本實(shí)用新型屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，是一種化學(xué)反應(yīng)器的余熱回收裝置，具體地說是一種材料要求不高、制造成本較低、利于維修、高熱效率的臥式高壓鍋爐水折流桿式預(yù)熱器。

背景技術(shù)：

目前，化學(xué)反應(yīng)后的余熱回收裝置有較大的改進(jìn)，通常是將高溫和高壓區(qū)分開，采用二重套管或三重套管的形式，將工藝氣從內(nèi)管進(jìn)，從外套管出，雖然是分開了高溫和高壓區(qū)，但是由于是多重套管，因此在制造上比較煩瑣、材料用量上比較浪費(fèi)；另外，多重套管也導(dǎo)致?lián)Q熱效率并不高。

傳統(tǒng)余熱回收裝置中的換熱管基本上沿一個(gè)方向延伸，換熱管的兩端分別固定在不同的管板上，當(dāng)換熱管受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹，造成熱應(yīng)力過度集中，為避免熱應(yīng)力造成設(shè)備的失效，需要采用高等級的不銹鋼材料，換熱管的厚度也較厚。

在余熱回收裝置中，高溫區(qū)換熱管的進(jìn)氣端和管板由于長時(shí)間受到高溫工藝氣的沖擊，容易損壞，而又是采用焊接結(jié)構(gòu)，不利維修。為避免上述缺陷，人們改進(jìn)了換熱管的安裝方式，但是，一直無法避免換熱管與管板焊接區(qū)域處在最高溫度區(qū)域，在使用過程中因熱應(yīng)力集中而導(dǎo)致?lián)Q熱管的管頭焊開裂或管板開裂等現(xiàn)象。目前余熱回收裝置在制造、換熱效率、材料用量和維修等方面都存在很多不足的地方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有余熱回收裝置的材料用量多、換熱效率低、不利維修、制造難度大、管板熱應(yīng)力集中、熱端換熱管與管板焊縫容易開裂等問題，本申請的目的首先是提供一種預(yù)熱器，以至少部分解決上述問題，具體技術(shù)方案如下：

一種高壓鍋爐水折流桿式預(yù)熱器，其包括兩端封閉的外殼，設(shè)置在外殼內(nèi)的管板，所述管板將外殼的內(nèi)腔分為換熱腔和水腔；在水腔內(nèi)安裝有分割板，該分割板將水腔分為互不相通的進(jìn)水腔和出水腔，分割板將管板分割為進(jìn)水部和出水部兩個(gè)部分，在外殼上安裝有連通進(jìn)水腔的進(jìn)水口和連通出水腔的出水口；

在換熱腔內(nèi)安裝有管束套筒，管束套筒內(nèi)安裝有折流桿組件和由若干U形換熱管所組成的U形換熱管束，U形換熱管活動地支撐在折流桿組件中的折流桿上；U形換熱管的一端密封固定在管板的進(jìn)水部上、并連通進(jìn)水腔，U形換熱管的另一端固定在管板的出水部上、并連通出水腔，進(jìn)水腔經(jīng)U形換熱管的內(nèi)腔連通出水腔；

外殼遠(yuǎn)離管板的一端延伸形成高壓外聯(lián)箱，高壓外聯(lián)箱的內(nèi)腔形成連通換熱腔的回氣腔，在高壓外聯(lián)箱上設(shè)置有連通回氣腔的進(jìn)口套管與氣體出口；管束套筒朝向管板的一端為敞口端，該敞口端與管板之間具有連通管束套筒內(nèi)外的連通部；管束套筒遠(yuǎn)離管板的一端形成為高溫內(nèi)聯(lián)箱，高溫內(nèi)聯(lián)箱位于回氣腔內(nèi)，在高溫內(nèi)聯(lián)箱上設(shè)置有氣體進(jìn)口；

在管束套筒的外壁與外殼的內(nèi)壁之間具有氣體通道，經(jīng)氣體進(jìn)口進(jìn)入的氣體能夠依次經(jīng)高溫內(nèi)聯(lián)箱、U形換熱管之間的間隙、連通部、氣體通道后，經(jīng)氣體出口排出所述預(yù)熱器。所述U形換熱管優(yōu)選采用管板角焊方式焊接在管板上。

當(dāng)本實(shí)用新型使用時(shí)，完成反應(yīng)的化學(xué)氣體從氣體進(jìn)口進(jìn)入，然后進(jìn)入到U形換熱管之間的間隙，化學(xué)氣體經(jīng)過U形換熱管與下述的冷卻水進(jìn)行熱量交換后溫度降低，溫度降低的化學(xué)氣體從連通部進(jìn)入到管束套筒的外壁與外殼的內(nèi)壁之間的氣體通道，最后經(jīng)氣體出口排出，進(jìn)入下到工序；冷卻水由進(jìn)水口進(jìn)入到進(jìn)水腔內(nèi)，然后進(jìn)入到U形換熱管的內(nèi)腔，經(jīng)過與上述化學(xué)氣體換熱后溫度上升，溫度上升后的冷卻水從U形換熱管排出進(jìn)入到出水腔，然后經(jīng)出水管排出，進(jìn)入到下道工序。

傳統(tǒng)的廢熱鍋爐中，換熱管內(nèi)為高溫介質(zhì)，使換熱管一直保持在高溫狀態(tài)，而在本申請中，高溫介質(zhì)在換熱管外，而冷卻介質(zhì)走管內(nèi)，且將換熱管的兩端均設(shè)置在同一側(cè)，并位于冷卻介質(zhì)的包圍之中，由于冷卻介質(zhì)相對于高溫介質(zhì)其溫度較低，使換熱管與管板的連接部位完全處于相對低溫的水環(huán)境內(nèi)，消除高溫應(yīng)力隱患，有利于延長設(shè)備的使用壽命。

本實(shí)用新型中，采用折流桿組件，折流桿組件具有低阻力的優(yōu)點(diǎn)，折流桿組件中折流桿還用于支撐U形換熱管，由于U形換熱管活動地支撐在折流桿上，當(dāng)U形換熱管在由于溫度變化而產(chǎn)生伸縮時(shí)，U形換熱管的U形端能夠自由移動，避免了直桿式的換熱管在產(chǎn)生伸縮時(shí)，只能向側(cè)邊彎曲，并由此而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。同時(shí)由于采用了U形換熱管，可以將換熱管設(shè)計(jì)成具有較大長徑比的細(xì)長形管道，以延長冷卻水與高溫氣體的換熱時(shí)間，提高換熱效率。

本實(shí)用新型中，管束套筒和高溫內(nèi)聯(lián)箱安裝在外殼內(nèi)，由于高溫氣體在進(jìn)入到進(jìn)氣進(jìn)口后，首先進(jìn)入到高溫內(nèi)聯(lián)箱，在高溫內(nèi)聯(lián)箱內(nèi)，氣體處于最高溫度，當(dāng)氣體經(jīng)U形換熱管進(jìn)行時(shí)，溫度逐漸降低，進(jìn)入到管束套筒的外壁與外殼的內(nèi)壁之間的氣體通道內(nèi)，此時(shí)，氣體的溫度已達(dá)到最低點(diǎn)，因此在本實(shí)用新型中，只有高溫內(nèi)聯(lián)箱承擔(dān)高溫部分，包括高壓外聯(lián)箱在內(nèi)的外殼承受氣體的高壓，不承受氣體的高溫，高溫與高壓兩個(gè)苛刻條件由外殼和高溫內(nèi)聯(lián)箱分開承擔(dān)，降低了外殼的材質(zhì)要求和制造難度，既節(jié)省投資，又更加安全。

進(jìn)一步，還包括高溫氣防沖板，所述高溫氣防沖板設(shè)置在高溫內(nèi)聯(lián)箱或管束套筒內(nèi)，并位于U形換熱管束與氣體進(jìn)口之間。具體地，所述高溫氣防沖板為多孔板?；蛩龈邷貧夥罌_板包括環(huán)形的基板、和沿基板的內(nèi)緣向內(nèi)延伸的若干輻板，相鄰的輻板之間形成氣體通道。

所述多孔板的外周面固定在高溫內(nèi)聯(lián)箱或管束套筒的內(nèi)壁上，多孔板的中心部向高溫內(nèi)聯(lián)箱的氣體進(jìn)口方向突起。

高溫氣防沖板的設(shè)置可以避免進(jìn)入到高溫內(nèi)聯(lián)箱的高溫氣體對U形換熱管及折流桿組件形成較大的沖擊，而使相關(guān)部件產(chǎn)生劇烈震動，影響各部件之間的連接強(qiáng)度，影響設(shè)置本安全使用和壽命。

進(jìn)一步，所述外殼水平布置，所述進(jìn)水口位于外殼的下方，所述出水口位于外殼的上方。該設(shè)計(jì)能夠增加換熱效果，同時(shí)方便本實(shí)用新型的安裝和維護(hù)。

進(jìn)一步，所述連通部由管束套筒朝向管板的一端的側(cè)壁上的缺口所形成，或由管束套筒朝向管板的一端的側(cè)壁上的通孔所形成。上述設(shè)計(jì)均可方便地在管束套筒上形成連通部，不必采用其它復(fù)雜的零部件，以簡化本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，并有效地提高使用壽命。

其次，本申請還提供一種用于放熱反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)裝置，其包括上述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的高壓鍋爐水折流桿式預(yù)熱器，該化學(xué)反應(yīng)裝置還包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器的外殼連接到預(yù)熱器的進(jìn)口套管上，反應(yīng)器的反應(yīng)氣出口管連接到預(yù)熱器的氣體進(jìn)口上。

本化學(xué)反應(yīng)裝置能夠有效地將完成反應(yīng)的原料氣所攜帶的熱能安全穩(wěn)定地傳遞給冷卻水。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

參閱圖1，一種高壓鍋爐水折流桿式預(yù)熱器300，其包括兩端封閉的外殼6，該外殼6呈筒狀，在外殼6的一端安裝有前端蓋24，在另一端安裝與后端蓋14，前端蓋螺栓27將前端蓋24緊固在外殼的一端上，在前端蓋24與外殼的端面之間安裝有前端密封件28。后端蓋螺栓17將后端蓋14緊固在外殼的另一端上，在后端蓋14與外殼的端面之間安裝有后端密封件18。

在外殼6內(nèi)設(shè)置有管板11，所述管板11將外殼6的內(nèi)腔分為換熱腔和水腔22；在水腔22內(nèi)安裝有分割板19，該分割板19將水腔22分為互不相通的進(jìn)水腔221和出水腔222，分割板19將管板11分割為進(jìn)水部111和出水部112兩個(gè)部分，在外殼6上安裝有連通進(jìn)水腔221的進(jìn)水口15和連通出水腔222的出水口12。分割板19為一折板，折板的一側(cè)焊接在管板上，其它側(cè)面焊接在外殼6上，折板與外殼所包圍的空間形成出水腔，該折板無后端蓋14無接觸，以方便于后端蓋14的安裝。

在換熱腔內(nèi)安裝有管束套筒9，管束套筒9內(nèi)安裝有折流桿組件10和由若干U形換熱管81所組成的U形換熱管束8，U形換熱管81活動地支撐在折流桿組件10中的折流桿33上；U形換熱管81的一端密封固定在管板11的進(jìn)水部111上、并連通進(jìn)水腔221，U形換熱管的另一端固定在管板11的出水部112上、并連通出水腔222，進(jìn)水腔221經(jīng)U形換熱管81的內(nèi)腔連通出水腔222。U形換熱管采用管板角焊方式焊接在管板上。

外殼6遠(yuǎn)離管板11的一端延伸形成高壓外聯(lián)箱4，高壓外聯(lián)箱4的內(nèi)腔形成連通換熱腔的回氣腔21，在高壓外聯(lián)箱4上設(shè)置有連通回氣腔21的進(jìn)口套管31與氣體出口5；管束套筒9朝向管板11的一端為敞口端，該敞口端與管板之間具有連通管束套筒內(nèi)外的連通部91。管束套筒9遠(yuǎn)離管板11的一端形成為高溫內(nèi)聯(lián)箱16，高溫內(nèi)聯(lián)箱16位于回氣腔21內(nèi)，在高溫內(nèi)聯(lián)箱16上設(shè)置有氣體進(jìn)口32。其中連通部91由管束套筒9朝向管板11的一端的側(cè)壁上的缺口所形成，在其它實(shí)施例中，連通部還可以由管束套筒朝向管板的一端的側(cè)壁上的通孔所形成。

在管束套筒9的外壁與外殼6的內(nèi)壁之間具有氣體通道35，經(jīng)氣體進(jìn)口32進(jìn)入的氣體能夠依次經(jīng)高溫內(nèi)聯(lián)箱16、U形換熱管81之間的間隙、連通部91、氣體通道35后，經(jīng)氣體出口5排出本實(shí)施例中的預(yù)熱器。

在管束套筒9內(nèi)安裝有高溫氣防沖板7，并位于U形換熱管束與氣體進(jìn)口之間，高溫防沖板7為一多孔板，該多孔板位于管束套筒9臨近高溫內(nèi)聯(lián)箱16一端的邊緣，并焊接在管束套筒9上，多孔板的中心部向高溫內(nèi)聯(lián)箱的氣體進(jìn)口32方向突起。

在其它實(shí)施例中，高溫氣防沖板還可以形成包括環(huán)形的基板、和沿基板的內(nèi)緣向內(nèi)延伸的若干輻板，相鄰的輻板之間形成氣體通道。

當(dāng)本實(shí)施例中的預(yù)熱器300的外殼6呈水平布置時(shí)，進(jìn)水口15位于外6殼的下方，出水口12位于外殼6的上方。

在回氣腔的側(cè)壁上安裝有用于安裝相關(guān)儀表的接口23，在外殼上安裝有支座25。

實(shí)施例2

請參閱圖2，一種用于放熱反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)裝置500，其包括實(shí)施例1所述的高壓鍋爐水折流桿式預(yù)熱器300和反應(yīng)器400，反應(yīng)器400的外殼1通過連接法蘭3連接到預(yù)熱器300的進(jìn)口套管31上，反應(yīng)器400的反應(yīng)氣出口管2連接到預(yù)熱器300的氣體進(jìn)口32上，在反應(yīng)氣出口管2與氣體進(jìn)口32之間安裝有金屬軟接頭。

在反應(yīng)器400內(nèi)完成反應(yīng)的反應(yīng)氣體經(jīng)反應(yīng)氣出口管2和氣體進(jìn)口32進(jìn)入到預(yù)熱器300內(nèi)，然后反應(yīng)氣經(jīng)高溫內(nèi)聯(lián)箱16進(jìn)入到管束套筒9內(nèi)，在管束套筒9內(nèi)反應(yīng)氣流經(jīng)各U形換熱管81之間的間隙，與U形換熱管81內(nèi)的冷卻水進(jìn)行換熱并降溫，然后經(jīng)連通部91進(jìn)入到管束套筒9的外壁與外殼6的內(nèi)壁之間的氣體通道35，再進(jìn)入到回氣腔21內(nèi)，最后經(jīng)氣體出口5排出預(yù)熱器進(jìn)入到下到工序。

冷卻水由進(jìn)水口15進(jìn)入到進(jìn)水腔221內(nèi)，然后被分配流入到各個(gè)U形換熱管81的內(nèi)腔，與管束套筒9內(nèi)的反應(yīng)氣進(jìn)行換熱并升溫，然后流入到出水腔222，最后經(jīng)出水口12排出預(yù)熱器作為鍋爐用水或用于其它用途。