)管，以及設(shè)于殼體側(cè)面為點(diǎn)火系統(tǒng)管點(diǎn)火的氧化爐點(diǎn)火槍， 點(diǎn)火系統(tǒng)管的結(jié)構(gòu)為一倒T字形結(jié)構(gòu)，包括頂端與減速機(jī)連接帶動轉(zhuǎn)動并伸入殼體內(nèi)的中心豎管，以及垂直固定于其下端的水平橫管，所述中心豎管上設(shè)有氫氣進(jìn)口孔，所述氧化爐 點(diǎn)火槍伸入殼體內(nèi)并靠近水平橫管，水平橫管上開有若干氫氣噴射燃燒口。更進(jìn)一步地，所述中心豎管分為兩段，上段軸上有氫氣進(jìn)口孔。所述水平橫管在水 平中心下方15°、30°、45°方位上鉆有三排氫氣噴射燃燒口，所述氧化爐點(diǎn)火槍伸入水平 橫管上方，且與水平橫管旋轉(zhuǎn)區(qū)域相交。作為優(yōu)選，還包括設(shè)于殼體內(nèi)的觸媒反應(yīng)裝置，所述觸媒反應(yīng)裝置包括觸媒框，鉬 金絲網(wǎng)，以及鉬金絲網(wǎng)壓圈，所述觸媒框由上部連接法蘭、短筒節(jié)、中間鉬金絲網(wǎng)支撐圈和 下部的分布板支撐圈組裝焊接而成，鉬金絲網(wǎng)放置于鉬金絲網(wǎng)支撐圈上平面上，鉬金絲網(wǎng) 壓圈壓在鉬金絲網(wǎng)上面，所述鉬金絲網(wǎng)壓圈為若干個(gè)圓弧板通過連接機(jī)構(gòu)拼接而成的一整 圓，所述連接機(jī)構(gòu)包括與圓弧板兩端剖面對齊并焊接固定的鋼條，以及通過將相鄰圓弧板 間的鋼條相連接而將相鄰圓弧板拼接的卡子。更進(jìn)一步地，所述分布板支撐圈上平面上組裝有氣體分布板。所述鉬金絲網(wǎng)上下 兩面外圓邊緣上均用陶瓷纖維密封帶與鉬金絲網(wǎng)支撐圈和鉬金絲網(wǎng)壓圈隔開，鉬金絲網(wǎng)支 撐圈的內(nèi)圓面和下圓平面上，用耐高溫陶瓷纖維和耐熱鋼板彎制成角保護(hù)板壓在平面上作 為保溫層，鉬金絲網(wǎng)支撐圈和分布板支撐圈均沿內(nèi)圓周開有伸縮槽。本實(shí)用新型的有益效果是采用無縫鋼管彎制盤管并靠近殼體內(nèi)壁，并在壁管內(nèi) 通水，殼體內(nèi)的高溫氣體通過壁管傳熱加熱盤管內(nèi)的冷卻水，使壁管內(nèi)水溫達(dá)到約250°C， 并引出氧化爐設(shè)備外送到汽包內(nèi)閃蒸成飽和蒸汽，充分利用多余反應(yīng)熱并維持爐內(nèi)合適溫 度，同時(shí)高溫氣體通過壁管后溫度下降，以此降低殼體的壁溫，使殼體壁溫控制在殼體材料 允許的工作溫度以內(nèi)。該部件既能降低氧化爐的殼體壁溫，又能回收熱附產(chǎn)一定量的飽和 蒸汽，且壁管組生產(chǎn)成本低，是一個(gè)很好的節(jié)能降耗部件。本新型氧化爐設(shè)備是對現(xiàn)有雙 加壓法硝酸生產(chǎn)用氧化爐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，目前我國單臺氧化爐的最大生產(chǎn)能力為年產(chǎn)10 萬噸硝酸，而本設(shè)計(jì)、制造的氧化爐將國產(chǎn)單臺氧化爐的年生產(chǎn)能力從10萬噸提高到15萬 噸，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)大的跨越，同時(shí)本氧化爐僅鉬金(Pt)絲網(wǎng)觸媒的年消耗量一年即可節(jié)省約 500萬元人民幣，且能耗比同類裝置可降低約30 %左右，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的下段壁管組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的剖視圖；圖4為圖3的剖視圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的中段壁管組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的B向結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖5的A向結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖5的剖視圖；圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例的三腳架的主視圖；圖10為圖9的俯視圖；圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例的盤管組的主視圖；圖12為圖11的俯視圖；[0025]圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例的觸媒框的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為圖13的A-A剖視圖；圖15為圖13的B-B剖視圖；圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例的鉬金絲網(wǎng)壓圈的主視圖；圖17為圖16的俯視圖；圖18為本實(shí)用新型實(shí)施例的點(diǎn)火系統(tǒng)管的主視圖；圖19為圖18的剖視圖；圖20為圖18的氫氣噴射燃燒口的分布示意圖。
具體實(shí)施方式
作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，如圖1至圖20所示，本氧化爐設(shè)備結(jié)構(gòu)由上、 中、下三段組成，其中一、氧化爐下段氧化爐下段殼體2部件內(nèi)徑為Φ4150mm，由設(shè)備法蘭、筒體、標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭組成殼 體，筒體封頭材料均為國產(chǎn)奧氏體不銹鋼，下封頭下方焊接有氣體出口管1供后工序設(shè)備 連接用。下封頭與裙座支撐結(jié)構(gòu)3焊接連接作為固定本設(shè)備用。筒體上端為設(shè)備連接法蘭， 用螺栓與氧化爐中段殼體11連接，法蘭外徑Φ4330πιπι，材料為國產(chǎn)CrMo鋼。下段殼體2內(nèi)壁上布置有隔熱層及內(nèi)保護(hù)筒7，隔熱層由多組靠近下段殼體2內(nèi)壁 的通水的壁管組構(gòu)成，下段壁管組4為靠近下段殼體2內(nèi)壁的通水的冷卻壁管，本身分成三 組，從下封頭開始布置直到下筒體直段上，下段壁管組4其進(jìn)出口引管連接到水蒸發(fā)器進(jìn)、 出口匯管8以及蒸汽過熱器進(jìn)、出口匯管，其作用主要是保護(hù)下段殼體2，避免殼體內(nèi)表面 承受過高的溫度，并附產(chǎn)蒸汽。內(nèi)保護(hù)筒7主要是保護(hù)下段殼體2內(nèi)表面，避免下段殼體2 內(nèi)表面承受內(nèi)部高溫氣體對殼壁的沖刷下段殼體2內(nèi)的內(nèi)件主要由三角架支座及三角架6，三角架支座組裝焊接在下段 殼體2內(nèi)壁上，其上面放置三角架6，該三角架6作為熱交換器的支撐架，采用奧氏體耐熱不 銹鋼制作。三角架6上面放置熱交換器和中心管5，以及氣體分布板17部件。三角架6作為 盤管組12的支撐架，材料采用國產(chǎn)奧氏體耐熱鋼制作，結(jié)構(gòu)采用鋼板焊制成兩種斷面尺寸 的H型鋼601、602，然后用H型鋼601、602組裝焊接成本三角架，大斷面尺寸H型鋼601首 尾連接組成三角形的三角架主支撐架及三角形三角上的三個(gè)支腳，小斷面尺寸H型鋼602 則水平固定在三角架主支撐架三角形各邊構(gòu)成輔助懸臂支撐。該三角架具有總體結(jié)構(gòu)尺寸 大而接觸面積小，且抗彎截面模量大，承載能力大，又耐高溫的特點(diǎn)，是氧化爐中盤管組12 比較好的支撐結(jié)構(gòu)。熱交換器為多層盤管構(gòu)成的盤管組12，盤管組12部件共10層，其結(jié)構(gòu)均為無縫管 按等間距螺旋線方式盤繞制作而成的水平盤管，各層盤管盤繞圈數(shù)及盤繞方法均相同。10 層盤管組12的作用是回收氧化爐內(nèi)因氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的高熱量，按其回收熱量不同分為 水蒸發(fā)器和蒸汽過熱器兩部分，其中以10層盤管組12最上面為第1層算起，第1、2、3、8、 9、10層為水蒸發(fā)器層盤管，材料為碳素鋼。第4、5、6、7層為蒸汽過熱器層盤管，材料為CrMo 鋼。根據(jù)各層盤管所受到高溫的溫度不同，在各層盤管上分別抽出數(shù)量不等的進(jìn)、出管口引 管，總計(jì)74根進(jìn)口引管和74根出口引管。這些進(jìn)、出口引管全部從各層盤管下方引出，并沿盤管組12外邊緣向下至三角架6下平面以下，然后再彎制成π形彎管9，最后穿過內(nèi)保 護(hù)筒7和下段殼體2筒體壁，引出并焊接到殼體外面的位于90°和270°方位上的水蒸發(fā) 器進(jìn)、出口匯管8以及位于0°和180°方位上的蒸汽過熱器進(jìn)、出口匯管部件上相應(yīng)的位 置上。η形彎管9的作用是增大盤管組12的連接彈性，避免盤管組12在高溫下產(chǎn)生過大 的溫差應(yīng)力。10層盤管組12的整個(gè)外圓周邊上同樣設(shè)置保護(hù)筒10，該保護(hù)筒10的作用是保證 流經(jīng)10層盤管組12的高溫氣體不外流到殼體壁以引起短路，以便最大限度地回收熱量。二、氧化爐中段氧化爐中段內(nèi)設(shè)有觸媒反應(yīng)裝置，所述觸媒反應(yīng)裝置包括觸媒框18，鉬金絲網(wǎng) 19，以及鉬金絲網(wǎng)壓圈20。氧化爐中段主要由中段殼體11、中段壁管組13、中段保護(hù)筒14、 測溫裝置15、氣體分布板17、觸媒框18、鉬金(Pt)絲網(wǎng)(觸媒)19、鉬金(Pt)絲網(wǎng)(觸媒) 壓圈20等零部件組成。其中中段殼體11材料均為國產(chǎn)CrMo鋼，筒體內(nèi)直徑Φ 4150mm，筒體兩端均焊有設(shè)備 法蘭，下法蘭外徑Φ4330πιπι，上法蘭外徑Φ4375πιπι，且上法蘭密封圈上焊接有一內(nèi)直徑為 Φ4150mm的短筒節(jié)法蘭部件。上、下分別用螺栓與氧化爐下段殼體2法蘭和氧化爐上段殼 體16法蘭連接。中段殼體11內(nèi)表面組裝有隔熱層和中段保護(hù)筒14，隔熱層由多組靠近中段殼體 11內(nèi)壁的通水的壁管組構(gòu)成，中段壁管組13為螺旋盤管。作為殼體冷卻壁管，并附產(chǎn)蒸汽 用。中段壁管組13本身分成五組，布置在中段殼體11內(nèi)壁上，5組壁管的進(jìn)、出管口穿過 中段保護(hù)筒14和殼體筒體壁，然后分別連接焊接到殼體外面的進(jìn)口匯管31和出口匯管30 上。中段壁管組13均為碳素鋼管子彎制而成，其中從上往下的第8圈盤管外徑為Φ4150πιπι， 用Φ 12圓鋼連接直接焊接在筒體上，第8圈至第15圈盤管之間的間隙均為全部滿焊，其余 各圈盤管之間的間隙用扁鋼間隔支撐。中段壁管組13的內(nèi)側(cè)面組裝中段保護(hù)筒14，該保護(hù) 筒主要是保護(hù)殼體內(nèi)表面，避免殼體內(nèi)表面承受內(nèi)部高溫氣體對殼壁的沖刷。在中段壁管組13的內(nèi)側(cè)還另外增加了一層3mm厚的陶瓷纖維隔熱毯覆蓋在中段 壁管組13的內(nèi)圓周，以隔阻由于觸媒框18鉬金絲網(wǎng)19處因反應(yīng)高溫產(chǎn)生的熱輻射，以確 保中段殼體11的壁溫處于較低的溫度。中段殼體11上方內(nèi)直徑為Φ4150πιπι的短筒節(jié)法蘭部件用于支撐觸媒框18。該 觸媒框18的結(jié)構(gòu)由連接法蘭1801、短筒節(jié)、中間鉬金絲網(wǎng)支撐圈1803和下面的分布板支 撐圈1804組裝焊接而成，鉬金絲網(wǎng)(觸媒)19放在中間鉬金絲網(wǎng)支撐圈1803上平面上，鉬 金絲網(wǎng)壓圈20壓在鉬金絲網(wǎng)19上面。鉬金絲網(wǎng)19上下兩面外圓邊緣上均用陶瓷纖維密 封帶與鉬金絲網(wǎng)支撐圈1803和鉬金絲網(wǎng)壓圈20隔開。觸媒框18下方分布板支撐圈1804 上平面上組裝氣體分布板17，氣體分布板17與鉬金絲網(wǎng)19之間裝CDM項(xiàng)目催化劑以減 排Ν20。該觸媒框18部件中間的鉬金絲網(wǎng)支撐圈1803以及連接法蘭1801和上部短筒節(jié) 1802采用國產(chǎn)不銹材料，鉬金絲網(wǎng)支撐圈1803的內(nèi)圓面和下圓平面上，用耐高溫陶瓷纖維 和InconeieOl薄鋼板彎制成角保護(hù)板壓在平面上作為保溫層。下部短筒節(jié)1805和分布板 支撐圈1804采用IncOne1601進(jìn)口耐熱鋼材料，鉬金絲網(wǎng)支撐圈1803和分布板支撐圈1804 均考慮高溫下的熱變形而沿內(nèi)圓周開有3mm的伸縮槽1806，結(jié)構(gòu)非常簡單，一是即使在高 溫使用的狀態(tài)下，也不會產(chǎn)生高溫氧化，并且該觸媒框18在使用溫度下有足夠的抗彎截面模量，結(jié)構(gòu)簡單、制造難度較?。欢峭耆珴M足鉬金絲網(wǎng)19安裝和新增CDM項(xiàng)目減排N2O用 催化劑裝填的要求，使鉬金絲網(wǎng)19和催化劑運(yùn)行中處于水平面的最佳狀況，保證鉬金絲網(wǎng) 19和催化劑達(dá)到正常的設(shè)計(jì)使用壽命；三是屬于無維修設(shè)計(jì)，且鉬金絲網(wǎng)19的更換非常方便，由此減少系統(tǒng)停車檢修時(shí)間，降低維修費(fèi)用。鉬金絲網(wǎng)壓圈20為若干個(gè)圓弧板2001通過連接機(jī)構(gòu)拼接而成的一整圓，所述連 接機(jī)構(gòu)包括與圓弧板2001兩端剖面對齊并焊接固定的鋼條2002，以及通過將相鄰圓弧板 2001間的鋼條2002相連接而將相鄰圓弧板2001拼接的卡子2003。鉬金絲網(wǎng)壓圈20為依 靠自重壓緊鉬金絲網(wǎng)的壓圈，采用DN3180mm的國產(chǎn)奧氏體耐熱鋼板卷制成圓筒，然后再均 勻剖分成8個(gè)圓弧板2001，在每塊圓弧板2001的兩端用8 X 8mm且一定長度的同質(zhì)材料的 鋼條2002與圓弧板2001剖面對齊并焊接牢固，然后用卡子2003連接。將8個(gè)圓弧板2001 拼對成一個(gè)整圓，用卡子2003卡上即將鉬金絲網(wǎng)壓圈20連接成一個(gè)整體，取下卡子2003 后即可將鉬金絲網(wǎng)壓圈20 —件一件地取開，更換鉬金絲網(wǎng)19時(shí)非常方便。氣體分布板17由支撐架、內(nèi)圈分布板和外圈分布板兩圈組成，內(nèi)圈、外圈分布板 均各由24塊扇形板組成，由于該氣體分布板17的位置與鉬金(Pt)絲網(wǎng)19觸媒層的空 間位置非常近，直接承受由氨氣與空氣組成的高溫混合氣體與鉬金(Pt)絲網(wǎng)19觸媒層反 應(yīng)所放出的高溫(溫度最高達(dá)860° )熱量，故該氣體分布板17部件的材料全部采用了 InconeieOl進(jìn)口耐熱鋼材料，且在結(jié)構(gòu)上充分考慮了高溫下材料的熱脹冷縮影響，設(shè)置氣 體分布板17主要考慮對高溫氣體進(jìn)行再分布，以使高溫氣體均勻分布到整個(gè)10層盤管組 12的空間內(nèi)，以保證10層盤管組12均勻吸收反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，從而達(dá)到最大限度地回收熱 的目的。三、氧化爐上段氧化爐上段殼體上設(shè)有點(diǎn)火系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)包括設(shè)于殼體頂端中心由減速機(jī)29 帶動轉(zhuǎn)動的點(diǎn)火系統(tǒng)管25，以及設(shè)于殼體側(cè)面為點(diǎn)火系統(tǒng)管25點(diǎn)火的氧化爐點(diǎn)火槍21。 氧化爐上段由上段殼體16、氧化爐點(diǎn)火槍21、點(diǎn)火系統(tǒng)管25、三層氣體分布板22、操作平臺 23、氣體進(jìn)口管24、氫氣進(jìn)口管26、密封裝置27、減速機(jī)架28及減速機(jī)29等部件組成。其 中上段殼體16由筒體及上封頭組成，其內(nèi)徑為Φ4200πιπι。筒體及上封頭材料均為國產(chǎn)奧 氏體不銹鋼，筒體下端為設(shè)備連接法蘭，法蘭材料為國產(chǎn)CrMo鋼，法蘭外徑Φ4375πιπι，用螺 栓與中段殼體的上法蘭連接。在上封頭正中焊接有氣體進(jìn)口管24，該氣體進(jìn)口管24是氧化 設(shè)備的主要進(jìn)物料接口。在上封頭上方安裝有操作平臺23。上段殼體16內(nèi)件主要安裝有三層氣體分布板22，三層氣體分布板22的錐體用支 撐管吊裝支撐，其作用是將氣體進(jìn)口管24內(nèi)進(jìn)入的氨與空氣的混合氣體均勻分布到整個(gè) 殼體內(nèi)。上段殼體16中心組裝有點(diǎn)火系統(tǒng)管25，點(diǎn)火系統(tǒng)管25的結(jié)構(gòu)為一倒T字形結(jié)構(gòu)， 包括頂端與減速機(jī)29連接帶動轉(zhuǎn)動并伸入殼體內(nèi)的中心豎管2501，以及垂直固定于其下 端的水平橫管2502，中心豎管2501上設(shè)有氫氣進(jìn)口孔2505，所述氧化爐點(diǎn)火槍21伸入殼 體內(nèi)并靠近水平橫管2502，下方水平橫管2502在橫管水平中心下方15°、30°、45°方位 上鉆有三排小孔作為氫氣燃燒時(shí)的氫氣噴射燃燒口 2503。水平橫管2502由圓鋼制作成的 支撐架2504支撐加固其水平橫管2502的抗彎曲能力。中心豎管2501分為兩段，中間以螺 紋連接，并用六角螺栓鎖緊，上段軸上有氫氣進(jìn)口孔2505，頂端為與減速機(jī)聯(lián)軸器連接端。中心豎管2501上方伸出氣體進(jìn)口管24并穿過密封裝置27而與減速機(jī)29連接，可在減速 機(jī)29帶動下以約5. 5轉(zhuǎn)/每分鐘的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。點(diǎn)火系統(tǒng)管25的氫氣進(jìn)口管26設(shè)在密封 裝置27上。在上段殼體16的筒體上安裝有點(diǎn)火系統(tǒng)的氧化爐點(diǎn)火槍21，且氧化爐點(diǎn)火槍 21的安裝位置在點(diǎn)火系統(tǒng)管25水平橫管2502上方50mm，且與水平橫管2502旋轉(zhuǎn)區(qū)域相 交約80mm。在氧化爐點(diǎn)火槍21伸進(jìn)殼體的端部管下方90°范圍有三排噴火孔，氧化爐點(diǎn) 火槍21為電子點(diǎn)火，天然氣燃燒噴火。氧化爐的工作過程如下1、首先減速機(jī)29通電轉(zhuǎn)動，帶動點(diǎn)火系統(tǒng)管25以每分鐘5. 5轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速在氧化爐 內(nèi)轉(zhuǎn)動，然后從氫氣進(jìn)口管26通入氫氣，再從氧化爐點(diǎn)火槍21點(diǎn)火，點(diǎn)燃的火焰通過氧化 爐點(diǎn)火槍21下方的噴火孔噴出點(diǎn)燃點(diǎn)火系統(tǒng)管25水平橫管上的氫氣噴射燃燒口，并由水 平橫管的端部迅速燃燒至整個(gè)橫管長度上，然后氧化爐點(diǎn)火槍21停止工作。2、點(diǎn)火系統(tǒng)管25在燃燒的同時(shí)旋轉(zhuǎn)，其火焰直接均勻加熱鉬金絲網(wǎng)19，及整個(gè)觸 媒框18內(nèi)鉬金絲網(wǎng)19下方的觸媒。當(dāng)其鉬金絲網(wǎng)19和鉬金絲網(wǎng)19下方的觸媒加熱溫度 達(dá)到氨與空氣混合氣體的反應(yīng)溫度(約500°C左右)后，從氣體進(jìn)口管24送入氨與空氣的 高溫混合氣體，高溫混合氣體首先通過三層氣體分布板22均勻分布到整個(gè)氧化爐上段空 間，然后向下在整個(gè)鉬金絲網(wǎng)19觸媒面上與鉬金絲網(wǎng)19接觸并產(chǎn)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)過程 如下4NH3+502 = 4N0+6H20ΔΗ = -907. 280kJ(1)2N0+02 = 2N02 ΔΗ = -112. 6kJ(2)3N02+H20 = 2HN03+N0ΔΗ = -136. 2kJ(3)NH3接觸氧化生成HNO3的總反應(yīng)為ΝΗ3+202 = ΗΝ03+Η20ΔΗ = -470. 508kJ(4)氧化反應(yīng)得到的NO2即為生產(chǎn)硝酸所需的原料氣體，當(dāng)然該原料氣體還需在其后 的工序過程中進(jìn)一步提純以達(dá)到產(chǎn)品所需的濃度。由于氨的的氧化是強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)所 放出的熱量將使反應(yīng)溫度繼續(xù)升高，其最高反應(yīng)溫度可達(dá)860°C，該氧化反應(yīng)除能維持自身 反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行外，多余的熱量必須要進(jìn)行回收處理。當(dāng)氧化反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定反應(yīng)后，關(guān)閉氫氣 進(jìn)口管26且同時(shí)關(guān)閉減速機(jī)29電源，點(diǎn)火系統(tǒng)管25停止工作。3、氨氧化反應(yīng)所放的熱量，除一部分熱量用于維持氧化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行外，其余 熱量主要通過盤管組12吸收。反應(yīng)后的高溫氣體往下首先通過氣體分布板17，使高溫氣體 再一次均勻分布并向下順序通過盤管組12的空間范圍，并在此進(jìn)行熱量交換，使高溫原料 氣體的溫度由860°C逐步降低到500°C左右，然后由氧化爐下方氣體出口管1排出并進(jìn)入后 工序。盤管組12中的水蒸發(fā)器層盤管通過盤管換熱吸收熱量后，其管內(nèi)水溫可由常溫升高 到250°C多，該高溫水由水蒸發(fā)器出口匯管8匯集后輸送到汽包內(nèi)閃蒸成飽和蒸汽供其后 工序設(shè)備使用。盤管組12中的蒸汽過熱器層盤管通過盤管換熱吸收熱量后，其管內(nèi)的飽和 蒸汽被加熱成過熱蒸氣，其過熱蒸氣的溫度可達(dá)440°C，該過熱蒸氣由過熱蒸氣出口匯管8 匯集后輸送到透平壓縮機(jī)使用。[0065] 除去盤管組12回收高溫原料氣體多余熱量以外，通過觸媒框18邊緣與盤管組12 邊緣泄漏出來的部分高溫原料氣體，還將通過盤管組12及中段壁管組13以及下段壁管組 4之間的縫隙向下流動，這一部分高溫原料氣體的熱量，以及觸媒框18和和盤管組12所產(chǎn) 生的輻射熱，均由中段壁管組13以及下段壁管組4回收并附產(chǎn)蒸汽，這部分附產(chǎn)的蒸汽也 匯集到汽包內(nèi)供其他設(shè)備使用。
權(quán)利要求一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，包括殼體、殼體內(nèi)壁的隔熱層，其特征在于所述隔熱層由多組靠近殼體內(nèi)壁的通水的壁管組構(gòu)成，所述壁管組為無縫鋼管彎制的盤管，所述每組壁管組的進(jìn)出口引管均連接到氧化爐外的相應(yīng)匯管上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于所述殼 體由上中下三段組成，其中中下段殼體設(shè)有所述壁管組，中段殼體的壁管組其進(jìn)出口引管 連接到進(jìn)口匯管和出口匯管上，下段殼體的壁管組其進(jìn)出口引管連接到水蒸發(fā)器進(jìn)、出口 匯管以及蒸汽過熱器進(jìn)、出口匯管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于還 包括設(shè)于殼體內(nèi)的熱交換器，所述熱交換器為多層盤管構(gòu)成的盤管組，每層盤管其結(jié)構(gòu)均 為無縫管按等間距螺旋線方式盤繞制作而成的水平盤管，在各層盤管上分別抽出數(shù)量不等 的進(jìn)出口引管，并連接到氧化爐外的水蒸發(fā)器進(jìn)、出口匯管以及蒸汽過熱器進(jìn)、出口匯管 上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于還 包括設(shè)于殼體內(nèi)的支撐架，其支撐熱交換器，所述支撐架為一三角架，其由兩種斷面尺寸的 H型鋼連接構(gòu)成，其中大斷面尺寸H型鋼首尾連接組成三角形的三角架主支撐架及三角形 三角上的三個(gè)支腳，小斷面尺寸H型鋼則水平固定在三角架主支撐架三角形各邊構(gòu)成輔助懸臂支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于還 包括設(shè)于殼體上的點(diǎn)火系統(tǒng)，所述點(diǎn)火系統(tǒng)包括設(shè)于殼體頂端中心由減速機(jī)帶動轉(zhuǎn)動的點(diǎn) 火系統(tǒng)管，以及設(shè)于殼體側(cè)面為點(diǎn)火系統(tǒng)管點(diǎn)火的氧化爐點(diǎn)火槍，點(diǎn)火系統(tǒng)管的結(jié)構(gòu)為一 倒T字形結(jié)構(gòu)，包括頂端與減速機(jī)連接帶動轉(zhuǎn)動并伸入殼體內(nèi)的中心豎管，以及垂直固定 于其下端的水平橫管，所述中心豎管上設(shè)有氫氣進(jìn)口孔，所述氧化爐點(diǎn)火槍伸入殼體內(nèi)并 靠近水平橫管，水平橫管上開有若干氫氣噴射燃燒口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于所述中 心豎管分為兩段，上段軸上有氫氣進(jìn)口孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于所述水 平橫管在水平中心下方15°、30°、45°方位上鉆有三排氫氣噴射燃燒口，所述氧化爐點(diǎn)火 槍伸入水平橫管上方，且與水平橫管旋轉(zhuǎn)區(qū)域相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于還 包括設(shè)于殼體內(nèi)的觸媒反應(yīng)裝置，所述觸媒反應(yīng)裝置包括觸媒框，鉬金絲網(wǎng)，以及鉬金絲網(wǎng) 壓圈，所述觸媒框由上部連接法蘭、短筒節(jié)、中間鉬金絲網(wǎng)支撐圈和下部的分布板支撐圈組 裝焊接而成，鉬金絲網(wǎng)放置于鉬金絲網(wǎng)支撐圈上平面上，鉬金絲網(wǎng)壓圈壓在鉬金絲網(wǎng)上面， 所述鉬金絲網(wǎng)壓圈為若干個(gè)圓弧板通過連接機(jī)構(gòu)拼接而成的一整圓，所述連接機(jī)構(gòu)包括與 圓弧板兩端剖面對齊并焊接固定的鋼條，以及通過將相鄰圓弧板間的鋼條相連接而將相鄰 圓弧板拼接的卡子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于所述分 布板支撐圈上平面上組裝有氣體分布板。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，其特征在于所述鉬 金絲網(wǎng)上下兩面外圓邊緣上均用陶瓷纖維密封帶與鉬金絲網(wǎng)支撐圈和鉬金絲網(wǎng)壓圈隔開，鉬金絲網(wǎng)支撐圈的內(nèi)圓面和下圓平面上，用耐高溫陶瓷纖維和耐熱鋼板彎制成角保護(hù)板壓 在平面上作為保溫層，鉬金絲網(wǎng)支撐圈和分布板支撐圈均沿內(nèi)圓周開
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙加壓法硝酸生產(chǎn)用新型氧化爐，涉及一種化工生產(chǎn)設(shè)備，包括殼體、殼體內(nèi)壁的隔熱層，所述隔熱層由多組靠近殼體內(nèi)壁的通水的壁管組構(gòu)成，所述壁管組為無縫鋼管彎制的盤管，所述每組壁管組的進(jìn)出口引管均連接到氧化爐外的相應(yīng)匯管上。本實(shí)用新型其能更有效地利用多余反應(yīng)熱、延長設(shè)備材料壽命、降低成本，環(huán)保節(jié)能。
文檔編號C01B21/38GK201770479SQ20102017552
公開日2011年3月23日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者楊炎 申請人:成都化工壓力容器廠