一种防振动、防氢腐蚀、高温高压组合型合成氨热回收设备及回收方法与流程

本发明涉及合成氨热回收，具体涉及一种防振动、防氢腐蚀、高温高压组合型合成氨热回收设备及回收方法。

背景技术：

1、合成氨生产从造气开始直到氨的合成都伴随着热的过程。合理地利用和控制合成氨生产过程中放出的热量，不仅可以节约生产中的能源消耗，降低生产成本，而且可以提高co变换率及氨的合成率，前者属于余热利用，而后者属于化学反应的热控制。

2、传统回收合成氨反应热的方法，是使合成塔出口的高温合成气依次经过废热锅炉、热交换器、水冷器等设备，转换为热水或蒸汽从而回收利用反应热能。如中国专利cn108844054a一种合成氨系统热量回收装置及热量回收工艺；包括氨合成塔，所述氨合成塔的合成气管路通过废热锅炉管程进口、废热锅炉管程的第一出口和锅炉给水预热器的管程与换热器的进口相连，废热锅炉管程的第二出口通过阻力平衡装置与换热器的进口相连；所述锅炉给水预热器的壳程进口与脱盐水管道相连，锅炉给水预热器的壳程出口与汽包的补水口相连，汽包的进气口和回水口分别与废热锅炉壳程相连，汽包的顶部与蒸汽管网相连。传统合成氨反应热回收方法的换热效率不高，热量损失大。

3、中国专利cn110500904a公开了一体式氨合成热回收设备，包括相互连接的第一列管换热器和第二列管换热器，第一列管换热器具有过热蒸汽出口和回气口；第二列管换热器分为蒸汽发生段和预热段；第二列管换热器的管程连通第一列管换热器的管程；第二列管换热器的壳程与第一列管换热的壳程不相连通；在第二列管换热器的上方设置有连通蒸汽发生段的汽包，该汽包经上升管和下降管连通第二列管换热器的蒸汽发生段的壳程；汽包的顶部设置有蒸汽出口，该蒸汽出口连通第一列管换热器的回气口。上述专利存在的技术缺陷是：1)换热管给水加热后汽化产生强烈的振动，影响设备的安全使用；2)高温水在上升管和下降管中会有一定的热量损失，使热回收效率降低；3)低密度水和高密度水在一个腔体内流动，传热效率低。

技术实现思路

1、为解决现有一体式氨合成热回收设备存在的技术问题，本发明提供一种防振动、防氢腐蚀、高温高压组合型合成氨热回收设备。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种防振动、防氢腐蚀、高温高压组合型合成氨热回收设备，包括废热锅炉和锅炉给水加热器；

4、废热锅炉包括沿x轴方向延伸的炉壳，由炉壳包围的炉腔，以及设置在炉壳顶部中心与炉腔连通的蒸汽出口管；

5、锅炉给水加热器包括沿x轴方向延伸的换热器壳体，设置在换热器壳体内的换热管，以及用于封闭换热器壳体两端的左封头和右封头；换热器壳体由依次连接的左侧圆筒、中间圆筒和右侧圆筒组成，中间圆筒通过固定板组件轴向固定套装在炉壳内，其顶部设置出水口，底部设置进水口，出水口和进水口均与炉腔相通；左侧圆筒一端伸入炉壳与中间圆筒轴向不接触连接，另一端通过左管板连接左封头；右侧圆筒一端伸入炉壳与中间圆筒轴向不接触连接，另一端通过右管板连接右封头；换热管两端分别密封穿过左管板和右管板与左封头腔体和右封头腔体连通；

6、左封头腔体内设有高温气导流组件和合成气出口管，高温气导流组件包括导流筒和锥形导流罩，导流筒轴向设于左封头腔体内，其一端通过端盖封闭，另一端与锥形导流罩连接，锥形导流罩密封罩设在左管板上，导流罩内腔与换热管管腔连通，合成气出口管密封插入左封头腔体内与导流筒内腔连接；

7、右封头腔体设有换热反应气出口，右侧圆筒内设置有给水加热腔，给水加热腔靠近右管板一端设有锅炉给水进口，另一端设有锅炉给水出口，锅炉给水出口连接有布水管，布水管设置在中间圆筒的下方，布水管上设有若干个与炉腔相通的布水孔；

8、炉腔内设有弧形折流罩，弧形折流罩罩设在中间圆筒的上方，将炉腔分为上腔体和下腔体，上腔体与蒸汽出口管连通，下腔体通过弧形折流罩四周通道与上腔体连通。

9、进一步地，合成气出口管包括管体和管法兰，管体通过管法兰与左封头密封连接，管体伸入左封头腔体内与导流筒通过膨胀节连接。

10、进一步地，炉腔内设有弧形折流罩，弧形折流罩罩设在中间圆筒的上方，将炉腔分为上腔体和下腔体，上腔体与蒸汽出口管连通，下腔体通过弧形折流罩四周通道与上腔体连通。

11、进一步地，中间圆筒位于炉腔的中下部，中间圆筒顶部出水口连接有溢流罩，溢流罩顶部敞口，且敞口端向内收缩形成汽水混合物溢出缩口，汽水混合物溢出缩口位于炉腔的上部且其顶面低于弧形折流罩的底面。

12、进一步地，炉壳内设有上液位计、下液位计及表面连续排污管，上液位计安装于汽水混合物溢出缩口的顶面与弧形折流罩的底面之间，下液位计安装于汽水混合物溢出缩口的顶面与固定板组件的顶面之间，表面连续排污管设于上液位计和下液位计之间。

13、进一步地，炉壳的底部设有若干排污管。

14、进一步地，蒸汽出口管上安装有上分离筒，上分离筒中安装有丝网除沫器。

15、进一步地，固定板组件有若干组，每组固定板组件都包括对称设置的左支撑板和右支撑板，左支撑板和右支撑板上均开设有若干个导液孔。

16、进一步地，布水管有两根，对称设置在左支撑板和右支撑板上。

17、进一步地，高温气导流组件包括导流筒和锥形导流罩，导流筒轴向设于左封头腔体内，其一端通过端盖封闭，另一端与锥形导流罩连接，锥形导流罩罩设在左管板上，合成气出口管密封插入左封头腔体内、通过膨胀节与导流筒连接。

18、进一步地，左封头、高温气导流组件及左管板均由alloy690材料制成，且左封头腔体内侧壁堆焊有耐氢腐蚀的inconel690合金层。

19、一种合成氨热回收方法，采用上述任意一种防振动、防氢腐蚀、高温高压组合型合成氨热回收设备，包括：

20、(1)锅炉给水经锅炉给水入口进入给水加热腔，从锅炉给水出口排入布水管，布水管中的锅炉给水通过布水孔均匀分布在废热锅炉的炉腔内，之后从中间圆筒底部进水口进入中间圆筒内，进入到中间圆筒内的低密度的饱和水径向向上流过换热管再次被加热形成汽水混合物，汽水混合物从溢流罩顶部的汽水混合物溢出缩口流出进入炉腔实现汽水分离；

21、(2)初步分离完饱和水的蒸汽上升进入炉腔顶部的下腔体，再从弧形折流罩的四周进入上腔体，最后从蒸汽出口管排出；

22、(3)分汽后的高密度饱和水在炉腔内向下流动，与从锅炉给水出口进入的锅炉给水混合；

23、(4)从合成塔出来的高温合成气经合成气出口管进入导流筒，经锥形导流罩分配到换热管中，流经换热管管程降低温度后进入右封头腔体，从换热反应气出口排出。

24、本发明的有益效果：

25、1、将锅炉给水加热器和废热锅炉两设备组合成一体，省去加热后的锅炉给水管线，减少了热量在管路中的损失，提高了换热效率；同时解决了锅炉给水管线因汽化产生的振动问题。

26、2、锅炉给水加热器高温部分设置高温腔(即左封头腔体)和高温气通道(即高温气导流组件)保护，高温换热管头设置抗氢腐蚀材料保护；采用以上保护措施，可有效地提高设备的防腐蚀能力，延长设备的使用寿命。

27、3、锅炉给水加热器的给水段出口水采用布水管布水，可有效防止换热管振动。

28、4、锅炉给水加热器内设置低密度水和高密度水不同腔体，使饱各水在壳程内进行多循环流动，提高了传热效率。