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一种废热锅炉及焦炉气制液化天然气设备的制作方法

2022-09-15 05:39:41 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及煤化工技术领域,尤其涉及一种废热锅炉及焦炉气制液化天然气设备。


背景技术:

2.在煤化工焦炉气制液化天然气设备中,正常工况下主甲烷化反应器出口焦炉气温度在550-650℃,在与主甲烷化反应器连通的废热锅炉中,通过换热产生中压蒸汽的方式,将部分焦炉气的温度降低后,再将所有焦炉气混合通入副甲烷化反应器,使得焦炉气的温度达到300-340℃,再将焦炉气通入副甲烷化反应器,以满足副甲烷化反应器中的所需焦炉气温度。
3.目前,在焦炉气制液化天然气设备中所采用的废热锅炉大多为卧室火管式结构,此类废热锅炉包括中心排气管和换热管,流过换热管的焦炉气的温度降低,最终和流过中心排气管的未降温焦炉气混合后流至副甲烷化反应器,而且废热锅炉的中心调节机构能够调节混合后的焦炉气的流速,进而控制换热管中焦炉气的换热时长,从而调节混合后的焦炉气温度。
4.但是,在开车工况下,主甲烷化反应器催化剂床层升温过程中,通入废热锅炉进口端的焦炉气的温度常为300℃左右,此时,无论中心调节机构所调节后的混合焦炉气的流速多小,换热管中的焦炉气依然会继续换热,通过传统的废热锅炉调节后焦炉气的温度常低于进气端气体温度的50%,所以通过传统的废热锅炉后流出的焦炉气的温度常常低于280℃,无法满足副甲烷化反应器中工艺要求。


技术实现要素:

5.本发明的目的在于提供一种废热锅炉出口温度调节结构及废热锅炉,用于增大通过废热锅炉后气体温度的调节范围,满足通过废热锅炉调节后焦炉气的温度为进气端气体温度的0%-100%,能够在开车工况时,废热锅炉进口温度较低,例如废热锅炉进口温度为300℃的情况下,能够保证出口温度在280℃以上,满足副甲烷化反应器中工艺要求。
6.为了实现上述目的,本发明提供了一种废热锅炉,包括:
7.炉筒,炉筒沿其轴线依次设置有换热筒段和气体排出筒段;
8.中心排气管,贯穿换热筒段并伸入气体排出筒段,中心排气管用于向气体排出筒段输送废热气体;
9.热换管组,设置于换热筒段且围绕中心排气管布置,换热管组的出气口与气体排出筒段连通,用于向气体排出筒段输送换热后的废热气体;
10.第一调节组件,第一调节组件位于气体排出筒段,且设置于中心排气管的出口端,用于调节从中心排气管流出的废热气体的流量;
11.第二调节组件,第二调节组件位于气体排出筒段,且设置于换热管组的出口端,用于调节从换热管组流出的废热气体的流量。
12.在本发明中,废热锅炉包括炉筒、中心排气管和热换管组,废热气体通过废热锅炉中后,一部分通过中心排气管流向气体排出筒段,废热气体的温度几乎不发生改变,一部分通过热换管组换热后流向气体排出筒段,废热气体的温度降低,而设置于中心排气管的出口端的第一调节组件能够调节中心排气管流出的废热气体的流量,设置于换热管组的出口端的第二调节组件能够调节换热管组流出的废热气体的流量;当第一调节组件控制中心排气管的出口端开启,第二调节组件控制换热管组的出口端也开启时,流经中心排气管的废热气体的温度几乎不变,流经换热管组的废热气体的温度降低,两部分废热气体经混合后进入气体排出筒段,并从气体排出筒段的排气端流出,通过第一调节组件调节中心排气管流出的废热气体的流量和通过第二调节组件能够调节换热管组流出的废热气体的流量相对大小发生改变时,混合后的废热气体中经过换热的组分也不同,进而控制混合后的废热气体的温度;而当第一调节组件控制中心排气管的出口端开启,第二调节组件控制换热管组的出口端关闭,换热管组流出的废热气体的流量为零时,经换热后的废热气体无法流出,所以从废热锅炉流出的废热气体和流入的废热气体的温度几乎不变。基于此,通过第一调节组件和第二调节组件分别调节中心排气管流出的废热气体的流速和换热管组流出的废热气体的流速的相对大小,从而控制通过废热锅炉后气体温度的大小,当换热管组流出的废热气体的流速为零时,从废热锅炉流出的废热气体和流入的废热气体的温度几乎不变,所以本发明能够增大通过废热锅炉后气体温度的调节范围,满足通过废热锅炉调节后焦炉气的温度为进气端气体温度的0%-100%,能够在开车工况时,废热锅炉进口温度较低,例如废热锅炉进口温度为300℃的情况下,能够保证出口温度在280℃以上,满足副甲烷化反应器中工艺要求。
13.可选地,上述的废热锅炉中,第二调节组件包括:
14.挡板,挡板位于气体排出筒段内,且挡板的外边缘与气体排出筒段的内壁密封连接,中心排气管密封穿过挡板,挡板上开设有通气孔;
15.通气管,通气管与通气孔密封连通;
16.第二调节阀,第二调节阀设置于通气管内;
17.第二调节机构,第二调节机构与第二调节阀动力连接,第二调节机构用于控制第二调节阀的开闭角度。
18.可选地,上述的废热锅炉中,第二调节机构包括:
19.第二执行机构,第二执行机构与第二调节阀动力连接;
20.第二手轮,第二手轮与第二执行机构动力连接,第二手轮用于通过第二执行机构控制第二调节阀的开闭角度。
21.可选地,上述的废热锅炉中,通气孔为方形,通气管为方形通气管,第二调节阀为方形阀。
22.可选地,上述的废热锅炉中,第一调节组件包括:
23.第一调节阀,第一调节阀设置于中心排气管内;
24.第一调节机构,第一调节机构与第一调节阀动力连接,第一调节机构用于控制第一调节阀的开闭角度。
25.可选地,上述的废热锅炉中,第一调节机构包括:
26.第一执行机构,第一执行机构与第一调节阀动力连接;
27.第一手轮,第一手轮与第一执行机构动力连接,第一手轮用于通过第一执行机构控制第一调节阀的开闭角度。
28.可选地,上述的废热锅炉中,第一调节阀为圆形阀。
29.可选地,上述的废热锅炉中,还包括:
30.温度检测装置,设置于气体排出筒段,用于检测从气体排出筒段排出的废热气体的温度;
31.控制器,控制器与温度检测装置、第一调节组件和第二调节组件均控制连接,控制器用于根据温度检测装置检测的温度控制第一调节组件和第二调节组件,以分别调节中心排气管和换热管组流出的废热气体的流量。
32.可选地,上述的废热锅炉中,控制器为分布式控制器。
33.本发明还提供一种焦炉气制液化天然气设备,其特征在于,包括上述的废热锅炉、主甲烷化反应器和副甲烷化反应器;
34.主甲烷化反应器与废热锅炉的进气端连通,副甲烷化反应器与废热锅炉的排气端连通。
35.与现有技术相比,本发明提供的焦炉气制液化天然气设备的有益效果与上述技术方案所述废热锅炉的有益效果相同,此处不做赘述。
附图说明
36.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
37.图1为本发明实施例中废热锅炉的示意图;
38.图2为本发明实施例中废热锅炉的气体排出筒段示意图;
39.图3为本发明实施例中废热锅炉的截面侧视图。
40.附图标记:
41.1-炉筒;11-换热筒段;12-气体排出筒段;2-中心排气管;3-热换管组;4-第二调节组件;41-挡板;42-通气孔;43-通气管;44-第二调节阀;45-第二调节机构;451-第二执行机构;452-第二手轮;5-第一调节组件;51-第一调节阀;52-第一调节机构;521-第一执行机构;522-第一手轮。
具体实施方式
42.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
43.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
44.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,
除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。
45.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.目前,在焦炉气制液化天然气设备中所采用的传统废热锅炉包括中心排气管和换热管,流过换热管的焦炉气的温度降低,最终和流过中心排气管的未降温焦炉气混合后流至副甲烷化反应器,而且废热锅炉的中心调节机构能够调节混合后的焦炉气的流速,进而控制换热管中焦炉气的换热时长,从而调节混合后的焦炉气温度。但是,在开车工况下,主甲烷化反应器催化剂床层升温过程中,通入废热锅炉进口端的焦炉气的温度常只有300℃左右,此时,无论中心调节机构所调节后的混合焦炉气的流速多小,换热管中的焦炉气依然会继续换热,通过传统的废热锅炉调节后焦炉气的温度常低于进气端气体温度的50%,所以通过传统的废热锅炉后流出的焦炉气的温度常常低于280℃,无法满足副甲烷化反应器中工艺要求。
48.为了解决上述问题,如图1、图2和图3所示,本发明实施例提供了一种废热锅炉,包括炉筒1、中心排气管2、热换管组3、第一调节组件5和第二调节组件4;其中,炉筒1沿其轴线依次设置有换热筒段11和气体排出筒段12;中心排气管2贯穿换热筒段11并伸入气体排出筒段12,中心排气管2用于向气体排出筒段12输送废热气体;热换管组3设置于换热筒段11且围绕中心排气管2布置,换热管组的出气口与气体排出筒段12连通,用于向气体排出筒段12输送换热后的废热气体;第一调节组件5位于气体排出筒段12,且设置于中心排气管2的出口端,用于调节从中心排气管2流出的废热气体的流量;第二调节组件4位于气体排出筒段12,且设置于换热管组的出口端,用于调节从换热管组流出的废热气体的流量。
49.在具体实施过程中,废热气体通入废热锅炉后,一部分通过中心排气管2流向气体排出筒段12,此部分废热气体未经换热,温度几乎不变,另一部分通过热换管组3换热后流向气体排出筒段12,此部分废热气体经换热后降温,在气体排出筒段12末端,两部分废热气体混合后,排出废热锅炉;同时,通过第一调节组件5调节从中心排气管2流出的废热气体的流量,即控制未换热废热气体的流量,通过第二调节组件4调节从热换管组3流出的废热气体的流量,即控制换热降温后的废热气体的流量,进而调节混合后排出废热锅炉的废热气体的温度。
50.基于此,废热锅炉包括炉筒1、中心排气管2和热换管组3,废热气体通过废热锅炉中后,一部分通过中心排气管2流向气体排出筒段12,废热气体的温度几乎不发生改变,一部分通过热换管组3换热后流向气体排出筒段12,废热气体的温度降低,而设置于中心排气管2的出口端的第一调节组件5能够调节中心排气管2流出的废热气体的流量,设置于热换管组3的出口端的第二调节组件4能够调节热换管组3流出的废热气体的流量。当第一调节
组件5控制中心排气管2的出口端开启,第二调节组件4控制热换管组3的出口端也开启时,流经中心排气管2的废热气体的温度几乎不变,流经热换管组3的废热气体的温度降低,两部分废热气体经混合后从气体排出筒段12的排气端流出,通过第一调节组件5调节中心排气管2流出的废热气体的流量和通过第二调节组件4能够调节热换管组3流出的废热气体的流量相对大小发生改变时,混合后的废热气体中经过换热的组分也不同,进而控制混合后的废热气体的温度。而当第一调节组件5控制中心排气管2的出口端开启,第二调节组件4控制换热管组的出口端关闭,换热管组流出的废热气体的流量为零时,经换热后的废热气体无法流出,所以从废热锅炉流出的废热气体和流入的废热气体的温度几乎不变。基于此,通过第一调节组件5和第二调节组件4分别调节中心排气管2流出的废热气体的流量和热换管组3流出的废热气体的流量的相对大小,从而控制通过废热锅炉后气体温度的大小,当换热管组流出的废热气体的流速为零时,从废热锅炉流出的废热气体和流入的废热气体的温度几乎不变,所以本发明能够增大通过废热锅炉后气体温度的调节范围,满足通过废热锅炉调节后焦炉气的温度为进气端气体温度的0%-100%,能够在开车工况时,废热锅炉进口温度较低,例如废热锅炉进口温度为300℃的情况下,能够保证出口温度在280℃以上,满足副甲烷化反应器中工艺要求。
51.在一些实施例中,上述的废热锅炉中,如图2和图3所示,第二调节组件4包括挡板41、通气管43、第二调节阀44和第二调节机构45;其中,挡板41位于气体排出筒段12内,且挡板41的外边缘与气体排出筒段12的内壁密封连接,中心排气管2密封穿过挡板41,通过挡板41、中心排气管2的外壁、气体排出筒段12的内壁以及换热筒段11的孔板围成了从热换管组3中流出的废热气体的排出空间;挡板41上开设有通气孔42,通气管43与通气孔42密封连通;第二调节阀44设置于通气管43内;第二调节机构45与第二调节阀44动力连接,第二调节机构45用于控制第二调节阀44的开闭角度。在具体实施时,第二调节机构45控制第二调节阀44的开闭角度,从而控制从通气管43流出的废热气体的流量,即经过换热管组降温后的废热气体的流量,进而控制流出废热锅炉的废热气体的温度。当第二调节阀44完全闭合时,热换管组3流出气体排出筒段12的气体流量为零,以保证中心排气管2和热换管组3最终流出废热锅炉的混合气体的温度与开始流入废热锅炉的气体温度相比几乎不会降低,进而保证在开车工况时,废热锅炉进口温度较低,例如废热锅炉进口温度为300℃的情况下,能够保证出口温度在280℃以上,满足副甲烷化反应器中工艺要求。当第二调节阀44开启时,从废热气体可以在热换管组3中流通换热,并将换热后的废热气体通过通气管43排出,通过控制第二调节阀44的开启角度,控制流经热换管组3的废热气体的流量,进而控制废热锅炉排出的废热气体的温度。
52.在一些实施例中,上述的废热锅炉中,第二调节机构45包括第二执行机构451和第二手轮452,第二执行机构451与第二调节阀44动力连接;第二手轮452,第二手轮452与第二执行机构451动力连接,第二手轮452用于通过第二执行机构451控制第二调节阀44的开闭角度。通过操作第二手轮452,控制第二执行机构451带动第二调节阀44的开闭角度,进而控制从通气管43流出的废热气体的流量,即经过换热管组降温后的废热气体的流量。
53.具体地,上述的废热锅炉中,通气孔42为方形,通气管43为方形通气管,第二调节阀44为蝶阀或闸阀;示例性地,第二调节阀44为方形蝶阀或方形闸阀。如此设置,便于在挡板41上避开中心排气管2,开设较大的通气孔42,第二调节阀44为方形阀,更好的匹配方形
通气孔42和方形通气管43。当然,通气孔42还可以为圆形等其他形状,对应的,通气管43为圆形通气管,只要能够实现对流经热换管组3的废气气体的流量调节即可,并不局限于本实施例所列举的结构。
54.示例性地,挡板41上设置有一个、两个、三个、四个等更多个通气孔42,每个通气孔42对应各自连接一个通气管43,每个通气管43均通过一个第二调节阀44和一个第二调节机构45进行启闭角度的控制。例如,挡板41上对称的设置有两个通气孔42和两个通气管43。
55.在一些实施例中,上述的废热锅炉中,如图2和图3所示,第一调节组件5包括第一调节阀51和第一调节机构52,第一调节阀51设置于中心排气管2内,第一调节机构52与第一调节阀51动力连接,第一调节机构52用于控制第一调节阀51的开闭角度。在具体实施时,第一调节机构52控制第一调节阀51的开闭角度,从而控制从中心排气管2流出的废热气体的流量,即未经过换热的废热气体的流量,进而控制流出废热锅炉的废热气体的温度。
56.具体地,上述的废热锅炉中,第一调节机构52包括第一执行机构521和第一手轮522,第一执行机构521与第一调节阀51动力连接,第一手轮522与第一执行机构521动力连接,第一手轮522用于通过第一执行机构521控制第一调节阀51的开闭角度。通过操作第一手轮522,控制第一执行机构521带动第一调节阀51的开闭角度,进而控制从中心排气管2流出的废热气体的流量,即未经过换热的废热气体的流量。
57.具体地,上述的废热锅炉中,第一调节阀51为圆形阀;示例性地,第一调节阀51为圆形蝶阀或圆形球阀。如此设置,圆形蝶阀或圆形球阀能够更好的匹配中心排气管2,保证阀体处的气密性。
58.在一些实施例中,上述的废热锅炉还包括温度检测装置和控制器,温度检测装置设置于气体排出筒段12,用于检测从气体排出筒段12排出的废热气体的温度,控制器与温度检测装置、第一调节组件5和第二调节组件4均控制连接,控制器用于根据温度检测装置检测的温度控制第一调节组件5和第二调节组件4,以分别调节中心排气管2和热换管组3流出的废热气体的流量。通过温度检测装置检测从气体排出筒段12排出的废热气体的温度并将信号传递至控制器,控制器根据预设温度,实时调节第一调节组件5和第二调节组件4分别调节中心排气管2和热换管组3流出的废热气体的流量。
59.示例性地,温度检测装置检测从气体排出筒段12排出的废热气体的温度并将信号传递至控制器,控制器根据预设温度,实时控制第一调节阀51和第二调节阀44的启闭角度,进而调节中心排气管2和热换管组3流出的废热气体的流量,达到调节废热锅炉排出温度的目的。
60.具体地,在本实施例中,控制器为分布式控制器。分布式控制器的可靠性高、响应速度快,如此设置,能够保证废热气体的流量调节的响应速度。
61.基于以上任一实施例所描述的废热锅炉,本发明实施例还提供一种焦炉气制液化天然气设备,包括以上任一实施例所描述的废热锅炉、主甲烷化反应器和副甲烷化反应器;其中,主甲烷化反应器与废热锅炉的进气端连通,副甲烷化反应器与废热锅炉的排气端连通。
62.与现有技术相比,本发明实施例提供的焦炉气制液化天然气设备的有益效果与上述提供的废热锅炉的有益效果相同,在此不做赘述。
63.在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多
个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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