[实用新型]一种直通式合成废热锅炉

说明书

本实用新型涉及一种直通式合成废热锅炉，包括筒体、设于所述筒体两端的两个管板、分别与两个管板连接的管箱、以及设于所述筒体内部的换热管；所述换热管沿所述筒体的轴向分布，并且换热管的两端分别固定于所述管板上；所述筒体上设有循环水进口和蒸汽出口，所述换热管上设有弯曲型结构。与现有技术相比，本实用新型通过弯曲型换热管消除换热管连接处焊缝的热应力和热疲劳破坏，具有设备寿命高、经济效益好、使用安全、便于组装等优点。

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其是涉及一种直通式合成废热锅炉。

背景技术

合成废热锅炉是合成氨工业废热回收利用的关键装置，它长期承受高温、高压、氢氮气的冲蚀等苛刻的工艺条件。废热锅炉的典型破坏和失效模式包括热应力、热疲劳裂纹、高温下氢腐蚀等；主要失效部位常见于热端管板及管板与换热管连接部位，即焊缝出现裂缝。目前的合成废热锅炉结构如图1所示，此结构在国内几十家企业在使用，但使用寿命很短，经常出现泄漏，致使企业停产维修，造成很大的经济损失。寿命较短的原因为，合成废热锅炉在使用过程中蒸汽从上升管进入汽包气侧，而汽包内的水从下降管进入本设备的下侧，水被合成气加热后向上移动产生汽水混合物进入上升管，这个水循环的过程使换热管管束上下有较大的温差，特别在锅炉给水时，这个温差更大，温度波动更为严重，该设备的壳体上设置的膨胀节只能消除轴向的温差，无法消除径向(即上、下)的温差，而常见的废热锅炉上、下温差可以达到100℃左右，因此上下的换热管热胀冷缩的情况相差较大，因此每根换热管与管板的连接焊缝处于不同程度的热应力和热疲劳状态，同时又在氢脆、氢腐蚀的共同作用下，废锅在使用一段时间后热端处管板与换热管连接处的焊缝发生了微裂纹漏气事故，这是这类废锅常见的失效模式。对于使用在年产30万吨以上合成氨装置上的废热锅炉，如果出现泄漏，企业必须把系统装备停止运行，进行维修，停产维修一次，企业将要损失几千万元；因此，需要设计一种直通式合成废热锅炉，避免由于径向方向上的温差导致的换热管与管板之间焊缝连接处出现裂缝，从而提高设备的寿命，提高企业的经济效益。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直通式合成废热锅炉。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直通式合成废热锅炉，包括筒体、设于所述筒体两端的两个管板、分别与两个管板连接的管箱、以及设于所述筒体内部的换热管；所述换热管沿所述筒体的轴向分布，并且换热管的两端分别固定于所述管板上；所述筒体上设有循环水进口和蒸汽出口，所述换热管上设有弯曲型结构。

现有技术中采用直管型的换热管，这种换热管无法消除换热器径向(即上、下)温差，而常见的废热锅炉上、下温差可以达到100℃左右，因此上下的换热管热胀冷缩的情况相差较大，因此每根换热管与管板的连接焊缝处于不同程度的热应力和热疲劳状态，换热管端部与管板之间的焊缝容易出现裂纹；而本实用新型中采用弯曲型结构的换热管，弯曲型结构能够很好的吸收换热管由于热胀冷肃形成的不同程度的膨胀，大大减小换热管端部与管板之间的热应力，避免换热管端部与管板之间的焊缝由于热应力受损，开裂。

优选地，所述弯曲型结构为U型结构。

采用U型结构，方便加工制造，也方便换热管的安装。

优选地，所述U型结构的底部连通处朝向水平方向。

优选地，所有换热管的U型结构朝向相同。

配套地，本实用新型还设计了与带有U型结构的换热管匹配的支撑板，所述筒体内设有支撑板，所述换热管固定于所述支撑板上。

优选地，所述支撑板为弓形结构的支撑板，并且支撑板上开设与所述U型结构匹配的通孔。

优选地，所述支撑板为分体式结构的支撑板，包括形状匹配的第一支撑板和第二支撑板，并且二者之间设有间隔空间；所述第一支撑板和第二支撑板上开设匹配的半圆孔，两个匹配的半圆孔和所述间隔空间形成与U型结构匹配的通孔。