CN204958409U - 一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，该合成炉由下至上依次包括灯头座、下段石墨炉筒段、下取热段、上取热段和上封头段，在合成炉的顶端安装有***盘，在上取热段内部设置有石墨换热块，在上取热段的外部设有钢外壳，石墨换热块沿竖孔方向流通气体，水平孔流通循环水，下取热段的空心夹套与上取热段的空心夹套分别与闪蒸罐连接，可分别同时输出两种压力的蒸汽，下段石墨炉筒段包括下段石墨炉筒及其钢外壳。本实用新型的有益效果是：在提高副产蒸汽压力的同时，显著提高节能效果。

Description

一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉

技术领域

本实用新型涉及一种合成炉，尤其涉及一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉。

背景技术

一些气体通过燃烧合成时会放出大量燃烧热并形成高温气体，例如燃烧合成HCl气体的温度可达1800～2500℃，合成P₂O₅气体温度可达1000℃。在利用此合成气体时，早期采用合成炉（或燃烧塔）后配一冷却器以降低气体温度（例如降到40℃甚至更低）。又因上述合成气体溶解于水中而形成的酸性溶液具较强的腐蚀性，因此导热性和耐腐蚀性都卓越的石墨合成炉便迅速得到应用。上世纪八十年代开始将合成与冷却两台设备合并为一台设备后更得到迅速推广，在我国习称其为二合一合成炉。其后又很快利用石墨高热导率的优势和闪蒸技术，将上述燃烧热通过石墨壁传递给石墨零部件（炉筒或换热块）外周的钢外壳内的循环热水，使其升温成过热水，再循环到闪蒸罐内闪蒸成饱和水蒸汽供使用。至今由石墨壁取热副产的蒸汽压力都＜0.6MPa。为提高副产蒸汽压力，上世纪八十年代就开发了石墨HCl合成炉的下段炉筒改用钢管制造以副产蒸汽的石墨二合一炉，其最高产汽压力已达1.6MPa。但所有上述石墨合成炉副产蒸汽时的蒸汽压力只有一个压力级别，因国内外的副产蒸汽二合一炉，除山剑公司的“两段取热型副产蒸汽二合一石墨合成炉”专利技术（ZL201220097176.X）外，全都只从合成炉内一段取热，即除法国上点火炉从下部的石墨块段取热以外，其它下点火炉全只从石墨制或钢制合成炉筒段取热以副产蒸汽，不适宜从上述一个取热部位副产出两个压力级别的饱和水蒸汽。

但仅副产一个级别的饱和水蒸汽存在以下缺点：（1）当蒸汽压力＜0.8MPa时，其应用面相对较小，且不能并网；（2）当蒸汽压力较高（尤其是蒸汽压力≥1.6MPa的中压）时，则炉内大量离开取热炉筒的温度仍然较高（例如副产蒸汽1.6MPa压力时离开钢炉筒段的HCl气体温度可＞800～1000℃）的合成气体的热量不仅不能回收利用，而且要增加冷却水的消耗。

因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案。

实用新型内容

本实用新型提供一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉。

本实用新型采用的技术方案是：

一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，该合成炉由下至上依次包括灯头座、下段石墨炉筒段、下取热段、上取热段和上封头段，在合成炉的顶端安装有***盘，在上取热段内部设置有石墨换热块，在上取热段的外部设有钢外壳，所述石墨换热块沿竖孔方向流通气体，水平孔流通循环水，所述下取热段的空心夹套与上取热段的空心夹套分别与闪蒸罐连接，可分别同时输出两种压力的蒸汽，所述下段石墨炉筒段包括下段石墨炉筒及其钢外壳。

进一步的，所述下取热段由中段石墨炉筒和钢外壳组成。

进一步的，所述下取热段为钢制传热炉筒，该钢制传热炉筒为钢管纵向圆周排列式焊接。

进一步的，所述中段石墨炉筒的钢外壳内通入热水，所述上取热段的钢外壳内通热水。

进一步的，所述上取热段包括石墨炉筒及套在石墨炉筒外部的上炉筒外壳和石墨换热块和套在石墨换热块外部的钢外壳。

本实用新型的有益效果是：采用在取热段用不同温度的热水分别在下取热段、上取热段的空心夹套内强制循环以吸收合成气的燃烧热，在外壳内形成过热水后输送到闪蒸罐内闪蒸成饱和水蒸汽，由于中段石墨炉筒段（下取热段）同时转移了温度高的燃气的辐射热和高温传导热，因而外壳内循环热水的热焓及温度较高而可提高副产蒸汽的温度（压力），从而扩大了使用范围和可在需要时并网。而走出中炉筒段的合成气虽然温度大大降低，但仍有数百度，当增加上炉筒之上的石墨换热块段来继续回收此热量时，因换热块段换热面积有炉筒段的10～25倍，又是材料导热系数达碳钢的三倍、不锈钢的六倍左右的浸渍石墨制造，因而对数百度大气量合成气体的热量回收是最合适的方案。鉴于合成气中热焓已大大减少，以及希望排出的合成气温度尽量降低，因而采取此段副产较低压力蒸汽更为合理。在提高副产蒸汽压力的同时，显著提高节能效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

图3是本实用新型实施例3的结构示意图。

其中：1、下段石墨炉筒，2、钢外壳，3、中段石墨炉筒，4、钢外壳，5、石墨炉筒，6、上炉筒外壳，7、石墨换热块，8、钢外壳，9、石墨上封头，10、外壳，11、***盘，12、钢制传热炉筒。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的保护范围的限定。

实施例1

如图1所示的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，该合成炉由下至上依次包括灯头座、下段石墨炉筒段、下取热段、上取热段和上封头段，在合成炉的顶端安装有***盘11，用于保证设备安全，在上取热段内部设置有石墨换热块7，在上取热段的外部设有钢外壳8，石墨换热块7沿竖孔方向流通气体，水平孔流通循环水，下取热段的空心夹套与上取热段的空心夹套分别与闪蒸罐连接，可分别同时输出两种压力的蒸汽，下取热段由中段石墨炉筒3和钢外壳4组成，中段石墨炉筒3的钢外壳4内通入热水，上取热段的钢外壳8内通热水，上取热段包括石墨炉筒5及套在石墨炉筒5外部的上炉筒外壳6和石墨换热块7和套在石墨换热块7外部的钢外壳8，下段石墨炉筒段包括下段石墨炉筒1及其钢外壳2。

一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，由下向上可分为5段：装有燃烧用灯管的灯头座①，冷水冷却包含点火、监控孔的下段石墨炉筒段②，用热水循环并可副产稍高压力蒸汽的中段石墨筒段（即下取热段）③，用较低温度热水循环因而可副产较低压力蒸汽的上炉筒加石墨换热块段（即上取热段）④，用于输出合成气并防爆保护的上封头段⑤。

由于最下段石墨炉筒1不仅处于明火燃烧气体最高温度区，而且筒体上安装有多个石墨接管（点火、观察、监测、监控等），因此在其与钢外壳2间的夹套内流通常温冷却水以确保安全。其上的中段石墨炉筒3的外侧则为提高副产蒸汽压力而在其与钢外壳4间输入稍高温度热水（例如150～170℃甚至更高），采用强制循环以便通过石墨筒壁吸收高温甚至明火的辐射热和传导热，以便形成160～185℃甚至更高温度的压力热水，再输送到闪蒸罐后闪蒸产出0.4～1.0MPa饱和水蒸汽。已被取出相当热量而降温后的合成气体，经过上段石墨炉筒5后，进入石墨换热块7的轴向（纵向）孔道，通过石墨炉筒5筒壁及换热块7的孔壁将合成气体的热焓传递给该段钢外壳8内流动的循环热水以促使升温。由于进入本段的合成气体的温度已大大降低，因此循环热水的输出温度相对较低，例如130～155℃，经闪蒸罐后可以获得0.1～0.4MPa较低压力的饱和水蒸汽。虽然该段气体中热焓相对较少，但由于段内石墨换热块的换热面积较大，可以达石墨炉筒3+5总和的10～25倍，孔内传热又比圆筒壁的传热有更好的传热紊流效应，可提高取热率（产1tHCl副产蒸汽量），因此在本段副产出比中段炉筒3产出温度低（因而压力也较低）的蒸汽是科学合理的选择。经上述流程已降温的合成气体，由炉顶部的石墨上封头9，经其外壳10内流通的常温冷却水进一步冷却后由侧位接管G输出。如果需要输出更低温度（例如40℃甚至更低）气体，则仅需在上封头与产汽石墨换热块间增加一段冷却水冷却的石墨换热块段就可实现。

附加说明：a、b接管是合成原料气体（例如Cl2和H2）进入口，C1、C2及F1、F2接管均为常温冷却水进出口，D1、D2为副产较高压力蒸汽用循环热水进出口，E1、E2为副产较低压力蒸汽用循环热水（因而温度也比D1、D2低）进出口。由下炉筒上的点火孔、观察孔、监控、监测孔等，可实现人工操作或自控操作。另外，根据副产蒸汽压力与出炉合成气体温度的要求，上述换热块7的直径也可不缩小，而与中炉筒3直径相同。当需提高压力蒸汽量时，可以在中炉筒3之上增加石墨换热块。

实施例2

如图2所示的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，该合成炉由下至上依次包括灯头座、下段石墨炉筒段、下取热段、上取热段和上封头段，在合成炉的顶端安装有***盘11，在上取热段内部设置有石墨换热块7，在上取热段的外部设有钢外壳8，石墨换热块7沿竖孔方向流通气体，水平孔流通循环水，下取热段的空心夹套与上取热段的空心夹套分别与闪蒸罐连接，可分别同时输出两种压力的蒸汽，下取热段为钢制传热炉筒12，该钢制传热炉筒12为钢管纵向圆周排列式焊接，上取热段包括石墨炉筒5及套在石墨炉筒5外部的上炉筒外壳6和石墨换热块7和套在石墨换热块7外部的钢外壳8，下段石墨炉筒段包括下段石墨炉筒1及其钢外壳2。

其内部结构与实施例1相似，主要区别在于：用于副产较高压力蒸汽的中段炉筒段（下取热段）③不采用石墨材料制炉筒，而改为钢制传热炉筒，以便产出较高压力蒸汽，例如：1.0～3.0MPa，需要时还可＞3.0MPa，其余结构则与图1相同。钢制传热炉筒3为钢管纵向圆周排列式焊接，一般不采用夹套式，即将图1中中段石墨炉筒和钢外壳合并为一体，上、下焊接钢法兰以便通过螺栓与上、下部件组装。由于提高了副产蒸汽压力而扩大了应用范围，需要时还可并网。同样本结构二合一炉可以人工操作，也可仪表自控；同样，本结构也可不缩小换热块7的直径。也可需要时在上封头段⑤下部增加石墨换热块段用水冷以降低出炉气温。

实施例3

如图3所示的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，该合成炉由下至上依次包括灯头座、下段石墨炉筒段、下取热段、上取热段和上封头段，在合成炉的顶端安装有***盘11，在上取热段内部设置有石墨换热块7，在上取热段的外部设有钢外壳8，石墨换热块7沿竖孔方向流通气体，水平孔流通循环水，下取热段的空心夹套与上取热段的空心夹套分别与闪蒸罐连接，可分别同时输出两种压力的蒸汽，下段石墨炉筒段包括下段石墨炉筒1及其钢外壳2。

其内部结构与图1相同，主要区别在于减短了上段石墨炉筒5的长度，并将图1中的上炉筒外壳6与换热块外壳8合并，从而减少了外壳接管。同样本结构也可不缩小换热块7的直径，可人工操作也可仪表自控。也可需要时在上封头段⑤下部增加石墨换热块段用水冷以降低出炉气温。

本实用新型的有益效果是：采用在取热段用不同温度的热水分别在下取热段、上取热段的空心夹套内强制循环以吸收合成气的燃烧热，在外壳内形成过热水后输送到闪蒸罐内闪蒸成饱和水蒸汽，由于中段石墨炉筒段（下取热段）同时转移了温度高的燃气的辐射热和高温传导热，因而外壳内循环热水的热焓及温度较高而可提高副产蒸汽的温度（压力），从而扩大了使用范围和可在需要时并网。而走出中炉筒段的合成气虽然温度大大降低，但仍有数百度，当增加上炉筒之上的石墨换热块段来继续回收此热量时，因换热块段换热面积有炉筒段的10～25倍，又是材料导热系数达碳钢的三倍、不锈钢的六倍左右的浸渍石墨制造，因而对数百度大气量合成气体的热量回收是最合适的方案。鉴于合成气中热焓已大大减少，以及希望排出的合成气温度尽量降低，因而采取此段副产较低压力蒸汽更为合理。在提高副产蒸汽压力的同时，显著提高节能效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，其特征在于：该合成炉由下至上依次包括灯头座、下段石墨炉筒段、下取热段、上取热段和上封头段，在合成炉的顶端安装有***盘，在上取热段内部设置有石墨换热块，在上取热段的外部设有钢外壳，所述石墨换热块沿竖孔方向流通气体，水平孔流通循环水，所述下取热段的空心夹套与上取热段的空心夹套分别与闪蒸罐连接，可分别同时输出两种压力的蒸汽，所述下段石墨炉筒段包括下段石墨炉筒及其钢外壳。

2.根据权利要求1所述的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，其特征在于：所述下取热段由中段石墨炉筒和钢外壳组成。

3.根据权利要求1所述的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，其特征在于：所述下取热段为钢制传热炉筒，该钢制传热炉筒为钢管纵向圆周排列式焊接。

4.根据权利要求2所述的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，其特征在于：所述中段石墨炉筒的钢外壳内通入热水，所述上取热段的钢外壳内通热水。

5.根据权利要求1所述的一种同时副产两种压力级别蒸汽的二合一石墨合成炉，其特征在于：所述上取热段包括石墨炉筒及套在石墨炉筒外部的上炉筒外壳和石墨换热块和套在石墨换热块外部的钢外壳。