CN222480455U - 一种卧式蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧式蒸汽发生器，包括圆筒形壳体，所述圆筒形壳体内设置有加热管束，所述加热管束分为燃气加热管束和水加热管束，其中所述燃气加热管束将燃气预混腔、混合腔和汇集腔依次连通，所述水加热管束将储水腔、混合腔和汇集腔依次连通；本实用新型对水和富甲烷燃气进行分区加热，高温流体先加热水，待尾气温度降低后再加热富甲烷燃气，提高了高温流体的热能利用效率，同时在确保换热能力的前提下可以有效控制压降损失并预防富甲烷燃气加热积碳现象。

Description

一种卧式蒸汽发生器

技术领域

本实用新型属于制氢或制合成气用蒸汽发生器技术领域，具体涉及一种卧式蒸汽发生器。

背景技术

这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

天然气制氢是指在高温、高压的条件下，以天然气、油田气、焦炉气、炼厂尾气或轻油为原料，借助转化炉管内镍基催化剂的作用，促使原料气与水蒸气在转化炉管内部进行转化反应制取合成氨原料气(即氢气)的工艺。

对于天然气重整制氢工艺中的蒸汽重整反应过程，通常需要采用蒸汽发生器将水加热为水蒸气，同时需要对天然气进行加热，而现有的蒸汽发生器是基于锅炉原理的换热器式设计，蒸汽发生器内部设计有板式或管壳式换热器，液态水通过进水装置进入到换热器内部或是表面，被换热器内部高温热源或是通过电、燃料等加热方式加热至沸腾成为水蒸汽，沸腾后的水蒸气与碳燃料混合后通过燃气出口进入碳燃料重整装置进行重整反应。由于天然气重整制氢工艺中需要对多种混合燃气进行加热，而上述内部设置板式或管壳式换热器的蒸汽发生器导致混合气体在单位时间内受热不均匀不充分，换热效果差，且无法实现热源的有效利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种卧式蒸汽发生器，适用于制氢或制合成气的多合一热部件，能够实现水/水蒸气和富甲烷燃气的分区先后加热以及被加热气体的充分混合。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种卧式蒸汽发生器，包括圆筒形壳体，所述圆筒形壳体内设置有加热管束，所述加热管束分为燃气加热管束和水加热管束，其中所述燃气加热管束将燃气预混腔、混合腔和汇集腔依次连通，所述水加热管束将储水腔、混合腔和汇集腔依次连通。

作为进一步的技术方案，所述加热管束包括多个环形加热管，多个环形加热管在圆筒形壳体内均匀分布，所述圆筒形壳体与高温流体入口管相连通。

作为进一步的技术方案，所述高温流体入口管内通入高温流体，所述高温流体先流经水加热管束，再流经燃气加热管束。

作为进一步的技术方案，所述燃气预混腔、混合腔、汇集腔和储水腔设置在加热管束上，并在加热管束上呈周向分布。

作为进一步的技术方案，所述燃气预混腔和储水腔设置在圆筒形壳体内的底部位置，所述汇集腔与燃气预混腔和储水腔相对设置，所述汇集腔的两侧均设置有混合腔。

作为进一步的技术方案，所述加热管束的圆周方向上设置有多个肋片。

作为进一步的技术方案，所述燃气预混腔上设置有燃气入口管，所述燃气预混腔内设置有多孔外筒和多孔内筒，所述多孔外筒套设在多孔内筒的外部。

作为进一步的技术方案，所述燃气入口管至少设置有两个，所述多孔外筒和多孔内筒之间相隔一定的距离。

作为进一步的技术方案，所述混合腔为四边形的壳体结构，所述混合腔内设置有多孔板，所述多孔板沿混合腔的对角线倾斜设置。

作为进一步的技术方案，所述汇集腔与混合气出口管相连通。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

本实用新型提供的卧式蒸汽发生器，采用间壁式换热的方式对水和富甲烷燃气进行分区加热，高温流体先加热水，待尾气温度降低后再加热富甲烷燃气，提高了高温流体的热能利用效率，同时在确保换热能力的前提下可以有效控制压降损失并预防富甲烷燃气加热积碳现象。

本实用新型提供的卧式蒸汽发生器，通过高温流体对水和和富甲烷燃气进行分别加热后，再对水蒸汽和加热后的燃气形成的混合气进行二次加热，使得液态水的蒸发加热过程与富甲烷燃气的加热过程独立进行，可以避免液态水和富甲烷燃气的相互影响，减小压力波动，另外通过对混合气的二次加热，提高了混合气的出口温度。

本实用新型提供的卧式蒸汽发生器，整体设置呈圆筒形状，可以与其他热部件通过嵌套的方式组成多合一热部件，减少了热部件之间的管路连接，同时减少了多合一热部件的整体占地面积。

本实用新型提供的卧式蒸汽发生器，燃气和水的加热过程是在多个环形加热管同时进行，提高了燃气与高温流体、水与高温流体之间的换热效率，通过设置的肋片起到支撑加热管束的作用，另一方面将将高温流体流经区域分隔开来，防止高温流体受重力作用而发生流动不均匀现象。

本实用新型提供的卧式蒸汽发生器，通过在燃气预混腔内设置多孔内筒和多孔外筒、混合腔内设置多孔板，通过多孔结构提高了多燃气、燃气与水蒸汽混合的均匀性，进而提高了混合效果。

本实用新型提供的卧式蒸汽发生器，可以通过调节储水腔和燃气预混腔轴向长度、加热管的数量、直径等参数实现对换热能力的控制。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型的卧式蒸汽发生器的整体结构示意图；

图2是本实用新型的卧式蒸汽发生器的内部结构示意图；

图3是本实用新型的卧式蒸汽发生器的剖面结构示意图；

图4是本实用新型的燃气预混腔的结构示意图；

图5是本实用新型的燃气预混腔的内部结构示意图；

图6是本实用新型的混合腔的结构示意图。

示意图仅作示意使用；

其中，1、高温流体出口管；2、水入口管；3、燃气入口管；4、高温流体入口管；5、混合气出口管；6、汇集腔；7、混合腔；8、肋片；9、加热管束；21、储水腔；31、燃气预混腔；71、多孔板；91、燃气加热管束；92、水加热管束；311、多孔外筒；312、多孔内筒。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1-3所示，提供了一种卧式蒸汽发生器，包括圆筒形壳体，所述圆筒形壳体内设置有加热管束9，所述加热管束分为燃气加热管束91和水加热管束92，其中所述燃气加热管束91将燃气预混腔31、混合腔7和汇集腔6依次连通，所述水加热管束92将储水腔21、混合腔7和汇集腔6依次连通。

如图2和图3所示，所述加热管束9包括多个环形加热管，多个环形加热管在圆筒形壳体内均匀分布，所述圆筒形壳体与高温流体入口管4相连通，所述高温流体入口管4内通入高温流体，所述高温流体先流经水加热管束92，再流经燃气加热管束91。高温流体入口管4设置在圆筒形壳体的一端，圆筒形壳体的另一端设置高温流体出口管1，高温流体进入圆筒形壳体后，先对水进行加热，再对燃气进行加热，实现了水和燃气的分区加热。

在本实施例中，所述加热管束9的圆周方向上设置有多个肋片8，肋片8一方面支撑加热管束9，另一方面将高温流体流经区域分隔开来，防止高温流体受重力作用而发生流动不均匀现象。

进一步地，所述燃气预混腔31、混合腔7、汇集腔6和储水腔21设置在加热管束9上，并在加热管束9上呈周向分布，所述燃气预混腔31和储水腔21设置在圆筒形壳体内的底部位置，所述汇集腔6与燃气预混腔31和储水腔21相对设置，位于圆筒形壳体内的顶部位置，所述汇集腔6的两侧均设置有混合腔7，燃气预混腔31内的燃气进入燃气预混腔31两侧的燃气加热管束91，并在燃气加热管束91中被加热，然后进入混合腔7中，储水腔21内的水进入水加热管束92，并在水加热管束92中被加热蒸发形成水蒸汽，然后进入混合腔7，在混合腔7中水蒸汽和加热后的燃气混合，混合后的气体再次进入一段加热管束9中进行加热，最后混合气进入汇集腔6。

如图4和图5所示，所述燃气预混腔31上设置有燃气入口管3，所述燃气预混腔31用于多股燃气的混合，其内部设置有多孔外筒311和多孔内筒312，所述多孔外筒311套设在多孔内筒312的外部，所述燃气入口管3至少设置有两个，所述多孔外筒311和多孔内筒312之间相隔一定的距离，燃气经燃气入口管3进入燃气预混腔31中的多孔内筒312中，多股燃气混合后穿过多孔内筒312和多孔外筒311上的通孔，最终进入加热管束9中加热，多孔内筒312和多孔外筒311上的通孔用于增强燃气掺混，实现多股燃气的均匀混合。

如图6所示，所述混合腔7为四边形的壳体结构，混合腔7用于富甲烷燃气和水蒸气的混合，所述混合腔7内设置有多孔板71，所述多孔板71沿混合腔7的对角线倾斜设置，混合腔7中还设有多孔板71，其作用是一方面加强富甲烷燃气和蒸汽的混合，另一方面，多孔板71可以实现汽水分离，收集蒸汽中掺混的未完全蒸发的水液滴，以获得纯净蒸汽。

在本实施例中，所述汇集腔6用于汇集蒸发后的水蒸气和被加热的富甲烷燃气混合形成的混合气，所述汇集腔6与混合气出口管5相连通，通过混合气出口管5将混合气排出蒸汽发生器。

本实施例提供的卧式蒸汽发生器的工作过程如下：

富甲烷燃气经燃气入口管3进入燃气预混腔31，富甲烷燃气可能包含多种，因此为避免混合不均，由燃气入口管3进入的富甲烷燃气在燃气预混腔31内先均匀混合，然后进入燃气加热管束91并在燃气加热管束91内被加热；水入口管2穿过燃气预混腔31与储水腔21连通，水经水入口管2进入储水腔21，随后均匀进入加热管束9中并在加热管束9内被加热蒸发，蒸发后的水蒸气以及被加热的富甲烷燃气在混合腔7中混合，混合后的气体再次进入加热管束9进行二次加热，最后，混合气进入汇集腔6，并经混合气出口管5排出。

高温流体经高温流体入口管4进入蒸汽发生器，高温流体先流经和储水腔21连接的加热管束9，并加热管中水使其蒸发，随后高温尾气流经和燃气预混腔31连接的加热管束9并加热管内富甲烷燃气。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卧式蒸汽发生器，其特征在于，包括圆筒形壳体，所述圆筒形壳体内设置有加热管束，所述加热管束分为燃气加热管束和水加热管束，其中所述燃气加热管束将燃气预混腔、混合腔和汇集腔依次连通，所述水加热管束将储水腔、混合腔和汇集腔依次连通。

2.如权利要求1所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述加热管束包括多个环形加热管，多个环形加热管在圆筒形壳体内均匀分布，所述圆筒形壳体与高温流体入口管相连通。

3.如权利要求2所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述高温流体入口管内通入高温流体，所述高温流体先流经水加热管束，再流经燃气加热管束。

4.如权利要求2所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述燃气预混腔、混合腔、汇集腔和储水腔设置在加热管束上，并在加热管束上呈周向分布。

5.如权利要求4所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述燃气预混腔和储水腔设置在圆筒形壳体内的底部位置，所述汇集腔与燃气预混腔和储水腔相对设置，所述汇集腔的两侧均设置有混合腔。

6.如权利要求2所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述加热管束的圆周方向上设置有多个肋片。

7.如权利要求1所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述燃气预混腔上设置有燃气入口管，所述燃气预混腔内设置有多孔外筒和多孔内筒，所述多孔外筒套设在多孔内筒的外部。

8.如权利要求7所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述燃气入口管至少设置有两个，所述多孔外筒和多孔内筒之间相隔一定的距离。

9.如权利要求1所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述混合腔为四边形的壳体结构，所述混合腔内设置有多孔板，所述多孔板沿混合腔的对角线倾斜设置。

10.如权利要求1所述的卧式蒸汽发生器，其特征在于，所述汇集腔与混合气出口管相连通。