一種利用產品氣余熱的轉化爐設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用產品氣余熱的轉化爐設備，該利用產品氣余熱的轉化爐設備包括轉化爐本體（11）和轉化模塊（14），所述轉化模塊（14）內設原料氣管路，所述原料氣管路的進口連通所述外界原料氣源，其出口直接連通位于所述轉化爐本體（11）外部的產品氣管道，所述轉化模塊（14）吸收所述輻射段流出的產品氣熱量，將預設量的原料氣轉化為所需產品氣；該轉化爐設備將產品氣的余熱完全用于產品氣的生產，實現了產品氣余熱最大價值利用增加了利用產品氣余熱的轉化爐設備的產品氣的制備能力。
【專利說明】一種利用產品氣余熱的轉化爐設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及產品氣制備【技術領域】，特別涉及一種轉化爐設備。
【背景技術】
[0002]轉化爐設備是一種將原料氣轉化為產品氣的轉化設備，其中制氫轉化爐設備為轉化爐設備中常用的一類。
[0003]制氫轉化爐設備主要包括轉化爐本體、余熱鍋爐等部件，轉化爐本體是制氫轉化爐設備的轉化反應的反應器，它內部設置有管路組件，管路組件的進口連通原料氣源，出口連通余熱鍋爐。轉化爐本體主要包括對流段以及輻射段，對流段主要對原料氣進行預熱，并將輻射段流出的煙氣形成煙氣流，使該煙氣從預熱段的出口流至外界，輻射段是轉化的心臟，原料氣主要在這里完成轉換形成所需產品氣。
[0004]目前我國轉化爐的熱效率一般為88%_90%左右，還遠達不到節(jié)能的要求，一個重要原因是部分熱量被煙氣和產品氣帶走。從轉化爐出來的高品位產品氣，溫度高達900?1100°C，為了使產品氣的溫度降至可收集的范圍(一般40°C左右)，工業(yè)上一般采用急冷余熱鍋爐、水冷或者油冷的工藝進行熱量的回收。雖然大部分熱量得到回收，但對回收熱的利用率不高，比如部分余熱鍋爐的沸水直接排空、蒸汽利用不足等，造成能量的直接浪費。
[0005]因此，如何改進現有技術中的轉化爐設備的結構，提高轉化爐設備能量利用率，是本領域內技術人員亟待解決的技術問題。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的為提供一種利用產品氣余熱的轉化爐設備，該利用產品氣余熱的轉化爐設備具有比較高的能量利用率。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種利用產品氣余熱的轉化爐設備，包括設置有對流段和輻射段的轉化爐本體，所述轉化爐本體內設置有連通外界原料氣源的原料氣主管道，所述原料氣主管道中的原料氣經所述輻射段進入所述利用產品氣余熱的轉化爐設備的產品集氣管，還包括:
[0008]轉化模塊，所述轉化模塊內設原料氣管路，所述原料氣管路的進口連通所述外界原料氣源，其出口直接連通位于所述轉化爐本體外部的產品氣管道，所述轉化模塊吸收所述輻射段流出的產品氣熱量，將預設量的原料氣轉化為所需產品氣。
[0009]優(yōu)選地，還包括熱管模塊，設置于所述輻射段流出的產品氣的流通通道，以便吸取所述產品氣的熱量，并將其吸收的熱量提供給所述轉化模塊。
[0010]優(yōu)選地，所述轉化模塊為其內部原料氣管路內部裝有用于提高原料氣轉化效率的催化劑的催化轉化模塊。
[0011]優(yōu)選地，所述產品氣管道為位于所述輻射段出口處的產品氣集合管。
[0012]優(yōu)選地，所述熱管模塊包括取熱段和放熱段，所述取熱段和所述放熱段為分體式結構，所述轉化模塊置于所述放熱段。[0013]優(yōu)選地，所述取熱段置于所述產品氣集合管的出口位置處。
[0014]優(yōu)選地，還包括設置于所述轉化模塊的進氣口處的換熱器，所述產品氣集合管的出口管包括主管路和分支管路，所述分支管路中的產品氣經所述換熱器換熱后進入余熱鍋爐，所述主管路中的產品氣經所述取熱段換熱后進入余熱鍋爐。
[0015]優(yōu)選地，所述轉化模塊的出口連通所述換熱器的進口處的所述分支管路。
[0016]優(yōu)選地，所述分支管路上設置有流量控制閥。
[0017]優(yōu)選地，所述利用產品氣余熱的轉化爐設備為制氫利用產品氣余熱的轉化爐設備。
[0018]本實用新型提供的利用產品氣余熱的轉化爐設備還設有轉化模塊；所述轉化模塊內設原料氣管路，所述原料氣管路的進口連通所述外界原料氣源，其出口直接連通位于所述轉化爐本體外部的產品氣管道，所述轉化模塊吸收所述輻射段流出的產品氣熱量，將預設量的原料氣轉化為所需產品氣。
[0019]該實施方式中，產品氣的部分熱量提供給經過轉化模塊的原料氣，經過轉化模塊的原料氣直接轉化成滿足要求的產品氣，該產品氣從轉化模塊的出口直接流入轉化爐本體外部的產品氣管道。
[0020]該實施方式在原有工藝的基礎上，基于熱管原理，吸收產品氣余熱并將該熱量用于產品氣的獲取，可以將產品氣的余熱完全用于產品氣的生產，實現了產品氣余熱最大價值利用，降低產品氣熱量回收后熱量的再次損失，增加了利用產品氣余熱的轉化爐設備的廣品氣的制備能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型第一種實施例中利用產品氣余熱的轉化爐設備的結構示意圖。
[0022]其中，圖1中附圖標記和部件名稱之間的一一對應關系如下所示:
[0023]11轉化爐本體、12換熱器、13余熱鍋爐、14轉化模塊、15熱管模塊、151取熱段、152放熱段、16產品氣集合管、17流量控制閥、18主管路、19分支管路。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型的核心為提供一種利用產品氣余熱的轉化爐設備，該利用產品氣余熱的轉化爐設備具有比較高的能量利用率。
[0025]不失一般性，本文以利用產品氣余熱的轉化爐設備為一種頂燒式制氫利用產品氣余熱的轉化爐設備為例介紹技術方案，本領域內技術人員應當理解，本技術方案還可以應用于其它產品氣的利用產品氣余熱的轉化爐設備中。
[0026]為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0027]請參考圖1，圖1為本實用新型第一種實施例中利用產品氣余熱的轉化爐設備的結構示意圖；其中，圖中A表示進入轉化模塊的原料氣流向；B表示經過熱管模塊的產品氣的流向；C分支管路中產品氣的流向。
[0028]本實用新型提供了一種利用產品氣余熱的轉化爐設備，包括轉化爐本體11，轉化爐本體11包括對流段和輻射段，頂燒式制氫轉化爐的燃燒器布置于輻射段的頂部，燃燒火焰大致與爐管平行，垂直向下燃燒，煙氣下行，從輻射段底部煙道離開輻射段，對流段布置在輻射段的旁邊。
[0029]轉化爐本體11內設置有連通外界原料氣源的原料氣主管道，原料氣主管道中的原料氣經所述輻射段進入利用產品氣余熱的轉化爐設備的產品集氣管16。
[0030]本實用新型中的利用產品氣余熱的轉化爐設備還包括轉化模塊14，用于將原料氣轉化為產品氣，轉化模塊內設原料氣管路，原料氣管路的進口連通外界原料氣源，其出口直接連通位于轉化爐本體外部的產品氣管道；轉化模塊14吸收流出輻射段的產品氣的熱量將預設量的原料氣轉化為所需產品氣。
[0031]該實施方式中，產品氣在進入余熱鍋爐13進行換熱前，其部分熱量先經熱管模塊15集中回收，提供給經過轉化模塊的原料氣，經過轉化模塊的原料氣直接轉化成滿足要求的產品氣，該產品氣從轉化模塊的出口直接流入轉化爐本體11外部的產品氣管道。
[0032]該實施方式在原有工藝的基礎上，吸收產品氣余熱并將該熱量用于產品氣的獲取，將產品氣的余熱完全用于產品氣的生產，實現了產品氣余熱最大價值利用，降低熱量回收后的再次損失，增加了利用產品氣余熱的轉化爐設備的產品氣的制備能力。
[0033]利用產品氣余熱的轉化爐設備還可以進一步包括熱管模塊15，熱管模塊15，設置于輻射段流出的產品氣的流通通道，以便吸取產品氣的熱量，并將其吸收的熱量提供給轉化模塊14。本實用新型中從輻射段流出的產品氣的熱量還進一步由熱管模塊15回收，熱管模塊15將回收的熱量傳遞給轉化模塊，轉化模塊利用熱管模塊15提供的熱量將原料氣轉化為所需產品氣。本實施例基于熱管原理，熱管模塊15可以給轉化模塊提供比較穩(wěn)定的熱量，有利于提高轉化模塊14中原料氣的轉化效率。
[0034]在一種優(yōu)選的實施方式中，上述實施例中的轉化模塊14可以為其內部原料氣管路內部裝有用于提高原料氣轉化效率的催化劑的催化轉化模塊；這樣可以進一步降低原料氣對轉化溫度的要求以及縮短轉化時間，保證轉化模塊14內原料氣完全轉化為合格的產
品氣O
[0035]上述各實施例中，產品氣管道可以為位于輻射段出口位置的產品氣集合管16，轉化模塊14的出口可以直接連通輻射段出口處的產品氣集合管16，經產品氣集合管16連通余熱鍋爐13，這樣經轉化模塊14生成的產品氣和經輻射段生成的產品氣兩者可以在產品集合管內充分混合。
[0036]當然，產品氣管道也可以為位于產品氣集合管16和余熱鍋爐13之間的產品氣運
輸管道。
[0037]上述各實施例中的熱管模塊15可以包括取熱段151和放熱段152，取熱段151和放熱段152為分體式結構，轉化模塊14置于放熱段152，這樣，可以根據實際空間情況，將取熱段151和放熱段152分開放置，增加熱管模塊15布置的靈活性。
[0038]在一種優(yōu)選的實施方式中，取熱段151置于產品氣集合管的出口位置處，該處產品氣溫度比較高，這樣有利于取熱段151獲取最大化熱量，充分將產品氣的熱量應用于轉化模塊中原料氣的轉化，提高利用產品氣余熱的轉化爐設備的生產能力。
[0039]上述各實施例中，利用產品氣余熱的轉化爐設備還進一步包括設置于轉化模塊14的進氣口處的換熱器12，產品氣集合管的出口管包括主管路18和分支管路19，分支管路19中的產品氣經換熱器12換熱后進入余熱鍋爐13，主管路18中的產品氣經取熱段151換熱后進入余熱鍋爐13 ;換熱器12可以進一步吸收產品氣的熱量，將該熱量提供給轉化模塊14。
[0040]進一步地，上述實施例中轉化模塊的出口連通換熱器12的進口處的分支管路19 ；這樣轉化模塊14內產生的產品氣所攜帶熱量可以進一步提供給轉化模塊14。分支管路19上可以設置有流量控制閥17，這樣可以根據熱管模塊15收集的熱量來控制流量控制閥17的開度，以便達到熱量和轉化模塊14中的原料氣流量的較好匹配。
[0041]上述各實施例中的轉化模塊14的進口可以單獨設置管路連通原料氣源，也可以連接于進入對流段的原料氣的主管路上；另外，根據工藝要求，預熱后的原料氣進入催化轉化模塊的方式應與轉化段的溫度梯度形成對流，靠近產品氣上游的催化轉化模塊的溫度較高，靠近產品氣下游的催化轉化溫度比較低，故一般原料氣由轉化模塊14的低溫端進入，
由高溫端流出。
[0042]上述各實施例中的制氫利用產品氣余熱的轉化爐設備的其他部分請參考現有技術，在此不作詳述。
[0043]以上對本實用新型所提供的一種利用產品氣余熱的轉化爐設備進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種利用產品氣余熱的轉化爐設備，包括設置有對流段和輻射段的轉化爐本體(11)，所述轉化爐本體(11)內設置有連通外界原料氣源的原料氣主管道，所述原料氣主管道中的原料氣經所述輻射段進入所述利用產品氣余熱的轉化爐設備的產品集氣管，其特征在于，還包括: 轉化模塊(14)，所述轉化模塊(14)內設原料氣管路，所述原料氣管路的進口連通所述外界原料氣源，其出口直接連通位于所述轉化爐本體(11)外部的產品氣管道，所述轉化模塊(14)吸收所述輻射段流出的產品氣熱量，將預設量的原料氣轉化為所需產品氣。
2.如權利要求1所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，還包括熱管模塊(15)，設置于所述輻射段流出的產品氣的流通通道，以便吸取所述產品氣的熱量，并將其吸收的熱量提供給所述轉化模塊(14)。
3.如權利要求1所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述轉化模塊(14)為其內部原料氣管路內部裝有用于提高原料氣轉化效率的催化劑的催化轉化模塊。
4.如權利要求1所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述產品氣管道為位于所述輻射段出口處的產品氣集合管(16)。
5.如權利要求2所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述熱管模塊(15)包括取熱段(151)和放熱段(152)，所述取熱段(151)和所述放熱段(152)為分體式結構，所述轉化模塊(14)置于所述放熱段(152)。
6.如權利要求5所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述取熱段(151)置于所述產品氣集合管(16)的出口位置處。
7.如權利要求1至6任一項所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，還包括設置于所述轉化模塊(14)的進氣口處的換熱器(12)，所述產品氣集合管(16)的出口管包括主管路(18)和分支管路(19)，所述分支管路(19)中的產品氣經所述換熱器(12)換熱后進入余熱鍋爐(13)，所述主管路(18)中的產品氣經所述取熱段(151)換熱后進入余熱鍋爐(13)。
8.如權利要求7所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述轉化模塊(14)的出口連通所述換熱器(12)的進口處的所述分支管路(19)。
9.如權利要求7所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述分支管路上設置有流量控制閥(17)。
10.如權利要求1所述的利用產品氣余熱的轉化爐設備，其特征在于，所述利用產品氣余熱的轉化爐設備為制氫利用產品氣余熱的轉化爐設備。
【文檔編號】F27D17/00GK203479028SQ201320546141
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權日:2013年9月3日
【發(fā)明者】毛凱田, 張錦華, 朱旭, 常彬, 朱春春, 徐西子 申請人:上海卓然工程技術有限公司, 卓然(靖江)設備制造有限公司