[实用新型]一种基于热膨胀稳定性的随动膨胀系统

说明书

本实用新型公开了一种基于热膨胀稳定性的随动膨胀系统，属于天然气制氢装置领域，包括转化炉、转化管、上猪尾管、混合气上升管；还包括混合气分配管和支撑混合气分配管的随动支撑件，混合气上升管的出口连接至混合气分配管；上猪尾管的一端连接至混合气分配管，另一端连接至转化管的上端，转化管的上端设置有膨胀节。将混合气上升管和转化管系的热膨胀位移统一考虑，上猪尾管仅用于克服两者之间的热膨胀差，使炉顶结构得到优化，简化了管系结构，高合金钢材用量减少，降低投资，使炉顶操作空间增大，更便于操作维护，安全性增加，得到同样的产品压力，前端动力消耗降低，装置运行成本更低，降低了管系热损失，能耗降低，燃料消耗低。

技术领域

本实用新型属于天然气制氢装置领域，具体涉及一种基于热膨胀稳定性的随动膨胀系统。

背景技术

在制氢过程中，烃类水蒸汽转化炉中的转化管在冷态和操作工况下温差达800-900℃，转化管热膨胀量达到200mm以上，现有技术采用转化炉进出口扰性管(称为上下猪尾管)连接来克服转化管热膨胀问题。根据结构设计的特点，有的采用炉管上膨胀结构即上猪尾管吸收热膨胀，有的采用下膨胀结构即下猪尾管吸收热膨胀。但无论是哪种膨胀结构，都会使猪尾管在承受高温高压的同时附加了位移载荷，受力状况苛刻。要使得猪尾管系安全运行，需要保证力臂很长才能制作成弹性极佳的猪尾管以用于吸收热膨胀，造成了猪尾管系结构复杂且占用空间大，高合金材料用量大，工艺气在猪尾管中压降大，热损失大的缺点。

此外，为克服热膨胀过程中转化管受阻和转化管自身重量产生轴向附加压应力导致转化管弯曲的问题，对于上膨胀结构的转化管系，需采用恒力弹簧支吊架或配重块来平衡，这些附加的结构同时设置在炉顶，因炉顶还设置有燃烧系统、燃料及助燃空气管路系统，从而造成炉顶结构复杂，操作空间小，巡检检修极为不便，安全隐患大。

传统技术的天然气与水蒸气的混合气，在加热后通过混合气上升管送往转化炉顶部进转化管，该上升管在冷态和操作工况下的温差约600℃，该部分温差导致的热膨胀差需由上升管本身制作成Π型结构来补偿，同样造成了高合金材料用量大，工艺气在上升管中压降大，热损失大的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于热膨胀稳定性的随动膨胀系统，旨在充分利用膨胀管系自身结构特性进行优化，从而达到简化结构，合理利用材料，降低消耗及管系阻力的目的，以解决现有制氢装置中热膨胀管系结构复杂、高合金材料用量大、热损失大的问题。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种基于热膨胀稳定性的随动膨胀系统，包括转化炉、转化管、上猪尾管、混合气上升管；还包括混合气分配管和支撑混合气分配管的随动支撑件，所述混合气上升管的出口连接至混合气分配管；所述上猪尾管的一端连接至混合气分配管，另一端连接至转化管的上端，转化管的上端设置有膨胀节。

作为所述的进一步可选方案，所述混合气分配管为环状结构，并环设于转化炉外部。

作为所述的进一步可选方案，所述随动支撑件为多个，且均匀间隔设置在混合气分配管下部。

作为所述的进一步可选方案，所述转化炉外壁设有支撑架，随动支撑件安装于支撑架上。

作为所述的进一步可选方案，所述随动支撑件为弹簧件，弹簧件的一端固定，另一端与混合气分配管固定连接。

作为所述的进一步可选方案，还包括下猪尾管和下集气管，下猪尾管的一端与转化管的下端连接，另一端连接至下集气管。

作为所述的进一步可选方案，所述下集气管呈环状。

作为所述的进一步可选方案，还包括支撑转化炉的立柱和支撑下集气管的固定支架，固定支架固定于立柱。

作为所述的进一步可选方案，所述转化管的下端固定于转化炉底部。

作为所述的进一步可选方案，所述转化炉的内壁设有隔热衬里。