合成氨废热锅炉结构设计
合成废热锅炉泄漏原因及采取措施
合成废热锅炉泄漏原因及采取措施作者：郭挺来源：《硅谷》2008年第02期[摘要]分析合成废热锅炉泄漏的原因及对系统的危害，提出如何更好的控制进合成回路压力，从而优化操作，最大限度的提高氨产量。
[关键词]合成废热锅炉合成气压差锅炉给水氨产量中图分类号：TF7文献标识码：A文章编号：1671－7597 (2008) 0120046－01我公司合成氨装置合成废锅E42是意大利IND.MECC.B公司设计制造的。
2006年12月16日，发现E67出口氢含量偏高。
经拆开封头分析确认是合成废锅管束泄漏。
一、合成废热锅炉简介（一）结构设计合成废热锅炉Ｅ42是DEU卧式蒸汽发生器，管程介质为锅炉给水，壳程介质为合成气，内部换热管为Ｕ形管。
设备参数：名称壳程管程设计压力(Mp)15.86 13.8设计温度(℃)495/477 359操作压力(Mp)14.69 13.1操作温度(℃)456/380 326.9/331工作介质合成气锅炉给水水压实验(Mp)28.120.7传热面积(m2)158.3保温(冷)厚度(mm)硅渣棉190+硅酸铝30+矿渣棉160设备总重量(kg)27000（二）工艺流程除氧水经锅炉给水泵P-14A/B升压，一部分锅炉水经H-1对流段加热后，进入汽包V-7，另一部分锅炉给水经高变出口换热器E-11加热后与锅炉循环水泵P-1A/B/C出口水相混合。
再经废热锅炉E-8、E-42、E-43、E-53加热，部分汽化后进入汽包V-7汽化，产生高压饱和蒸汽在H-1对流段吸收热量并达到过热（520℃）后被送至CT-2，自CT-2抽出的中压蒸汽直接输入SM总管，供各有关用户使用，V-7分离出的锅炉水再经P-1A/B/C进行强制循环。
二、泄漏原因（一）运行时间较长废热锅炉从安装使用到现在已有10年之久，设备内部结垢，传热不均匀，局部受热或长时间受腐蚀，导致管壁厚薄不均等。
（二）操作环境波动大开停车过程中合成废热锅炉管程与壳程压差相差较大，且在开停车中升降压速率较快，长此以往使得设备泄漏。
氨合成系统废热锅炉及给水预热器检修总结
氨合成系统废热锅炉及给水预热器检修总结摘要：在氨合成装置中，锅炉给水预热器是工作条件苛刻、结构复杂的设备，其设计、选型、制造、操作直接影响着整个装置的安全平稳运行。
根据生产规模的不同，锅炉给水预热器的弹簧支座可选择单支座或双支座型式。
介绍了合成氨装置中锅炉给水预热器结构型式及材料选择、弹簧支座选型需注意事项。
合拢缝局部热处理后易出现焊缝硬度不合格的原因及解决方法，描述了为尽量降低操作工况下直连管口处的附加力和附加弯矩等载荷的锅炉给水预热器合理安装步骤，以及对查出缺陷的修复情况，以期为业内类似检修作业提供一些参考与借鉴。
关键词：氨合成系统；废热锅炉；给水预热器；检修引言锅炉给水预热器合成气进口与氨合成塔合成气出口采用法兰＋唇焊密封直接相连的结构型式，合成气进入锅炉给水预热器后走壳程，锅炉给水走管程。
在锅炉给水预热器由安装、冷态（升压未升温）到热态（升压、升温至正常操作）的过程中，锅炉给水预热器进口处会有因氨合成塔温度升高而引起的向下轴向位移，左、右弹簧支座在此过程中会产生不同的轴向位移，为保证正常运行时锅炉给水预热器维持水平，尽量降低直连管口处的附加力／附加弯矩等外载荷，在设备安装阶段需预加载荷和／或位移。
1设备概况1.1合成废热锅炉合成废热锅炉(08E001)由德国BOＲSIG公司设计制造，属自然循环卧式火管锅炉，主要由法兰封头大盖(材质为15NiCuMoNb5)、进口管箱(材质为13CrMo4-5)、U形管管束(材质为13CrMo4-5)、管板(材质为13CrMo4-5)及换热器壳体(材质为15NiCuMoNb5)等组成，换热面积为461.5m 2;08E001共有192根U 形管，每根U 形管的进口端都有1根镍基合金INCOLOY800H 的火嘴套管，可避免U 形管入口通道及管板直接与热气流接触，从而可避免氢脆和氮效应。
生产过程中，流量33t/h 的锅炉给水在08E001壳程经加热后变成322.5℃、11.8MPa 高压饱和蒸汽，管程内合成气压力为10.52MPa ，经换热后合成气温度由401℃降至332℃。
合成氨中变炉及废热锅炉设计--
辽宁科技学院（2015届）本科毕业设计题目：合成氨中变炉及废热锅炉设计专题：主换热器的计算专业：应用化学班级：应化BG112 姓名：李双学号：6414111210指导教师：吕萍设计共64 页，其中：专题 2 页，译文10 页摘要本文是关于以天然气为原料年产量5万吨合成氨中废热锅炉和变炉的初步设计。
对于合成氨生产，一氧化碳变换反应是极其重要的一步反应。
一氧化碳不能作为合成氨反应原料，而且在特定条件下可以与合成氨的铁系催化剂发生反应，导致催化剂失去活性，必须经变换反应除掉。
变换反应是将没有用的一氧化碳转化为非常有用的氢，并得到副产物二氧化碳可以作为化工产品的原料。
本次设计的主要有工艺路线的确定；中温变换炉、低温变换炉、关于废热锅炉的物料衡算及其能量衡算；催化剂用量的有关计算；中温变换炉工艺的计算和相关设备选型；换热器的物料衡算及能量衡算和设备选型等。
通过以上内容的设计及计算，完成对合成氨设备变换工段的起始设计并绘制其工艺流程图。
本设计主要的任务是关于年产量5万吨合成氨的变换工段设备的设计,要求出中变炉的变换气的干组分中CO%小于2%，其结果：变换炉催化剂的使用量为12.66M3，催化剂的堆重量为12403.6Nm3/h，空速为979.7Nm3干气/（h*m3触媒），及确定固定管板式换热器，公称的直径为：600mm，公称的面积为：120m2，管子的总数为：254，管长为：6m，管程数为：2，壳的程数为：1，管子为：Φ25×2.5 管子的适宜排列方式：三角形。
关键词：能量衡算；中温变换炉；一氧化碳变换；物料衡算AbstractThis paper is the preliminary design of the natural gas as the raw material into the furnace and waste heat boiler with an annual output of 50000 tons of synthetic ammonia. In the production of synthetic ammonia, carbon monoxide conversion reaction is an important reaction. Carbon monoxide can not become the ammonia synthesis reaction of raw materials; and the iron catalyst and under certain conditions and the ammonia synthesis reaction, lead to the deactivation of the catalyst, must be through the transformation reaction to remove. Shift reaction will be useless for carbon monoxide into useful hydrogen, and carbon dioxide as a by-product of other chemical products as raw materials.The design mainly includes the process route; Material balance transform furnace, low temperature waste heat boiler furnace, change in the balance and energy balance; Calculation of the amount of catalyst; Medium temperature transformation furnace process calculation and equipment selection; the heat exchanger of the material balance and energy balance, equipment selection. By designing and calculating the above content, the completion of the preliminary design of small synthetic ammonia equipment transformation process and drawing process flow diagram.The design task is to design an annual output of 50000 tons of synthetic ammonia conversion section of the equipment ,Required to change gas furnace in the dry component of CO% is less than 2%.Results: transformation furnace 12.66M3 of catalyst, catalyst bulk weight is 12403.6Nm3/h, space velocity of 979.7Nm3 dry gas / (h*m3 catalyst) ,The choice of fixed tube plate heat exchanger, nominal diameter: 600mm, nominal area: 120m2, the total: 254, length: 6m, tube number: 2, shell number: 1, pipe: Φ 25 × 2.5 tube arrangement: triangle.Keyword: carbon monoxide conversion; Medium temperature transformation furnace; material balance; energy balance.目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1.绪论 (1)2.物料与热量衡算 (3)2.1 水气比的确定 (3)2.2 中变炉CO的实际变换率的求取 (4)2.3 中变炉催化平衡曲线 (4)2.4 最佳温度曲线计算 (5)2.5 中变炉一段催化床层物料衡算 (6)2.6 对出中变炉一段催化床层的变换气温度进行估算 (8)2.7 中变炉一段催化床层的热量衡算 (8)2.8 中变一段催化剂操作线的计算 (11)2.9 中间冷凝过程的物料和热量计算 (12)2.10 中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 (13)2.10.1 中变炉二段催化床层的物料衡算 (14)2.10.2 中变炉二段催化床层的热量衡算 (15)2.11 中变二段催化剂操作线计算 (16)2.12 低变炉的物料与热量衡算 (18)2.12.1 低变炉的物料衡算 (19)2.12.2 低变炉的热量衡算 (20)2.13 低变催化剂操作线计算 (22)2.14 低变炉催化剂平衡曲线 (23)2.15 最佳温度曲线计算 (24)2.16 废热锅炉的热量衡算 (25)2.17 水蒸气的加入 (28)2.18 主换热器的热量衡算 (28)2.19 调温水加热器的物料与热量衡算 (30)3.自动化控制 (32)3.1自动化原则 (32)3.1.1.关于工艺过程条件 (32)3.1.2.关于操作重要性 (32)3.1.3.关于经济性及统一性 (32)3.1．4关于仪表的使用和供应情况 (32)3.2 关于仪表选用 (33)3.2.1温度变送器选择 (33)3.2.2关于流量变送器的选择 (33)3.2.3关于执行器(调节阀)的选择 (33)3.2.4关于调节器的选择 (34)3.3关于泵的控制 (34)3.3.1对于流程当中离心泵控制 (34)3.4关于换热器控制 (35)3.4.1对于换热器的控制方案 (35)3.4.2对于换热器的温度控制系统的结构 (35)4.中变炉的计算 (37)4.1.触媒用量的计算公式 (37)4.1.1 第一床层触媒用量 (37)4.1.2第二段床层触媒用量 (38)4.1.3 触媒直径的计算 (39)4.2 中变炉第一段催化床层的阻力降 (40)4.3 中变炉第二段催化床层阻力降 (41)4.4 中变炉进口直径的计算 (41)4.5 中变炉出口直径的计算 (42)4.6 中间冷凝水进口直径 (42)专题主换热器的计算 (43)1 传热面积的计算 (43)2 设备直径与管板的确定 (43)3 传热系数的验算 (43)4 壳侧对流传热系数计算 (44)5 总传热系数核算 (45)6 传热面积核算 (45)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (52)附录 (54)外文文献 (55)1. 绪论氨是非常重要的基础化工产品之一, 其产量居各种化工产品的第一位; 并且也是能源消耗的主要对象, 世界上大概有10%的能源被用于生产合成氨。
新型合成氨废热锅炉的技术特点
（ 鲁化好 阳光生态肥 业有 限公 司 ，山东 滕州 ２ ７ ７ ５ ２ ７ ）
［ 摘
要 ］介绍意大利 Ｏ Ｌ ＭＩ 公 司设 计制造的新型合成氨废热锅炉的材料选择 、换热管分布 、内孔焊等
技术特点 ，结合 国内情况 ，提 出借鉴方 向。
［ 关键词］合成氨废热锅炉 ；１ ２ Ｃ ｒ Ｍｏ ９ － １ ０；１ ０ Ｃ ｒ Ｍｏ ９ － １ ０ ；Ｕ形管 ；直连 ；内孔焊 ；ｎ形 密封 ［ 中图分 类号】Ｔ Ｑ １ １ ３ ． ２ ５ １ ． ５ ［ 文献标志码 ］Ｂ ［ 文章 编号 ］１ ０ ０ ４— ９ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４— ０ ０ ３ ４— ０ ３
兖 矿鲁南化工有限公 司 ２ ４ ０ ｋ ｔ ／ ａ合成 氨项 目，工 艺包设 计 由 国外 某工 程公 司提 供 ，并配 套 提 供合 成废 热 回收器 。该废 热 回收器 在设 计制 造
中采用 了多 项 先进 技 术 ，具 有 独 特 的技 术优 势 ，
技 术参 数见 表 １ ，整体结 构 图见 图 １ 。
第 ４期 ２ ０ １ ５年 ７月
中 氮
肥
Ｎｏ ． ４
Ｍ— Ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｆｅ ｒ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
Ｊ ｕ １ ．２ ０１ ５
新 型 合 成 氨 废 热 锅 炉 的 技 术 特 点
表 １ 废 热 锅 炉 主 要 技 术 参 数
壳 程
项 目
管 程 进口 出口
进口
出 口
运行稳定可靠，值得国内公司参考借鉴。现将其 主 要技术 特 点作一 介绍 。
１ 设 备概 述
合成氨老系统废热锅炉
合成氨老系统废热锅炉化学清洗方案编制：鸿化技术中心化学清洗站2007 年 7 月 18 日一、前言公司合成氨厂废热锅炉（H101）自年月投运，至今未进行过化学清洗，现运行中反应出热效率降低。
合成氨厂提出对其进行化学清洗以除去换热管内表面沉积物，提高热效率及废热锅炉运行质量，为此编写该锅炉化学清洗方案如下，供清洗施工时采用。
二、废热锅炉基本概况和主要参数该废热锅炉为卧式布置，设有上汽包，锅筒内经1200mm，壁厚22mm，材质为20g钢材,汽包内经1200mm，壁厚20mm，材质为16MnR钢材。
废热锅炉与汽包由Ø89×6的上升、下降管联接。
废热锅炉主要参数：三、清洗范围本次化学清洗的范围确定主要清洗该废锅壳程部分，上部汽包、上升管、下降管、换热管（外壁）。
其有关参数见下表。
四、清洗工艺及清洗流程1、清洗工艺及药剂选择：该废热锅炉现正在运行过程中，无法取得垢样（需在停车后取样进行分析及溶垢实验）。
从锅炉结构和锅炉的材质等初步决定采用浸泡加循环酸洗的方法进行化学清洗，以除去附着的结垢（现初步判断以钙、镁垢为主）和腐蚀产物（氧化铁垢），提高废热锅炉的换热效率和保障运行安全。
在化学清洗工作中，酸洗缓蚀剂的选择是十分重要的，它不仅直接影响清洗质量，而且还会影响到设备的安全，因此，我们在本清洗中选用的缓蚀剂，是经过在实验室模拟确定的工艺条件下试验，筛选并多次应用在各类化学清洗中的复配型缓蚀剂，具有优良的缓蚀效果。
清洗工艺为：试漏水冲洗酸洗水冲洗漂洗水冲洗钝化清洗药剂选择为：酸洗液：水＋盐酸＋酸洗缓蚀剂（HJQ-101）漂洗液：水＋漂洗剂钝化液：水＋钝化剂（磷酸三钠、多聚磷酸盐、氢氧化钠） 2、清洗流程及简述：清洗系统简述如下：外部进液点选择下锅筒底部排污管处连接。
清洗实施时，配置好的清洗液从循环清洗槽经循环泵加压由进液点进入锅炉下锅筒进行清洗，再沿水冷壁和对流管上升与管壁上的垢和腐蚀产物反应后进入上锅筒，进入上锅筒后与锅筒内壁上的垢层和腐蚀产物反应，再由排出口引出进入临时清洗系统回液管回到循环清洗槽完成循环。
年产8万吨合成氨厂废热锅炉设计毕设论文
1 引言废热锅炉系指那些利用工业过程中的余热以产生蒸气的锅炉，其主要设备包括锅炉本体和气包，辅助设备有给水预热器、过热器等。
在过去，工业过程中的很多余热都未加以利用即行浪费掉了。
随着工业的发展和能源供求的紧缺，工程技术人员对这些过去废弃不用的能源加以重视，利用它进行供热、供电和动力的辅助能源以提高能源的总利用效率，降低燃料消耗指标，降低电耗以获取经济效益。
在我国除了20世纪70年代引进的以及自己设计的30万吨/年合成氨厂有高压动力废热锅炉外，其余10t/a、5000t/a以及5万吨/年等中、小型合成氨厂一般在煤造气、或天然气的蒸气转化段设置有废热锅炉，而且这类锅炉产生的一般是中、低压蒸气，并且多用作原料蒸气，因此这些老厂虽然或多或少的节约了产生原料蒸气所需的热量和燃料，但对于合成氨厂耗能巨大的压缩机并没有减少外供电力消耗，所以这类工厂电耗标准仍然较高，以致产品成本昂贵。
有的中型合成氨厂在氨合成塔设计中安装了前置式废热锅炉，所谓前置式废热锅炉就是把触媒筐反应后的热气体在热交换器冷却之前通过废热锅炉以利用余热产生中压蒸汽。
该锅炉的压力为2.5MPa，以后准备发展到4MPa，由热量衡算及试生产结果，产气量为0.8吨蒸汽/吨氨，按此计算，产氨1万吨/年的合成氨厂每年可以回收8000吨蒸汽，能节约1000吨原煤。
在废热锅炉中进行的是热量的传递过程，因此废热锅炉的基本结构也是在一个具有一定换热表面的化热设备。
但由于化工生产中，各种工艺条件合要求差别较大，因此化工用废热锅炉结构类型也是多种多样的。
按照炉管是水平还是垂直放置，废热锅炉可以分为卧室和立式两大类；按照锅炉操作压力的大小，废热锅炉可以分为低压、中压和高压三大类；按照炉管的结构形式不同，废热锅炉可以分为：列管式、U形管式、此道管式、螺旋盘管以及双套管式等；按照其生产工艺和使用场合的不同废热锅炉可以分为：重油气化废热锅炉、合成氨前置式、中置式或后置式废热锅炉等。
娄冰年产20万吨合成氨造气炉设计
目录一、绪论 (1)1.1 合成氨概述 (1)1.2 煤气化技术发展 (1)二、生产方法的选择及论证 (2)2.1 生产方法的介绍 (2)2.2 生产方案的选择及论证 (3)三、常压固定床间歇气化法 (3)3.1 固定床气化法的特点 (3)3.2 半水煤气制气原理 (3)3.3 发生炉内燃料分布情况 (4)3.4间歇式制半水煤气工艺流程 (5)四、工艺计算 (5)4.1工艺计算方法及已知条件确定 (5)4.2理想气化过程原料煤消耗量 (6)4.3煤气发生炉的物料及热量衡算 (7)4.4 吹风阶段的物料及热量衡算 (8)4.4.1物料衡算 (8)4.4.2热量衡算 (10)4.5 制气阶段的物料及热量衡算 (11)4.5.1 物料衡算 (11)4.5.2 热量衡算 (14)五、设计的体会和收获 (16)六、参考文献 (17)一、绪论1.1 合成氨概述氨是一种重要的化工原料，特别是生产化肥的原料，它是由氢和氮合成。
合成氨工业是氮肥工业的基础。
为了生产氨，一般均以各种燃料为原料。
首先，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。
我国能源结构中，煤炭资源占很大比重。
煤的气化是煤转化技术中最主要的方面，并已获得广泛的应用。
煤气化提供洁净的可以管道输送的气体燃料。
当前城镇及大中型企业要求实现煤气化的迫切性越来越大，至今以合成气为原料的合成含氮、含氧化物、烃类及燃料的C化学技术已经获得相当成功，并且这方面的开发活动至今仍方兴未衰。
目前还在建设采用各种煤气化技术的工业化装置。
煤气化在各方面的应用都依赖于煤气化技术的发展，这主要因为煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大的比重。
我国合成氨工业原料路线是煤汽油并举，以煤为主。
合成产量60%以上是以煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂。
废热锅炉的设计
～
Ｏ 前 言
本 文所 述 的废 热 锅 炉是 我 国 自主 开发 、 建 设 的 国 内某合 成 氨／ 尿 素项 目工程 中厌 热 回收 系 统 的主要 设 备 。废 热锅 炉 的主要作 用是 回收工艺 合 成气 中 的多余热 量并 产生合 成 氨工艺 流程 所需 的 高压蒸 汽 。该设 备 的工艺包 几 工艺计 算 为 国外 公
ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ，ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｃ ｌ－ ａ
Ｃｈｉ ｎ ａ，ａ ｗｅ ｌ ｌ—ｋｎ ｏ ｗｎ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｇ ｎ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｐ ａ ｔ ｅ ｎ ｔ ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ — ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｓ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ，ＨＢＣ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ
废热锅炉制造商提供 ， 哈锅 负责对其 进行 强度设计 及产品制造。本文对废热锅炉的选材 、 结 构设计 、 设计计算
以及制造等 问题进行较详细 的论述和分析 。
关键词 ： 废热锅炉 ； 材料选择 ； 结 构设 汁； 设备制造
以天然气为原料合成氨工艺.
The production of liquid ammonia, liquid ammonia production capacity of 100000 tons per year, and Compared with the traditional process this process have the characteristics of energy-saving and low consumption. To design a heat exchanger between the waste heat boilers and water coolers, recycling the residual heat in the waste heat boiler gas through the heat exchanger and at the same time as the feed gas preheating. The other also further reduces the synthesis gas for subsequent condensation temperature,favorable for the subsequent condensation and indirect savings in the consumption of heat and cold.
设计参数
年产10万吨合成氨的合成工段工艺设计（以天然气为原料）
产量：10万吨/年，液氨
合成塔入口惰性气体含量：15%
合成塔进口氨浓度：2.5%
合成塔出口氨浓度：13.2%
合成塔操作压力：30MPa
耐硫变化废热锅炉自动控制系统工程设计毕业设计论文
耐硫变化废热锅炉自动控制系统工程设计摘要本设计是耐硫变换废热锅炉三冲量控制系统的设计，研究表明，在合成氨工厂中，能源成本占到了运行成本的绝大部分比例，而废热锅炉正有回收利用能量功能，因此学习设计它的控制很有必须性；再者，废热锅炉汽包液位控制和其他简单的单容液位控制很不一样，因为其液位特性会受蒸汽流量等的影响，所以也有学习设计的必要性。
本设计分了五部分来说明整个设计过程，分别是绪论、控制方案的选择、阀门孔板的计算、仪表选型和组态王的操作。
绪论总体叙述了合成氨的现状以及废热锅炉相关的控制方案；控制方案的选择部分包括了总的耐硫变换的工艺流程和控制方案的选择；阀门孔板的计算则是孔板阀门的具体计算过程；仪表选型主要介绍了仪表选型的理由；最后一部分则说明了自己所涉及的组态王的操作方法。
关键字：废热锅炉、控制、汽包液位The Waste Heat Boiler Automatic Control System Engineering Design ofsulfur tolerant shiftAbstractThis design is the sulfur tolerant shift three impulse control system design of waste heat boiler, studies have shown that in the synthetic ammonia plant, energy costs accounted for most of the running cost, and waste heat boiler is recycled energy function, so learning design of its control is of great necessity; Moreover, waste heat boiler drum level control and other simple single level control is very different, because the level characteristics will be affected by steam flow rate and so on, so there are the necessity of learning design.This design is divided into five parts to explain the process of the whole design, respectively is the introduction, the choice of control scheme, the valve orifice calculation, selection of instrument and the operation of the kingview. The introduction of synthetic ammonia are reviewed overall status and the related control scheme of waste heat boiler, The choice of control scheme consists of a general resistance to sulfur transformation process and the choice of control scheme; The valve orifice calculation calculation is the orifice of the valve; Instrument selection mainly introduces the reason of instrument selection; Last part has explained his involved in the operation method of kingview.KEYWORD : waste heat boiler, control, drum level目录摘要 (1)1绪论 (5)1.1氨的用途及合成氨现状 (5)1.2耐硫变换中废热锅炉控制系统介绍 (5)2控制方案的选择 (7)2.1工艺流程介绍 (7)2.2控制方案选择 (8)2.2.1汽包液位特性 (8)2.2.2三冲量控制系统 (9)2.2.3 DCS控制系统的选择 (10)2.2.4 PID控制的选择 (11)2.2.5控制点的选择 (12)3调节阀孔板计算 (14)3.1调节阀计算 (14)3.2孔板的计算 (15)4仪表选型 (18)4.1温度仪表选型 (18)4.1.1温度变送器的介绍 (18)4.1.2温度变送器的选择及仪表参数 (18)4.2流量变送器选取 (19)4.2.1流量变送器的介绍 (19)4.2.2孔板流量计的选择及仪表参数 (20)4.2.3涡街流量计的选择及仪表参数 (20)4.3液位变送器 (21)4.3.1液位变送器的介绍 (21)4.3.2液位变送器的选择及仪表参数 (21)4.4压力变送器的选择 (22)4.4.1仪表选型原则 (22)4.4.2压力变送器的选择及仪表参数 (23)4.5气动调节阀的选择 (24)4.5.1调节阀的选择及仪表参数 (24)4.6 I/O模块相关参数 (25)4.6.1热电偶模块相关参数 (25)4.6.2热电阻模块相关参数 (25)4.6.3模拟量输入模块相关参数 (25)4.6.4模拟量输出模块相关参数 (26)5组态王操作 (27)5.1组态王介绍及其特点 (27)5.2组态王的外部设备和数据词典 (28)5.2.2构造的数据词典 (28)5.3组态王的重要部分设计说明 (30)5.3.1创建历史趋势曲线控件 (30)5.3.2创建X-Y控件 (30)5.3.3实时报表的保存和查询 (30)5.4组态王的运行演示和操作 (32)附录 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1绪论1.1氨的用途及合成氨现状氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位，其中约有80%氨用来生产化学肥料，20%为其它化工产品的原料。
300kt／a合成氨装置第二废热锅炉的设计
圈 ３ 管 板 与 筒 体 焊 接 绪 构 田
４ 受压 元件 的强 度计 算 １ Ｏ ２ 一Ｃ的 主要 受 压 元 件有 ： 下 管箱 封 头 ， 上
管箱 平盖 ， 管箱 筒 体 ， 壳体 筒 体 ， 换 热管 ， 上、 下 管
类别 为 Ｉ Ｉ Ｉ 类， 换热 面积 ２ １ ５ ． ７ ｍ２ ， 换 热管 柬 级别
为Ｉ 级， 管子 与 管板 的连 接 形 式 为强 度 焊 加 强 度 胀， 其 主要设 计参 数见 表 １ ， 结 构示 意见 图 １ 。
哀１ ｌ ０ ２ 一Ｃ的 主 要 设 计 参 数
圈 １ １ Ｏ ２ 一Ｃ结 构 示 意 圈
板等 。受压 元 件 的强 度 计 算依 据 ＧＢ １ ５ Ｏ 一２ ０ １ １
《 压力 容器 》 和Ｇ Ｂ １ ５ １ —１ ９ ９ ９ 《 管壳 式 换 热 器 》 的 相关 规 定 并 采 用 Ｓ Ｗ６ ￣１ ９ ９ ８ Ｖ７ ． Ｏ ５版 进 行 计 算， 最 终确 定 下 管 箱 封 头 的 名 义厚 度 为 ４ ０ ｈ ｉ ｍ， 下管 箱简 体名 义厚 度 为 ６ ０ １ Ｔ ｉ ｎ ２ ， 下 管 板 的名 义厚
根据 美 国 ＡＰ Ｉ Ｒ Ｐ ９ ４ １ ￣ 钢 在 氢 环 境 中操 作 极
注－ 设计温度秃程为 ３ ２ ９℃ ・ 下臂箱秃体为 ３ ７ １℃ ， 下臂
板为 ５ ６ ５ ． ６℃， 上管板 、 譬箱为 ３ ９ ８℃． 换热 管为 ３ ６ ７℃．
限》 的纳尔 逊 曲线 ， 选 择 管 箱材 料 为 １ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ Ｒ
反应生成 甲烷 ， 产生了氮腐蚀 ， 使其强度、 韧性明 显 降低 ， 使 用 多年 后 出现 了泄漏 。为 保 证 生 产 的
年产十五万吨合成氨毕业设计
摘要本文主要是合成氨合成工段的设计，主要包括物料计算、热量计算以及设备的选型，生产产品为液氨，生产能力为15万吨液氨/年。
与传统流程相比较，具有节能低耗的特点，通过设计两个串联的氨冷器，在低压下，既减少了动力消耗，又保证了合成塔入口氨含量的要求。
合成塔出口气体经废热锅炉、水冷器冷却至常温，进入氨分离器后部分氨被冷凝并被分离出来，再进入冷凝塔上部的冷交换器冷却后与新鲜气混合，进入氨冷器1冷却至0摄氏度，为降低其负荷进入氨冷器2继续冷却至-15摄氏度使绝大部分氨冷凝下来，并在冷凝塔下部使液氨分离出来，循环气经冷凝塔上的换热器加热至22摄氏度后经循环压缩机补充压力至15MPa后进入合成塔，开始下一个循环。
关键词：合成氨；合成工段；节能低耗AbstractThis article is mainly ammonia synthesis section design, including the calculation of material, heat calculation and equip ment selection, for the production of liquid a mmonia, liquid a mmonia production capacity of 150000 tons / year.Co mpared with the traditional proCess co mpared with energy saving, low consu mption, through the design of the two series of the a mmonia cooler, under low pressure, which reduces power consu mption, and ensures that the synthetic tower entrance a mmonia content require ment.Synthesis tower outlet gas waste heat boiler, water cooler cooling to room temperature, ammonia into ammonia separator after being condensed and separated out again into the condensing tower, the upper part of the cold heat exchanger cooling and fresh gas mixture, into the ammonia cooler 1 is cooled to 0 degrees Celsius, to reduce the load into the ammonia cooler 2 continued cooling to -15 degrees C make most ammonia condensed, and the condensing tower bottom so that the liquid ammonia is separated, circulating gas by condensation tower heat exchanger heating to 22 degrees C after circulating compressor added pressure to 15MPa after entering synthetic tower, the start of the next cycle.Key words: ammonia synthesis; synthesis process; Low energy consumption目录前言 (1)第1章说明书 (2)1.1合成氨的原料组成 (2)1.2合成氨的方法 (2)1.3合成氨的工艺流程 (2)1.3合成氨的机理和反应条件的确定 (4)1.4合成氨的催化剂 (5)第2章原材料及产品主要技术规格 (7)2.1原材料技术规格 (7)2.2氨水产品技术规格 (7)2.3液氨产品技术规格 (7)第3章工艺流程简述 (9)3.1工艺流程图 (9)3.2流程简述 (9)3.3设计规模及特点 (10)第4章物料计算 (11)4.1设计要求 (11)4.2带工作点的工艺流程简图 (11)4.3物料计算 (11)第5章热量衡算 (28)5.1冷交换器热量计算 (28)5.2氨冷凝器热量计算 (30)5.3循环机热量计算 (32)5.4合成塔热量衡算 (33)5.5沸热锅炉热量计算 (34)5.6热交换器热量计算 (35)5.7水冷器热量衡算 (36)5.8氨分离器热量衡算 (37)第6章设备的选型与计算 (38)6.1合成塔催化剂层设计 (38)6.2热锅炉设备工艺计算 (42)6.3热交换器设备工艺计算 (45)6.4水冷器设备工艺计算 (50)6.5冷交换器设备工艺计算 (52)参考文献 (58)致谢 (59)前言氨在国民经济中占有重要地位。
合成氨废热锅炉结构设计
ｅｔ ｎｅ ｎ ｉｌ ｃｓｎ ｐ ｅ ｒｎ ｅ ｄｐｅ ｆｒｔｅｈａ ｅｃａｇ ｕｅ ｔ ｅｓａ ｉａｐｉ ｎ ａｃ． ｄｔｐｅ ａｉ ｔ ｅｈａ ｔ ｓ ｒｉａｏｔｄ ｏ ｅ ｘｈ ｎｅｔｂ． ｙ ｅ ｌ ｄ ｒ Ａ ｒ ｇｙ ｔ ａｆ ｓ ｈ ｔ Ｑ ｐ ｌ ｓｐ ｅ
ｃ ｒａ ｃ ｉ ｅｄ ｍ ｓｃｅ ｇｎｅｉ ａ ｄ ｄ．ｏ ｂｎ ｄｗ ｔ ｔｅｓｅ ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｅｗ ｓｅｈ ａ ｏｄ ｅｗｔ ｔ ｏ ｅｔ ｎ ｉｅｒ ｇｓ ｎ ａ ｓ ｍ ｉｅ ｉ ｈ ｐ ｃ ｃｎ ｉｏ ｓｏ ｔ ａｔ ｅｔ ｎ ｈｈ ｉ ｎ ｔ ｒ Ｃ ｈ ｌ ａ ｉ ｆ ｈ ｂ ｉ ｒ ｎ ｅ ｏ ｒｃｓ ｉ ｔｅｗ ｔ ｈ ａ ｂ ｉ ｒ ｕ ｅａ ｄｓｅＬ ｎ 吲 ｃ ｒ ｇ ｅ ｉｅｉ ｓｔ ｔ ｕ ｅ ｏ ｅ ｄｔ ｗｐ ｏｅｓ ｎ ｈ ａ ｅ ｅ ｏｌ ｂ ｈ ｌｏ ｅ ｌ ａ ｈｆ ｌ ｓ ｔ ｅｔ ｎ ｏｒ ａ ｄｐｐ ｅ ａ ｂ ｕｔ ｓ ｔ
ｃ ｅ ｓｃ ｏ ｉｈｔ ｐ ｒ ｕｅ ｎ ｉ ｐｅｓｒ ｏｉｗ ｓ ｅ ｏｌ ｓ ｎｄａ ｎ ｆｃｕｅ Ｃ ａｔ ｉｉ ｈｇ ｍ ｅａ ｒ ａｄｈｇ ｒｓｕｅｈｒ ａｔ ｈａ ｂｉｒ ｅｉ ｅ ｄｍａｕａｔｒｄｉ ａ－ ｒ ｔｓ ｆ ｅ ｔ ｈ ｚ ｅ ｔ ｅｄ ｇ ｎ ｎ
（ ｃｏ ｌ ｆ ｈ ｍ ｃｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ｅ ｇ ｕＵ ｉ ｒ ｔ， ｈ ｎ ｄ ０ ５ Ｃ ｉａ ｈ ｏ ｏ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｈ ｎ ｄ ｎｖ ｓｙ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ６ ， ｈｎ ） Ｓ Ｃ ｎ ｎ ｅｉ １ ０
（ ｏ ｅｅｏ Ａ ｃ ｉ ｃｕｅ ｎ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｕ ｎＵ ｉｅｓ ｙ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ６ ，ｈｎ ） ２ ｌ ｇ ｆ ｒｈｔ ｔｒ ｄＥ ｖｒ ｍ ｎ ， ｃ ａ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎｄ １ ０ ５ Ｃ ｉａ Ｃｌ ｅ ａ ｏ Ｓｈ ｉ
大型合成氨第一废热锅炉逆循环分析
时间 8 日 23: 11 23: 28 23: 50 9日 0: 16至停车 正常生产中
T I- 42 395
304 387
283~ 310
~ 385
上述数据分析: 蒸汽升温开始后, 101- CA / CB 开 始有 循环 迹象 ( PD I- 33 /35 出 现 正负 波 动 ) , 至 15: 30时 PD I- 32 / 34达 47kP a, 已大大超 出正循环值 36kPa, 而 PD I- 33 / 35同步为 负, 说 明已经完全是逆循环了, 至 23: 11随产汽量的增 加, 101- F 除沫器处理有限, 出口蒸汽带水, 导致 高蒸过热器的低温段盘管变成了蒸发器, 由于蒸 发潜热的增加, 消耗了大量热能, 造成高蒸过热器 的低温段盘管出口蒸汽温度 T I- 42 突降。在工 艺专业发现废锅 101- CA /CB 有逆循环迹象后, 立即召开综合专业会议决定进行装置停车, 停车 前由于汽包逆循环产汽量的增加, PD I- 32 / 34为 86kPa, 已达到正常循环时的 2 倍, 同时对高压蒸 汽 N a+ 及 S iO2 分析显示, 已大大超过设计指标, 其中 S iO2 最高达 60ppb。
1000= 36 11kP a 当 101- F 压力为 9 1MPa时, 查 2 = 704kg /m3 PD I- 32 / 34= ( 997- 704) ! 9 81 ! 14 783 /
1000= 42 5kPa 当 101 - F 压 力 为 10 4M Pa 时, 查 2 =
682kg /m3
4 循环压差的分析
图 3 循环压差分析示意图
图 3中, P、P0、P1、P2、P3 为图中几处 的压力 指示。 h0 = 14 783m, H = 16 650m, h= 10 126m。
氨合成工艺设计
工艺流程—中置式锅炉流程
氨合成工艺设计
• 新鲜气组成：
• 组成： H2
N2
CH4
• % ： 73.65 24.76 1.30
Ar 0.293.
• 压力：
• 系统压力为30MPa • 废热锅炉产蒸汽压力为0.9 MPa • 计算循环机进出口气体温升时，其进出口压差取2.5MPa • 工艺计算时系统压力降忽略不计
氨合成工艺设计
• 温度：
• 新鲜气温度为35℃ • 合成塔环隙出口气体温度约为70℃左右 • 合成塔出口（至废热锅炉）气体温度约为315℃左右 • 废热锅炉出口气体温度应小于200℃ • 水冷器出口气体温度为35℃ • 废热锅炉进口软水温度为118℃ • 冷却水温度约为30℃左右，冷却下水温度约为40℃左右 • 氨库来液氨温度约为20℃左右
氨合成工艺设计
• 气体组成：
• 合成塔进口气体中氨含量为3.0% • 合成塔出口气体中氨含量为16% • 循环气中H2/N2为3 • 循环气中（CH4+Ar）含量为16~22% • 各气体组分在液氨中的溶解量忽略不计
• 催化剂生产强度：40~45吨/（d、m3） ......
• 年操作日：330天
氨合成工艺设计 设计计算内容：
• 1.工艺计算：
• 物料衡算 • 热量衡算 • 管径计算及选管 • 设备计算与选型
• 2.绘图：
• 物料、热量平衡图 • 带控制点工艺流程图 •
氨合成工艺设计
氨合成工艺设计
氨合成工艺设计
氨合成工艺设计
• 物料、热量平衡图（2号图） • 带控制点工艺流程图（1号图）
• 3.完成时间：
2周左右
氨合成工艺设计
氨合成工艺设计
废热锅炉钢结构施工方案
目录一、工程概况二、编制依据三、施工前的准备工作四、钢结构的安装及质量要求五、冬雨期施工技术措施六、安全技术措施七、环境保护措施八、施工主要工机具九、主要劳动力安排十、手段措施用料十一检验、测量和试验设备选择配备表一、工程概况：本废热锅炉钢结构与其他同吨位炉子相比，较复杂；其中：纵向立面钢架需要安装21个清灰振打装置孔，其大小梁柱达150根之多，另有炉墙、炉板及顶面钢架，因此，必须精心施工才行。
锅炉钢架结构安装总重约68吨，其中：钢架部分40吨，灰斗、进气口7吨，平台扶梯8.5吨，护板达200平方米约7吨，振打装置4.4吨及众多锚钉加强筋，检查门10个。
二、编制依据1、《电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）》DL/T5047-952、QCF30/900-17-3.82/450锅炉安装说明书3、《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-2002三、施工前的准备工作1、技术资料安装前应具备下列技术资料：1.1交付安装的钢构件及附件必须符合设计要求，并附有其出厂合格证；1.2钢结构安装图、基础图、主要部件图、节点详图、安装说明书等技术性文件；1.3钢结构装箱清单；1.4有关的安装规范及安装技术要求或方案；1.5编制的施工方案已审批。
2、构件及附件验收2.1开箱检验应在有关人员参加下，按照装箱单核对其规格、型号、包装箱号、箱数并检验包装状况；2.2暂时不安装的部件、附件应采取适当的防护措施，妥善保管，严防变形、损坏、锈蚀、错乱或丢失等现象；3、安装前应具备的条件3.1组织施工人员进厂及临设铺设；参加施工的人员，必须经过岗位培训，并持有上岗资质证书，同时应熟悉本方案；3.2施工运输和消防道路畅通，施工用的照明、水源、电源已备齐。
3.3安装时所使用的测量及检查仪器与量具的精度均需符合国家计量局规定的精度标准，并在有效使用期内。
3.4施工机具准备齐全，所使用的卡环、钢丝绳、夹扣、手拉葫芦等起重工具应具有质量合格证明书，使用前应对其进行仔细检查，确认无误方可使用；需外地租赁的设备、机具应落实到位。
(完整版)年产10万吨合成氨合成工艺设计毕业设计论文
优秀论文审核通过未经允许切勿外传宁夏大学本科生毕业设计工艺设计姓名：王康洲指导教师：陈学文院系：化工学院专业：化学工程与工艺提交日期：目录中文摘要 (2)外文摘要 (3)1．总论 (4)1.1设计任务的依据 (4)1.2概述……………………………………………………………………………1.2.1设计题目 (7)1.2.2设计具体类容范围及设计阶段 (7)1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要 (8)1.2.4简述产品的几种生产方法及特点 (8)1.3产品方案 (8)1.4设计产品所需要的主要原料规格、来源 (8)1.4.1设计产品所需要的主要原料来源 (8)1.4.2涉及产品所需要的主要原料规格 (8)1.5生产中产生有害物质和处理措施 (8)1.5.1氨气和液氨 (8)1.5.2合成氨废水 (8)2．生产流程及生产方法的确定 (8)3．生产流程简述 (14)4．工艺计算 (16)4.1原始条件 (16)4.2物料衡算 (16)4.2.1合成塔物料衡算……………………………………………………184.2.2氨分离器气液平衡计算 (19)4.2.3冷交换器气液平衡计算 (19)4.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (25)4.2.5液氨贮槽物料计算 (29)4.2.6热交换器热量计算 (35)4.2.7水冷器热量计算 (36)4.2.8氨分离器热量核算 (39)5.主要设备选型 (39)5.1废热锅炉设备工艺计算 (40)5.1.1计算条件 (40)5.1.2官内给热系数α计算 (41)5.1.3管内给热系数αi计算 (42)5.1.4总传热系数K计算 (43)5.1.5平均传热温差mΔt计算 (44)5.1.6传热面积 (45)5.2主要设备选型汇总 (46)6.环境保护与安全措施 (47)6.1环境保护 (48)6.1.1化学沉淀—A O 工艺处理合成氨废水 (49)6.1.2合成氨尾气的回 (50)6.2安全措施 (51)6.2.1防毒 (52)6.2.2防火 (53)6.2.3防爆 (54)6.2.4防烧伤 (55)6.2.6防机械伤 (56)6.2.5防触电 (57)结束语 (40)注释………………………………………………………………………………40 参考文献 (42)致谢…………………………………………………………………………………4 3 附录…………………………………………………………………………………43年产10万吨合成氨合成工艺设计指导老师：王绪根摘要：介绍合成氨合成生产工艺流程，着重通过对此工艺流程的物料衡算，能量衡算确定主要设备选型。
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ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｉｎ ｎｃ— ｃｏｎｄｉｔｉｏＵＳ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ
ｓｅｔ
ｔｈｅ加埘ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ
ｈｅａｔ
ｂｏｉｌｅｒ ｔｕｂｅ ａｎｄ ｓｈｅｌｌ，ｏｎｅ－ｗａｙ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｐｉｐｅ ｉｓ ｉｓ
ａｔ ｔｕｂｅ
ｅｎｔｒａｎｃｅ．Ａｎｄ ｔｒｉｐｌｅ ｃａｓｉｎｇ ｔｙｐｅ ｈｅａｔ 如，ｃｈａｎｎｅｌ
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ＹｏｎｇＩ，ＱＩＮ
Ｎａ－ｎａ２
（１Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）
图７支座结构
８设备的强度计算
设备的整体计算是在全国化工设备设计技术中心开发的
ＳＷ６ Ｖ３．６上进行的，利用该软件。分别对设备的管板、管箱、壳程
壳体、接管补强、接管载荷等进行了校核。满足设计要求。
９结论
废热锅炉为直管结构，管箱简体与管板直接焊接，密封可 靠；克服了传统ｕ形换热管维修困难的缺点；解决了更换垫片后 进行焊后热处理的问题；将介质划分出不同的温度区．改善了气 流分布，且根据不同温度选用合适材料，使设备更经济合理。不足 之处是Ｑ型密封拆装和更换垫片比较困难。
６设备结构特点
设备设计结构合理，结构紧凑。具有优于一般废热锅炉的显 著特点。
６．１分段设计
设备承受高温高压以及高温高压气体的冲蚀，根据管程不 同部位的热量分布，对其设计温度分段考虑。
６．２设备结构集合多组方法
（１）管程（气体）入口设置单层多波波纹管，协调内外气体温 差引起的变形。
万方数据
Ｎｏ．５ Ｍａｎ２０１２
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ａｍｍｏｎｉａ；Ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ
ｂｏｉｌｅｒ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ
中图分类号：ＴＨｌ６，ＴＱｌｌ３．２５＋ｌ，ＴＫ２２９．９２＋９文献标识码：Ａ
１前言
据统计．化工行业产生的余热资源约占整个行业燃料消耗 量的１５９＇ｄ”。余热回收不仅可以带来能源方面的经济效益，还可以 减少环境污染。废热锅炉是利用工业生产过程中的余热来生产蒸 汽的重要设备，被广泛应用于煤气化工业、合成氨工业、乙烯、硫 酸、硝酸＿Ｔ业等化工或石化的废热同收１２１。废热锅炉被设置在各类 工业流程中，用于回收余热，在提高整体装置的热效率，减少环境 污染和满足某些工艺要求方面。起着十分重要的作用１３１。可见，进 一步加强对废热锅炉的设计研究，充分利用余热资源将会产生巨 大的经济效益和社会效益。氨合成反应热较大，在４５０。Ｃ时每生 成１ｔｏｏｌ氨可放出５４．５ｋｊ的反应热，或相当于产生饱和蒸汽的 １．４４ＶｔＮＨ，的热量问。近几年来．为了充分利用氢合成时放出的大 量反应热，将反应后的高温、高压气体从合成塔引入废热锅护，回 收其中的余热，产生蒸汽，作为动力和工艺用蒸汽，从而达到降低 生产成本的目的。 前置式废热锅炉作为合成氨工业废热回收利用的一种关键 装置，长期承受高温、高压及高温高压气体冲蚀等苛刻工艺条件。 为了防止或减缓废热锅炉发生高温腐蚀、氢脆和氮化等破坏形 式．因此设计时应重点考虑结构特点和材料类型。
３．３设备焊缝系数
管、壳程焊缝系数均为１．０。
３．４介质和操作温度
壳程介质：水和水蒸汽；最高儇低工作温度：１８７／２４８。Ｃ。
管程介质：Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｃ０２、ＮＨ，；进，出口温度：４３Ｑ陀５８℃。
３．５腐蚀裕量
管壳程腐蚀裕量均为３．０。
４设备施工简图
设备设计完成后的施工简图，如图２所示。 其中，管程壳体公称直径：６１３２０ｍｍ；壳程前端简体公称直 径ｔｈｌ２００ｍｍ；壳程后端筒体公称直径：币２０００ｍｍ；外换热管规格 ４，４５×３．５ｒａｍ；内换热管规格ｑ＇２２ｘ２．５ｍｍ，支持板间距：９００ｍｍ；设 备总长：～１０２９０ｍｍ。
７设备结构分析
７．１合成气进口
合成气进口的典型结构，如图３所示。进气口直接将氨合成 塔内件中心管插入接管内，密封方式采用填料密封。填料采用耐 高温的编织碳纤维填料。压盖螺栓螺母采用ｉｎｃｏｎｅｌ６０１并加蝶形 弹性垫片，以防止高温下螺栓螺母松弛。为协调进气管内外温差 引起的变形。进气处设置单层多波波纹管，以补偿管子与壳体间 的热膨胀差，使设备的热应力减少至允许的范围内，解决了高温 下的热应力和热膨胀问题。
基于为四川某公司设计制造的年产１８万ｔ合成氨、３０万ｔ 尿素项目的前置式合成废热锅炉，并且已经安全运行一年多，通 过经实际运行验证过的典型卧式废热锅炉，探讨分析该设备在高 温、高压工况下的结构特点和可利用的先进技术。
２工艺流程
前置废热锅炉在合成氨合成工段中的流程简图，如图１所示。
图Ｉ合成氨流程简图
★来稿日期：２０１ｌ—０７—１８－ｋ基金项目：国家科技支撑计划资助项目（２００８ＢＡＤｃ４８０４）
艺气体在横掠管束时造成外管的不规则振动、介质的温度和压力 出现波动时在管子与管板处产生交变应力，促使腐蚀过程进一步 加剧导致管板及换热管失效。 考虑到管板和换热管的上述失效原因，结合所述废热锅炉 管程工艺气温度高，流量大的特点，为了防止高温气体直接冲刷 换热管与管板焊缝，在管束进气口所对应的管束部位，设置了防 冲板，如图４所示。加强对换热管与管板焊缝的保护作用。增加防 冲板不仅延长了换热管束的使用寿命，而且改善了介质气流分 布，使高温气体均匀进入换热管内。从而达到良好的换热效果，保 证设备正常运行。
机械设计与制造
小，有利于螺栓在法兰环有限的范围内排布”Ｉ。
１３
７．５支座
鞍式支座下端采用可变弹簧支座支承．如图７所示。此结构 除了具备传统滑动支座的功能外，还可消除氨合成塔的冲击载荷 对设备的影响，延长使用寿命。
图４防冲板不意图
７．３换热管
换热器采用三重套管式结构，高温气体通过内管（外设保护 套管和支撑）进入，经外管进入分气筒后从出口进入下道工序（具 体结构，如图５所示）。该结构具有如下优点： （１）首次将合成氨内件三套管结构形式用在合成废热锅炉 管束上。传统的ｕ形管内外管固定在同一管板上，由于内外管进 出口温差大造成管板本身温差很大形成较大热应力。此结构内外 管为直管，分别焊接在薄管板及厚管板上克服了上述缺点，更利 于换热管更换和维修，同时使管束加Ｔ制作更容易，更安全可靠。 （２）内管外设保护套管，可在保护套管和内管间形成一个死 气层，此死气层可防止由于管内外介质温差而引起内管的破坏。 （３）结构将介质划分出不同的温度区，从而根据不同温度， 选用最经济的材质。在气体进人段的高温Ｉｊ（，包括薄管板、内管采 用０Ｃｒｌ８Ｎｉ９，而温度相对较低的外管和管板，采用１２Ｃｒ２Ｍｏ（换 热管）和１２Ｃｒ２ＭｏＩＩＶ（管板）．避免了大量不锈钢的使用和管板的 堆焊。从而实现结构经济合理的设计思想。
（ＺＣｏｌｌｅｇｅ
ｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ
６１００６５，Ｃｈｉｎａ）
【摘要】首先介绍了化工行业余热利用的重要一｝生以及废热锅炉在余热回收方面的巨大潜力。同
时介绍了依照国内相关标准设计制造的高温高压卧式前置废热锅炉的结构特点。结合废热锅炉的特殊 工况以及管壳程内介质流动情况，在管程入口处设置单程波纹管，换热管采用三重套管式换热，管箱密 封采用Ｑ型密封，支座采用可变弹簧支座，根据各部位操作温度的不同，使用了低碳钢、耐热钢不锈钢 等。对上述几个方面进行了详细分析，以期为前置废热锅炉结构设计提供借鉴和帮助。 关键词：合成氨：废热锅炉；结构设计
万方数据
１２
李磊磊等：合成氨废热锅炉结构设计
第５期
３设计条件和主要技术参数
３．１设计标准
ＧＢｌ５０—１９９８《钢制压力容器）；ＧＢｌ５１—１９９９《管壳式换热 器》。
（２）管程人口处管束的保护，设置防冲板减缓对管板和换热 管的直接冲刷并保证管程介质气流的合理分布。 （３）螺栓上紧：设备主螺栓采用液压拉伸器上紧，球面垫圈。 （４）ｎ型密封：管箱端部密封采用ｎ型密封，垫片材料为
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｂｏｉｌｅｒ’ｓ ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ
ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ－ｈｅａｔ
ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ
ｅｎｏｒｌｎｏｌｌ５
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒ－
ｓｅａｌ ｗｉｔｈ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｒｉｎｇ
ｔｏ
ｔｒ洲ｆｅｒ
ａｄｏｐｔｅｄｆｏｒ池ｈｅａｔ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ
ｅｘｃｈａｎｇｅ ｔｕｂｅ，ｎ ｔｙｐｅ ｓｅａｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｒｅ
Ｏｎ
ｂｅａｒｉｎｇ珊ｓｕｐｐｏｒｔ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ
图３合成气进口的典型结构
波纹管截面的周期性变化，使合成气在波纹管内的流动总 是处在规律性扰动状态。通过实验和模拟Ｍ得出流体在波纹管内 流动时会形成负推力，速度会出现负值即回流情况，由于流动阻 力大于直管，到达管束时速度有所减小，可减缓对管板及换热管 焊缝的冲刷力度。可见使用波纹管不仅改善温差产生的热应力 而且通过改变其流动状态延长其使用寿命。
ｏｆ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ＪＩｌｏ吨ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ
ｂｏｉｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ
ｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ