一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，包括管箱（1）、管板（2）、殼程殼體（3），所述管箱（1）位于纏繞管蒸汽過(guò)熱器的兩端并分別與管板（2）相連接，所述殼程殼體（3）焊接在所述兩端的管板（2）之間，所述殼程殼體（3）內(nèi)設(shè)置纏繞管芯體（5），其包括中心筒（6）、換熱管（7）及換熱管固定件，所述中心筒（6）的兩端與所述管板（2）相連接，所述換熱管（7）纏繞在所述中心筒（6）的外表面并通過(guò)換熱管固定件與該中心筒（6）連接，所述換熱管（7）的兩端分別插入管板（2）組成與兩端管箱（1）相連通的管束。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，單位殼體內(nèi)可容納很大的傳熱面積，耐壓能力強(qiáng)，管束可自行吸收熱膨脹。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤制備替代天然氣(SNG)的甲烷化裝置中的蒸汽過(guò)熱器，屬于煤制天然氣領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，甲烷化反應(yīng)中的能量約有五分之一以熱量的形式出現(xiàn)，因此利用反應(yīng)熱發(fā)生超高壓過(guò)熱蒸汽是提高能量回收率、降低裝置綜合能耗的首選手段。
[0003]現(xiàn)有的甲烷化裝置主要包括甲烷反應(yīng)器和換熱器，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN102513034A中公開(kāi)的一種高溫甲烷化裝置，包括甲烷反應(yīng)器和換熱器。在現(xiàn)有的甲烷化裝置中，為了進(jìn)一步利用反應(yīng)熱發(fā)生超高壓過(guò)熱蒸汽，通常利用甲烷化反應(yīng)器出口的高溫富甲烷氣過(guò)熱超高壓蒸汽，但是，由于兩側(cè)相對(duì)溫差較小，換熱負(fù)荷大，蒸汽、富甲烷氣壓力高。此外，常規(guī)換熱器承受高壓殼體和高熱，采用厚壁殼體內(nèi)襯隔熱襯里，制造成本高，難以實(shí)現(xiàn)純逆流換熱結(jié)構(gòu)，換熱效率低。因此，利用常規(guī)的換熱器，尤其是常規(guī)管殼式換熱器難以實(shí)現(xiàn)蒸汽過(guò)熱的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為進(jìn)一步有效利用甲烷反應(yīng)器的反應(yīng)熱，提高能量回收率，降低裝置綜合能耗，本發(fā)明所提供的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，包括管箱1、管板2、殼程殼體3，其特征在于:
[0005]所述管箱I位于纏繞管蒸汽過(guò)熱器的兩端并分別與管板2相連接，所述殼程殼體3焊接在所述兩端的管板2之間，所述殼程殼體3內(nèi)設(shè)置纏繞管芯體5，其包括中心筒、換熱管7及換熱管固定件，所述中心筒的兩端與所述管板2相連接，所述換熱管7纏繞在所述中心筒的外表面并通過(guò)換熱管固定件與該中心筒連接，所述換熱管7的兩端分別插入管板2組成與兩端管箱I相連通的管束。
[0006]所述換熱管7以螺旋方式逐層纏繞在所述中心筒的外表面，即最內(nèi)層的換熱管7沿中心筒的筒壁按螺旋線(xiàn)緊密纏繞在該中心筒的外表面，次外層的換熱管7依次交替緊密纏繞在最內(nèi)層換熱管7外，以此類(lèi)推，上述換熱管7在該中心筒外表面逐層緊密纏繞的結(jié)構(gòu)，使蒸汽過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，單位殼體內(nèi)可容納很大的傳熱面積。所述換熱管固定件包括墊條和管卡，所述墊條設(shè)置在每層纏繞的換熱管7之間以將各層分隔，所述管卡固定在所述換熱管7上以對(duì)其限位，即固定在各層纏繞的換熱管7中的每一根換熱管進(jìn)行限位。
[0007]所述換熱管7的管徑范圍是6?300mm，優(yōu)選6?200mm，以螺旋方式纏繞后換熱管7抗壓能力強(qiáng)、熱補(bǔ)償能力好，換熱管7和中心筒的熱膨脹可自行吸收。
[0008]與所述中心筒兩端連接的管箱I分別設(shè)置有熱流介質(zhì)入口和熱流介質(zhì)出口，熱流介質(zhì)走換熱管7內(nèi)，即走管程，所述殼程殼體3的兩端分別設(shè)置有冷流介質(zhì)入口和冷流介質(zhì)出口，冷流介質(zhì)走殼程，所述冷流介質(zhì)入口與所述熱流介質(zhì)出口位于同一側(cè)，所述冷流介質(zhì)出口與所述熱流介質(zhì)入口位于同一側(cè)，使熱流介質(zhì)與冷流介質(zhì)逆流接觸。
[0009]管程熱流介質(zhì)入口處的熱流介質(zhì)溫度高，因此，所述設(shè)置有熱流介質(zhì)入口的一端的管箱I與管板2形成的腔體內(nèi)壁設(shè)置襯里8，通常采用非金屬耐熱襯里，僅該處管箱內(nèi)壁設(shè)置耐熱襯里，以降低對(duì)熱流介質(zhì)入口側(cè)的殼體材質(zhì)要求；其它位置的殼體均采用熱壁設(shè)計(jì)，這樣可以盡量減少因采用耐熱襯里所帶來(lái)的設(shè)備制造、施工和維護(hù)上的困難，降低設(shè)備制造成本。
[0010]所述中心筒為軸向抽拔式或兩段分離式；所述軸向抽拔式中心筒6包括外筒和內(nèi)筒，所述外筒底端與所述殼程殼體3底端的管板相連接，所述內(nèi)筒頂端與所述殼程殼體3頂端的管板相連接，所述外筒套在內(nèi)筒之外且互相并不固定，該外筒的頂端不與所述殼程殼體3頂端的管板接觸，使外筒受熱膨脹可自由伸縮；
[0011]所述兩段分離式中心筒6’包括上下兩段不連續(xù)的筒體，所述上段筒體和下段筒體間留有距離，所述上段筒體的頂端與所述殼程殼體3頂端的管板相連接，所述下段筒體的底端與所述殼程殼體3底端的管板相連接，下段筒體受熱膨脹可自由伸縮；中心筒具有支撐作用，同時(shí)其外表面要纏繞換熱管，所以中心筒應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。
[0012]所述纏繞管芯體5和殼程殼體3之間，所述殼程殼體3的內(nèi)壁上設(shè)置導(dǎo)流設(shè)施。所述導(dǎo)流設(shè)施是夾套導(dǎo)流筒4或?qū)Я靼?’，即若干塊具有導(dǎo)流作用的導(dǎo)流板，其目的是通過(guò)減少繞管芯體和殼程殼體之間的間隙來(lái)減少殼程介質(zhì)漏流，提高纏繞管式換熱器的換熱效率。
[0013]所述纏繞管蒸汽過(guò)熱器為立式換熱器或臥式換熱器。所述軸向抽拔式中心筒6和兩段分離式6’在立式換熱器或臥式換熱器中均可應(yīng)用。所述夾套導(dǎo)流筒4或?qū)Я靼?’在立式換熱器或臥式換熱器中均可應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明所提供的用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊，單位殼體內(nèi)可容納很大的傳熱面積，耐壓能力強(qiáng)，管束可自行吸收熱膨脹等優(yōu)點(diǎn)；用于甲烷化裝置的新型纏繞管式蒸汽過(guò)熱器，其管程介質(zhì)，即熱流介質(zhì)為高溫富甲烷氣，殼程介質(zhì)，即冷流介質(zhì)為高壓飽和蒸汽(被加熱蒸氣)，管程的熱流介質(zhì)和殼程的被加熱蒸汽在纏繞式換熱管內(nèi)外始終以湍流形態(tài)逆向流動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)近似純逆流換熱，傳熱系數(shù)大，進(jìn)而降低設(shè)備的占地尺寸；由于甲烷化裝置中熱流介質(zhì)和被加熱蒸汽都屬于潔凈氣體，因此可以降低螺旋換熱管堵塞和殼程結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)；即使發(fā)生少量結(jié)垢和換熱管堵塞，也可通過(guò)酸洗的方法清除；這使得纏繞式蒸汽過(guò)熱器更加適合在甲烷化裝置中應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明提供的一種用于甲烷化裝置的立式纏繞管蒸汽過(guò)熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明提供的一種用于甲烷化裝置的臥式纏繞管蒸汽過(guò)熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3a為本發(fā)明提供的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器的軸向抽拔式中心筒的示意圖。
[0018]圖3b為本發(fā)明提供的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器的兩段分離式中心筒的示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0020]1-管箱、2-管板、3-殼程殼體、4-夾套導(dǎo)流筒、4’-導(dǎo)流板、5-纏繞管芯體、6-軸向抽拔式中心筒、6’ -兩段分離式中心筒、7-換熱管、al-熱流介質(zhì)入口、a2_熱流介質(zhì)出口、bl-冷流介質(zhì)入口、b2-冷流介質(zhì)出口、C-中心筒伸縮節(jié)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖1所示，一種用于甲烷化裝置的立式纏繞管蒸汽過(guò)熱器，包括管箱1、管板2、殼程殼體3，所述管箱I位于纏繞管蒸汽過(guò)熱器的兩端并分別與管板2相連接，所述殼程殼體3焊接在所述兩端的管板2之間，所述殼程殼體3內(nèi)設(shè)置纏繞管芯體5，其包括軸向抽拔式中心筒6 (也可以采用兩段分離式)、換熱管7及換熱管固定件，所述軸向抽拔式中心筒6可自行吸收熱膨脹，該軸向抽拔式中心筒6具有支撐作用，同時(shí)其外表面要纏繞換熱管，所以其應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度，其兩端與所述管板2相連接，所述換熱管7纏繞在所述軸向抽拔式中心筒6的外表面并通過(guò)換熱管固定件與其相連接，所述換熱管7的兩端分別插入管板2組成與各端管箱I相連通的管束。
[0024]所述換熱管7以螺旋方式逐層緊密纏繞在所述軸向抽拔式中心筒6的外表面，即最內(nèi)層的換熱管7沿軸向抽拔式中心筒6的筒壁按螺旋線(xiàn)緊密纏繞在其外表面，次外層的換熱管7依次交替緊密纏繞在最內(nèi)層換熱管7外，以此類(lèi)推，所述換熱管固定件包括墊條和管卡，所述墊條設(shè)置在每層纏繞的換熱管7之間以將各層分隔，所述管卡固定在所述換熱管7上以對(duì)其限位。所述換熱管7的管徑是elOOmm。
[0025]與所述軸向抽拔式中心筒6兩端連接的管箱I分別設(shè)置有熱流介質(zhì)入口和熱流介質(zhì)出口，熱流介質(zhì)走換熱管7內(nèi)，即走管程，所述殼程殼體3的兩端分別設(shè)置有冷流介質(zhì)入口和冷流介質(zhì)出口，冷流介質(zhì)走殼程，所述冷流介質(zhì)入口與所述熱流介質(zhì)出口位于同一側(cè)，所述冷流介質(zhì)出口與所述熱流介質(zhì)入口位于同一側(cè)，使熱流介質(zhì)與冷流介質(zhì)逆流接觸。
[0026]管程熱流介質(zhì)入口處的熱流介質(zhì)溫度高，因此，所述設(shè)置有熱流介質(zhì)入口的一端的管箱I與管板2形成的腔體內(nèi)壁設(shè)置襯里8，通常采用非金屬耐熱襯里。
[0027]所述纏繞管芯體5和殼程殼體3之間，所述殼程殼體3的內(nèi)壁上設(shè)置夾套導(dǎo)流筒
4(也可以采用導(dǎo)流板4’的結(jié)構(gòu))。
[0028]實(shí)施例2
[0029]如圖2所示，一種用于甲烷化裝置的臥式纏繞管蒸汽過(guò)熱器，除了采用臥式換熱器而不用立式換熱器，在殼程殼體3的內(nèi)壁上設(shè)置導(dǎo)流板4’代替夾套導(dǎo)流筒4 (也可以采用夾套導(dǎo)流筒4的結(jié)構(gòu))，采用兩段分離式中心筒6’(也可以采用軸向抽拔式)之外，其結(jié)構(gòu)上與實(shí)施例1相同。
【權(quán)利要求】
1.一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，包括管箱(I)、管板(2)、殼程殼體(3)，其特征在于: 所述管箱(I)位于纏繞管蒸汽過(guò)熱器的兩端并分別連接管板(2 )，所述殼程殼體(3 )焊接在所述兩端的管板(2)之間，所述殼程殼體(3)內(nèi)設(shè)置纏繞管芯體(5)，其包括中心筒、換熱管(7)及換熱管固定件，所述中心筒的兩端與所述管板(2)相連接，所述換熱管(7)纏繞在所述中心筒的外表面并通過(guò)換熱管固定件與該中心筒連接，所述換熱管(7)的兩端分別插入管板(2 )組成與兩端管箱(I)相連通的管束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述換熱管(7)以螺旋方式逐層纏繞在所述中心筒的外表面，所述換熱管固定件包括墊條和管卡，所述墊條設(shè)置在每層纏繞的換熱管(7)之間以將各層分隔，所述管卡固定在所述換熱管(7)上以對(duì)其限位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述換熱管(7)的管徑范圍是6?300臟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 與所述中心筒兩端連接的管箱(I)分別設(shè)置有熱流介質(zhì)入口和熱流介質(zhì)出口，所述殼程殼體(3)的兩端分別設(shè)置有冷流介質(zhì)入口和冷流介質(zhì)出口，所述冷流介質(zhì)入口與所述熱流介質(zhì)出口位于同一側(cè)，所述冷流介質(zhì)出口與所述熱流介質(zhì)入口位于同一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述設(shè)置有熱流介質(zhì)入口的一端的管箱(I)與管板(2)形成的腔體內(nèi)壁設(shè)置襯里(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述中心筒為軸向抽拔式或兩段分離式； 所述軸向抽拔式中心筒(6)包括外筒和內(nèi)筒，所述外筒底端與所述殼程殼體(3)底端的管板相連接，所述內(nèi)筒頂端與所述殼程殼體(3 )頂端的管板相連接，所述外筒套在內(nèi)筒之外且互相并不固定，該外筒的頂端不與所述殼程殼體(3)頂端的管板接觸； 所述兩段分離式中心筒(6’)包括上下兩段不連續(xù)的筒體，所述上段筒體和下段筒體間留有距離，所述上段筒體的頂端與所述殼程殼體(3)頂端的管板相連接，所述下段筒體的底端與所述殼程殼體(3)底端的管板相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述纏繞管芯體(5)和殼程殼體(3)之間，所述殼程殼體(3)的內(nèi)壁上設(shè)置導(dǎo)流設(shè)施。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述導(dǎo)流設(shè)施是夾套導(dǎo)流筒(4)或?qū)Я靼?4’)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過(guò)熱器，其特征在于: 所述纏繞管蒸汽過(guò)熱器為立式換熱器或臥式換熱器。
【文檔編號(hào)】F22G3/00GK103925591SQ201310014715
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】張鐵鋼, 戴文松, 張迎愷, 吳迪, 黃小平, 高莉萍, 王衛(wèi)軍 申請(qǐng)人:中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司