專利名稱：一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤制備替代天然氣(SNG)的甲烷化裝置中的蒸汽過熱器，屬于煤制天然氣領(lǐng)域，具體而言，本實(shí)用新型涉及一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器。
背景技術(shù)：
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)生超高壓過熱蒸汽是提高能量回收率、降低裝置綜合能耗的首選手段?，F(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)明專利CN102513034A中公開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)生超高壓過熱蒸汽，通常利用甲烷化反應(yīng)器出口的高溫富甲烷氣過熱超高壓蒸汽，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)蒸汽過熱的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容為進(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，本實(shí)用新型所提供的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器，包括管箱1、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。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。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。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。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。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；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。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，其目的是通過減少繞管芯體和殼程殼體之間的間隙來減少殼程介質(zhì)漏流，提高纏繞管式換熱器的換熱效率。所述纏繞管蒸汽過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。本實(shí)用新型所提供的用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器具有結(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，也可通過酸洗的方法清除；這使得纏繞式蒸汽過熱器更加適合在甲烷化裝置中應(yīng)用。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種用于甲烷化裝置的立式纏繞管蒸汽過熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的一種用于甲烷化裝置的臥式纏繞管蒸汽過熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a為本實(shí)用新型提供的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器的軸向抽拔式中心筒的示意圖。圖3b為本實(shí)用新型提供的一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器的兩段分離式中心筒的示意圖。[0019]附圖標(biāo)記說明: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
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。實(shí)施例1如圖1所示，一種用于甲烷化裝置的立式纏繞管蒸汽過熱器，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。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6 200mm。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。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。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))。實(shí)施例2如圖2所示，一種用于甲烷化裝置的臥式纏繞管蒸汽過熱器，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熱器，其特征在于:所述換熱管(7)的管徑范圍是6 300mm。
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熱器，其特征在于:所述纏繞管蒸汽過熱器為立式換熱器或臥式換熱器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于甲烷化裝置的纏繞管蒸汽過熱器，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。本實(shí)用新型結(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。
文檔編號(hào)F22G3/00GK203068487SQ201320021130
公開日2013年7月17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