一种集成式换热装置的制作方法

1.本实用新型涉及天然气制氢技术领域，具体的涉及一种集成式换热装置。

背景技术：

2.天然气制氢是一种比较成熟的制氢方法，在目前国家对氢能的利用尤其关注、氢能是实现碳中和的重要方式。对于天然气制氢技术，存在着制氢成本低，工艺成熟等优点，广泛在化工、玻璃、钢铁等行业中采用。现有生产中对流段占地比较大，换热效率较低。装置换热面积设计好后，对装置负荷变化，没有调节功能。出口烟气的温度与装置产蒸气量等的热量利用没办法做到合理分配。转化出口热量进废热锅炉中换热产蒸气，废热锅炉采用中心管换热器或者u型管换热器，换热面积设计较大，成本高。

技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种集成式换热装置，集成了废热锅与对流段，合理利用热量，实现对出口烟气温度与蒸汽量进行控制，减少占地面积。
4.具体的，本实用新型公开了一种集成式换热装置，包括：集成式换热器，所述集成式换热器包括换热器壳体、转化气冷却管、烟道气管，所述烟道气管内设置有混合气预热管与天然气预热管；控温汽包，所述控温汽包内设置有温度控制装置，所述控温汽包与所述集成式换热装置通过上升管与下降管相连。
5.本实用新型的有益之处在于，通过在装置内设置混合气预热管和天然气预热管对烟道气热量进行分级利用，同时换热装置内的冷却水对烟气和转化气进行换热，产生的蒸汽进入到控温汽包内，控温汽包对烟气出口的温度进行控制，合理利用热量，实现对出口烟气温度与蒸汽量进行控制，集成了废热锅与对流段，减少占地面积。
6.进一步的，所述混合气预热管和所述天然气预热管均沿所述烟道气管轴线环绕设置。
7.采用上述技术方案的有益之处在于，通过环绕设置在烟道气管内的所述混合气预热管和天然气预热管环绕设置增大了混合气和天然气与烟道气的接触面积，提高烟道气热量的利用率。
8.进一步的，所述混合气预热管和所述天然气预热管沿所述烟道气管进烟方向按顺序设置。
9.采用上述技术方案的有益之处在于，所述混合气预热管先接触到高温烟气，预热的温度高，所述天然气预热管与经过混合气预热管的烟气接触，温度不会比混合气预热管高，满足生产需求
10.进一步的，所述换热器壳体上设置有烟气进口一与烟气出口一，所述控温汽包上设置有烟气进口二和烟气出口二，所述烟气出口一与所述烟气进口二相连，将从所述集成式换热器中冷却后的烟气进行进一步冷却和控温。
11.采用上述技术方案的有益之处在于，所述烟气出口一与所述烟道进口二相连，在
控温汽包内将所述烟道气进行二次冷却，进一步提高热量利用率。
12.进一步的，所述温度控制装置包括温度传感器，液位感应装置，所述温度传感器设置在所述烟气出口二处，所述液位感应装置设置在所述控温汽包内。
13.采用上述技术方案的有益之处在于，所述温度传感器用于感应控温汽包冷却后的烟气温度，所述液位感应装置用于感应控温汽包内冷却水的深度，通过控制冷却水与烟气的接触面积从而达到控制烟气温度与蒸汽量。
14.进一步的，所述换热器壳体下方设置有进水口，所述进水口连接有阀门。
15.采用上述技术方案的有益之处在于，所述阀门的设置用于控制集成式换热装置的进水量。
16.进一步的，所述进水口连接有缓冲管。
17.采用上述技术方案的有益之处在于，所述缓冲管的设置在进水的过程中防止水冲击烟道气管，对烟道气管造成损坏。
18.进一步的，所述换热器壳体上设置有转化气进口和转化气出口，所述转化气冷却管的两端与所述转化气进口和所述转化气出口相连。
19.采用上述技术方案的有益之处在于，加工过程中转化气从转化气进口进入到转化气冷却管内，从转化气出口排出进入下一加工工序，实现转化气的冷却。
20.进一步的，所述控温汽包上方设置有蒸汽出口。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
22.图1是本实用新型集成式换热装置整体结构示意图。
23.其中附图中所涉及的标号如下：
24.集成式换热器1；换热器壳体2；烟气进口一21；烟气出口一22；进水口23；阀门24；缓冲管25；转化气进口26；转化气出口27；转化气冷却管3；烟道气管4；混合气预热管5；天然气预热管6；控温汽包7；上升管71；下降管72；烟气进口二73；烟气出口二74；蒸汽出口75；温度传感器81；液位感应装置82。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
26.如图所示，本实用新型公开了一种集成式换热装置，包括：集成式换热器1，所述集成式换热器1包括换热器壳体2、转化气冷却管3、烟道气管4，所述烟道气管4内设置有混合气预热管5与天然气预热管6；控温汽包7，所述控温汽包7内设置有温度控制装置8，所述控温汽包7与所述集成式换热装置通过上升管71与下降管72相连。
27.本实用新型的有益之处在于，通过在装置内设置对混合气预热管5和天然气预热管6对烟道气热量进行分级利用，同时换热装置内的冷却水对烟气和转化气进行换热，产生的蒸汽进入到控温汽包7内，控温汽包7对烟气出口的温度进行控制，合理利用热量，实现对出口烟气温度与蒸汽量进行控制，集成了废热锅与对流段，减少占地面积。
28.在一些实施方案中，所述混合气预热管5可以采用以下结构方案，所述混合气预热
管5和所述天然气预热管6均沿所述烟道气管4轴线环绕设置，所述混合气预热管5和天然气预热管6的两端均从烟道气管4侧壁伸出到集成式换热器1外。
29.采用上述技术方案的有益之处在于，通过环绕设置在烟道气管4内的所述混合气预热管5和天然气预热管6环绕设置增大了混合气和天然气与烟道气的接触面积，提高烟道气热量的利用率。
30.在一些实施方案中，所述混合气预热管5和天然气预热管6可以采用以下结构方案，所述混合气预管5和所述天然气预热管6沿所述烟道气管4进烟方向按顺序设置。
31.采用上述技术方案的有益之处在于，所述混合气预热管5先接触到高温烟气，预热的温度高，所述天然气预热管6经过混合气预热管5的烟气接触，温度不会比混合气预热管5高，满足生产需求。
32.在一些实施方案中，所述换热器壳体2可以采用以下结构方案，所述换热器壳体2上设置有烟气进口一21与烟气出口一22，所述控温汽包7上设置有烟气进口二73和烟气出口二74，所述烟气出口一22与所述烟气进口二73相连，将从所述集成式换热器1中冷却后的烟气进行进一步冷却和控温。
33.采用上述技术方案的有益之处在于，所述烟气出口一22与所述烟道进口二相连，在控温汽包7内将所述烟气进行二次冷却，进一步提高热量利用率。
34.在一些实施方案中，所述温度控制装置可以采用以下结构方案，所述温度控制装置包括温度传感器81，液位感应装置82，所述温度传感器81设置在所述烟气出口二74处，所述液位感应装置82设置在所述控温汽包7内。
35.采用上述技术方案的有益之处在于，所述温度传感器81用于感应控温汽包7冷却后的烟气温度，所述液位感应装置82用于感应汽包内冷却水的深度，通过控制冷却水与烟气的接触面积从而达到控制烟气温度与蒸汽量。
36.在一些实施方案中，所述换热器壳体2可以采用以下结构方案，所述换热器壳体2下方设置有进水口23，所述进水口23连接有阀门24。
37.采用上述技术方案的有益之处在于，所述阀门24的设置用于控制集成式换热装置的进水量。
38.在一些实施方案中，所述进水口23可以采用以下结构方案，所述进水口23连接有缓冲管25。
39.采用上述技术方案的有益之处在于，所述缓冲管25的设置在进水的过程中防止水冲击烟道气管4，对烟道气管4造成损坏。
40.在一些实施方案中，所述换热器壳体2可以采用以下结构方案，所述换热器壳体2上设置有转化气进口26和转化气出口27，所述转化气冷却管3的两端与所述转化气进口26和所述转化气出口27相连，所述转化气冷却管3为多个管道组成的转化管束。
41.采用上述技术方案的有益之处在于，加工过程中转化气从转化气进口26进入到转化气冷却管3内，从转化气出口27排出进入下一加工工序，实现转化气的冷却，所述转化管束的设置增大了换热面积。
42.在一些实施方案中，所述控温汽包7可以采用以下结构方案，所述控温汽包7上方设置有蒸汽出口75。
43.采用上述技术方案的有益之处在于，所述蒸汽出口75的设置可以回收换热装置与
控温汽包7内产生的蒸汽，将蒸汽进入到下一设备进行反应，增加热量利用率。
44.工作过程，首先温度大约为780-850度的高温烟气进入到烟道气管4内，设置在烟道气管4内的混合气预热管5与高温烟气进行换热，换热后温度达到560-600度，作为氢气反应的原料，此时烟气的温度降到580-620度。天然气预热管6在烟道气管4内加热到320-380度，此时烟气的温度进一步下降，降到380-400度，烟道气管4外壁与冷却水换热，产生蒸汽，烟气从集成式换热器1内出来后进入到控温汽包7内，进一步回收烟气热量，通过控温汽包7控制烟气出口的温度降到200-220度。天然气和水蒸气经过转化炉催化后，转化气进入到转化气冷却管3内，温度降到360-380度，集成了废热锅与对流段，减少占地面积，并可控制烟气出口温度。
45.对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种集成式换热装置，其特征在于，包括：集成式换热器(1)，所述集成式换热器(1)包括换热器壳体(2)、转化气冷却管(3)、烟道气管(4)，所述烟道气管(4)内设置有混合气预热管(5)与天然气预热管(6)；控温汽包(7)，所述控温汽包(7)内设置有温度控制装置，所述控温汽包(7)与所述集成式换热器(1)通过上升管(71)与下降管(72)相连。2.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其特征在于，所述混合气预热管(5)和所述天然气预热管(6)均沿所述烟道气管(4)轴线环绕设置。3.根据权利要求2所述的集成式换热装置，其特征在于，所述混合气预热管(5)和所述天然气预热管(6)沿所述烟道气管(4)进烟方向按顺序设置。4.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其特征在于，所述换热器壳体(2)上设置有烟气进口一(21)与烟气出口一(22)，所述控温汽包(7)上设置有烟气进口二(73)和烟气出口二(74)，所述烟气出口一(22)与所述烟气进口二(73)相连，将从所述集成式换热器(1)中冷却后的烟气进行进一步冷却和控温。5.根据权利要求4所述的集成式换热装置，其特征在于，所述温度控制装置包括温度传感器(81)，液位感应装置(82)，所述温度传感器(81)设置在所述烟气出口二(74)处，所述液位感应装置(82)设置在所述控温汽包(7)内。6.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其特征在于，所述换热器壳体(2)下方设置有进水口(23)，所述进水口(23)连接有阀门(24)。7.根据权利要求6所述的集成式换热装置，其特征在于，所述进水口(23)连接有缓冲管(25)。8.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其特征在于，所述换热器壳体(2)上设置有转化气进口(26)和转化气出口(27)，所述转化气冷却管(3)的两端与所述转化气进口(26)和所述转化气出口(27)相连。9.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其特征在于，所述控温汽包(7)上方设置有蒸汽出口(75)。

技术总结

本实用新型公开了一种集成式换热装置，包括：集成式换热器，所述集成式换热器包括换热器壳体、转化气冷却管、烟道气管，所述烟道气管内设置有混合气预热管与天然气预热管；控温汽包，所述控温汽包内设置有温度控制装置，所述控温汽包与所述集成式换热装置通过上升管与下降管相连。本实用新型的有益之处在于，通过在装置内设置对混合气预热管和天然气预热管对烟道气热量进行分级利用，同时换热装置内的冷却水对烟气和转化气进行换热，产生的蒸汽进入到控温汽包内，控温汽包对烟气出口的温度进行控制，合理利用热量，实现对出口烟气温度与蒸汽量进行控制，集成了废热锅与对流段，减少占地面积。占地面积。占地面积。