专利名称：年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硝酸用氧化炉，尤其涉及一种年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉。
背景技术：
到目前为止，国内双加压法硝酸装置氧化炉的单套最大生产能力是2006年由我厂设计制造的日产500吨规模的氧化炉，即年产15万吨硝酸的氧化炉，这也是目前国内最大的单套硝酸生产用氧化炉。近几年来，随着生产装置的不断进步，要求扩大单套硝酸生产能力的呼声不断。
发明内容
在上述背景下，本申请人在广泛借鉴吸收国内外同类装置先进技术的同时，并借鉴参照我厂设计制造的年产15万吨和30万吨的硝酸氧化炉的成功使用经验，努力攻克关键技术难关，于2011年7月设计出年产36万吨双加压法硝酸生产用氧化炉的全套设计图纸，目前该氧化炉结构已经用户单位审查认可，并正式签定制造合同，进入生产制造阶段。本发明的目的是提供一种年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，该氧化炉生产能力为年产36万吨硝酸，能节省能源、延长设备使用寿命，且能降低成本。采用的技术方案一种年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，该氧化炉由上、中、 下三段组成；
所述氧化炉下段包括下段壳体、水蒸发器进口汇管、水蒸发器出口汇管、蒸汽过热器进口汇管、蒸汽过热器出口汇管、内保护筒、下壁管组、盘管组和盘管组支撑件，所述盘管组支撑件为四角架；所述盘管组共10层盘管，总计179根进口引管和179根出口引管，每一层盘管其结构均为无缝管按等间距螺旋线方式盘绕制作而成的水平螺旋盘管，各层盘管盘绕圈数及盘绕方法均相同，所述进口引管、出口引管全部从各层盘管下方弓丨出，并沿盘管组外边缘向下至所述四角架下平面以下，再弯制成弓形弯管，最后穿过所述内保护筒和下段壳体体壁，引出并焊接到水蒸发器进口汇管、水蒸发器出口汇管、蒸汽过热器进口汇管部和蒸汽过热器出口汇管上相应的位置上，所述下壁管组为冷却壁管，本身分成六组，采用无缝钢管弯制成盘管，每圈盘管之间的间隙用扁钢按一定距离支撑，每组的进出口引管均穿过下段壳体的筒体壁后连接到水蒸发器进口汇管和水蒸发器出口汇管上。所述水蒸发器进口汇管和水蒸发器出口汇管以及蒸汽过热器进口汇管、蒸汽过热器出口汇管设置在所述下段壳体外；
所述氧化炉中段包括中段壳体、触媒反应装置、测温装置、气体分布板、分布板支撑架、 中段壁管进口汇管、中段壁管出口汇管和中段壁管组，所述中段壁管进口汇管和中段壁管出口汇管设置在所述中段壳体外；所述氧化炉上段包括上段壳体、氧化炉点火枪、系统点火管、三层气体分布板、支撑管、气体进口管、基座、密封装置、减速机架、减速机、氢气进口管和操作平台。
作为优选，所述中段壳体筒体内直径Φ 6400mm，筒体两端均焊有设备法兰，下法兰外径Φ 6660mm，上法兰外径Φ 6720mm，上法兰密封圈上焊接有一内直径为Φ 6400mm的短筒
节法兰；
作为优选，所述中段壁管组分10组，总计10根进口引管和10根出口引管，进口引管、 出口引管穿过中段壳体筒体壁，然后分别连接焊接到中段壁管出口汇管和中段壁管进口汇管上。作为优选，所述中段壁管出口汇管和中段壁管进口汇管的布置方式是上下对称， 左右对称布置。作为优选，所述中段壁管组采用无缝钢管弯制成螺旋盘管。作为优选，所述中段壁管进口汇管包括进口汇管主体，该进口汇管主体由碳素钢管弯制成圆弧管，进口汇管主体水平位置上方钻有一排孔，其排孔上焊接有节流孔接头，所述进口汇管主体下方设有一排液管，进口汇管主体两端为法兰平盖，所述进口汇管主体水平中心为进口接管法兰。作为优选，所述中段壁管出口汇管包括出口连接汇管主体，该出口连接汇管主体由碳素钢管弯制成圆弧管，出口连接汇管主体下方钻有一排孔，上方设有排气管，出口连接汇管主体两端为封头，出口连接汇管主体水平中心为出口接管。作为优选，所述上段壳体内径为Φ6450mm。作为优选，所述系统点火管M为一倒T字形结构，包括顶端与所述减速机连接带动转动并伸入上段壳体内的中心竖管和垂直固定于其下端的水平横管，所述水平横管在横管水平中心下方15°、30°、45°方位上钻有三排小孔作为氢气燃烧时的喷射燃烧口，所述中心竖管上方伸出气体进口管并穿过所述密封装置而与所述减速机连接。作为优选，所述密封装置包括密封上段、密封下段和密封垫片，密封上段为中空结构，密封上段外壁上焊接有氢气进口管，且氢气进口管与穿过密封装置中心的系统点火管的竖直管上的进气口是相通的。发明原理及有益效果
本氧化炉设备主体内直径DN6400mm，其封头直径已超出现行国家压力容器容器封头标准最大直径DN6000mm的规定，设备法兰尺寸也已远超出现行国家压力容器法兰标准最大直径DN2000_的规定，属于超大型压力容器。由于氨氧化反应是强放热反应，其最高反应温度可达870°C -880°C，该氧化反应除能维持自身反应继续进行外，多余的热量必须要进行回收处理。为此，本氧化炉设备对所有零部件结构都进行了较大的修改，其中核心部件结构均进行了重大修改，核心部件10层盘管组其盘管的最大外直径为Φ6170mm，根据各层盘管在氧化炉内的安装位置不同其所受高温的温度也不同，对各层盘管进行分组，安装高度不同，盘管的分组数不同，所吸收的热量也不同，为此基于对氧化炉内温度分布的变化，将10层盘管总计分为179组盘管组，总计由179根进口引管和179根出口引管，分别引出到设备外的水蒸发器进、出口汇管和过热蒸汽进出口汇管上，以实现对氨氧化反应热量的最大回收。同时对10层盘管组的支撑四角架结构进行了创新设计，以确保在高温状态下能完全支撑10层盘管组的重量而不产生过大的变形，且不影响盘管的通道面积。同样，核心部件中段壁管组和下段壁管组基于同样原则，也进行了重大修改。中段壁管组根据氧化炉内不同高度其所受高温的温度不同，将中段壁管组分为10组，总计由10根进口引管和10根出口引管，分别引出到设备外的中段壁管进、出口汇管上，以实现对氨氧化反应热量的最大回收，同时最大限度地保护设备壳体材料不受高温侵蚀。中段壁管的进出口引管的布置方式是上下对称，左右对称布置，该布置方式也是本设计的创新设计。通过这些重大改进，将使本氧化炉回收热量的能力进一步大幅度提高，能源消耗更低，且氧化炉在生产过程中更加安全平稳可靠。
图1为本发明的整体结构示意图； 图2为本发明下壁管组的结构示意图； 图3为本发明图2的A向结构示意图； 图4为本发明四角架的主视图； 图5为本发明图4所示的四角架的俯视图； 图6为本发明10层盘管组的结构示意图； 图7为本发明10层盘管组的首层的俯视图； 图8为本发明水蒸发器进口汇管的结构示意图9为本发明图8所示的水蒸发器进口汇管的进水口接管和节流孔接头的结构示意
图10为本发明图8所示的水蒸发器进口汇管的节流孔接头和排液接管的结构示意
图11为本发明水蒸发器出口汇管的结构示意图12为本发明图11所示的水蒸发器出口汇管的排冷凝液和放空接管的结构示意图； 图13为本发明蒸气过热器进口汇管的结构示意图14为本发明图13所示的蒸气过热器进口汇管的蒸气进口接管和排冷凝液接管的结构示意图15为本发明蒸气过热器出口汇管的结构示意图16为本发明图15所示的蒸气过热器出口汇管的蒸气出口接管和排冷凝液和放空接管的结构示意图17为本发明中段壁管组的结构示意图； 图18为本发明图17的B向结构示意图； 图19为本发明图17的A向结构示意图； 图20为本发明沿图17中C-C线剖视图示意图； 图21为本发明中段壁管进口汇管的结构示意图； 图22为本发明图21俯视图示意图； 图23为本发明图21A-A剖视图示意图； 图M为本发明中段壁管出口汇管的结构示意图； 图25为本发明图M俯视图示意图； 图26为本发明图24A-A线剖视图示意图； 图27为本发明密封装置的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。如图1，本发明氧化炉分上、中、下三段组成。氧化炉下段
氧化炉的下段壳体3内径为Φ6400πιπι，由设备法兰、下筒体、碟形下封头组成壳体，下筒体、碟形下封头材料均为国产奥氏体不锈钢。碟形下封头下方焊接有气体出口管1供后工序设备连接用。碟形下封头与裙座支撑结构2焊接连接作为固定本设备用。下筒体上端为设备连接法兰，用螺栓与氧化炉中段壳体15连接，法兰材料为国产CrMo钢。下段壳体3内壁上布置有下壁管组4及内保护筒7，下壁管组4为冷却壁管，本身分成六组，从碟形下封头开始布置直到下筒体直段上，其作用主要是保护下段壳体3，避免下段壳体3内表面承受过高的温度，并附产蒸汽。内保护筒7主要是保护下段壳体3内表面，避免下段壳体3内表面承受内部高温气体对下段壳体3壳壁的冲刷。一般容器设计在高温时，下段壳体3内壁基本上采用内衬隔热保温材料的方法来降低壳体壁的壁温，而本发明采用无缝钢管弯制盘管靠近壳体内壁，并在壁管内通水，壳体内的高温气体通过壁管传热加热盘管内的冷却水，使壁管内水温达到约280°C，并引出氧化炉设备外送到汽包内闪蒸成饱和蒸汽，高温气体通过壁管后温度下降，以此降低壳体的壁温，使壳体壁温控制在壳体材料允许的工作温度以内。下壁管组4既能降低氧化炉的壳体壁温，又能回收热量附产一定量的饱和蒸汽，且壁管组均为碳素钢制造，生产成本也不高， 是一个很好的节能降耗部件，也是一个很好的节能方法。下壁管组4采用无缝钢管弯制成盘管，每圈盘管之间的间隙用扁钢按一定距离支撑，下壁管组4的盘管分为6组，每组的进出口引管均穿过下段壳体3的筒体壁后连接到氧化炉外的水蒸发器进口汇管8和水蒸发器出口汇管36上。下段壳体3体内的内件主要由四角架10及四角架支座部件组成，由于四角架对于盘管的支撑面积更大，气体有效通道面积也更大，且四角架上外伸梁的外伸长度比原三角架上的外伸梁的外伸长度更短，因此四角架的承载能力更强，四角架支座组装焊接在下筒体内壁上，其上面放置四角架10，四角架10上面放置盘管组11、分布板支撑架17和气体分布板18。四角架10采用国产奥氏体耐热不锈钢制作。四角架10结构采用钢板焊制成主梁最大断面尺寸为宽200mm，高350mm，中间T字形梁的断面尺寸为宽150mm，高250mm，外伸梁最小断面尺寸为宽150mm，高200mm的H型钢，然后用H型钢组装焊接成本四角架10，大断面尺寸H型钢组成四角架10主支撑架，小断面尺寸H型钢作为中间T字形梁和辅助悬臂支撑及四个支脚。该四角架10具有总体结构尺寸大而接触面积小，且抗弯截面模量大，承载能力大，又耐高温的特点，是盘管组11比较好的支撑结构。四角架10最大外径尺寸达到 Φ6370mm，承载能力非常强。四角架10确保在高温状态下能完全支撑盘管组11的重量而不产生过大的变形，且不影响盘管的通道面积。根据各层盘管在氧化炉内的安装位置不同其所受高温的温度也不同，对各层盘管进行分组，安装高度不同，盘管的分组数不同，所吸收的热量也不同，为此基于对氧化炉内温度分布的变化，盘管组11共10层，总计179根进口引管和179根出口引管，分别引出到设备外的水蒸发器进口汇管36、水蒸发器出口汇管8和过热蒸汽进口汇管5及过热蒸汽出口汇管6上，以实现对氨氧化反应热量的最大回收。每一层盘管其结构均为无缝管按等间距螺旋线方式盘绕制作而成的水平螺旋盘管，各层盘管盘绕圈数及盘绕方法均相同，其最大外直径为Φ 6170mm。这些进、出口引管全部从各层盘管下方引出，并沿盘管组外边缘向下至四角架10下平面以下，再弯制成π形弯管，最后穿过内保护筒7和下段壳体3体壁，引出并焊接到下段壳体3壳体外面的位于90°和270°方位上的水蒸发器进口汇管36和水蒸发器出口汇管8，以及位于0°和180°方位上的蒸汽过热器进口汇管部5和蒸汽过热器出口汇管上6相应的位置上。盘管组11的作用是回收氧化炉内因氧化反应所产生的高热量，按其回收热量不同分为水蒸发器和蒸汽过热器两部分。盘管组11的10层盘管组的整个外圆周边上同样设置保护筒12，该保护筒12的作用是保证流经盘管组11的10层盘管组的高温气体不外流到壳体壁以引起短路，以便最大限度地回收热量。水蒸发器进口汇管36采用国产碳素钢管弯制成圆弧管3601，圆弧管3601上钻有两排进水孔3602，分别用于连接水蒸发器盘管和下壁管组4的进口引管，为了控制各盘管组的吸热量，进水孔3602上均焊有一个特殊的节流孔接头3603，该节流孔3603接头内的内孔根据盘管组11的10层盘管组的不同层高，以及下壁管组各分组的不同位置，其节流孔径的大小不同，使其进入盘管组11及下壁管组4各分组管内的水量不同，以此来控制不同层高不同位置处盘管内的吸热量，从而使氧化炉的热量吸收达到最佳化。圆弧管3601两端均为法兰和法兰盖结构，以便于拆开检查和清洗。在圆弧管3601上焊接有进水口接管3604 和排液接管3605。水蒸发器进口汇管36的作用有两个方面，一是将进入汇管的冷却水分布到水蒸发器盘管组11各分组盘管和下壁管组4各分组盘管内，二是通过节流孔的不同大小控制不同层高不同位置处盘管内的进水量大小，由此控制氧化炉内各盘管组的吸收热量， 从而使氧化炉的热量吸收达到最佳化。水蒸发器出口汇管8采用国产碳素钢管子弯制成圆弧管8001，圆弧管8001上钻有两排排气孔8002，分别用于连接水蒸发器盘管的出口引管和下壁管组4的出口引管，水蒸发器出口汇管8圆弧管8001的一端焊接椭圆封头8003，另一端与外接管道直接连接，且在圆弧管8001上焊接有排冷凝液和放空用的接管8004。水蒸发器出口汇管8的作用是将水蒸发器盘管组11的各分组盘管内的饱和水和下壁管组4的饱和水汽收集汇总，然后输送到汽包内闪蒸成饱和蒸汽供其后工序设备使用。蒸汽过热器进口汇管5采用国产碳素钢管子弯制成圆弧管5001，圆弧管5001上钻有两排进气孔5002，用于连接蒸气过热器盘管的进口引管，圆弧管5001的两端分别焊接椭圆封头5003。且在圆弧管5001上焊接有蒸气进口接管5004和排冷凝液用的接管5005。 蒸汽过热器进口汇管部5的作用是将进入的蒸气分布到蒸气过热器盘管的各分组盘管内进行加热。蒸气进口接管5004通过法兰与外接管道连接。蒸汽过热器出口汇管上6采用国产CrMo钢管子弯制成圆弧管6001，圆弧管6001 上钻有两排排气孔6002，分别用于连接蒸气过热器盘管的出口引管，圆弧管6001的两端分别焊接椭圆封头6003。且在圆弧管6001上焊接有蒸气出口接管6004和排冷凝液和放空用的接管6005。蒸汽过热器出口汇管上6的作用是将蒸气过热器盘管的各分组盘管内的过热蒸气收集汇总然后输送到透平压缩机使用。蒸气出口接管6004与外部管道直接连接。
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氧化炉中段
氧化炉中段中段内设有触媒反应装置，该触媒反应装置包括触媒框19、钼金丝网压圈 20和钼金(Pt)丝网22。氧化炉中段主要由中段壳体15、中段壁管组13、中段保护筒14、测温装置16、气体分布板18、分布板支撑架17、触媒框19、钼金丝网压圈20、钼金(Pt)丝网22 等零部件组成。其中
中段壳体15材料均为国产CrMo钢，筒体内直径Φ6400mm，筒体两端均焊有设备法兰，下法兰外径Φ6660πιπι，上法兰外径Φ6720πιπι，且上法兰密封圈上焊接有一内直径为 Φ6400mm的短筒节法兰部件。上、下法兰分别用螺栓与氧化炉下段壳体3法兰和氧化炉上段壳体23法兰连接。中段壳体15内表面组装有中段壁管组13和中段保护筒14。中段壁管组13为螺旋盘管，作为壳体冷却壁管，并附产蒸汽用。中段壁管组13本身分成10组，总计10根进口引管和10根出口引管。10组壁管的进、出引管穿过中段壳体 15筒体壁，然后分别连接焊接到壳体外面的中段壁管出口汇管34和中段壁管进口汇管35 上。中段壁管组13的进出、口引管和与之相连接的中段壁管出口汇管34和中段壁管进口汇管35的布置方式是上下对称，左右对称布置，是年产36万吨硝酸氧化炉的的创新结构设计。中段壁管组13的内侧面组装中段保护筒14，该中段保护筒14主要是保护壳体内表面，避免壳体内表面承受内部高温气体对壳壁的冲刷。一般容器设计在高温时，其壳体内壁基本上采用内衬隔热保温材料的方法来降低壳体壁的壁温，而本发明中段壁管组13采用无缝钢管弯制成螺旋盘管靠近壳体内壁，并在壁管内通水，壳体内的高温气体通过壁管传热加热盘管内的冷却水，使壁管内水温达到约^(TC，并引出氧化炉设备外送到汽包内闪蒸成饱和蒸汽，高温气体通过壁管后温度下降，以此降低壳体的壁温，使壳体壁温控制在壳体材料允许的工作温度以内。该部件即能降低氧化炉的壳体壁温，又能回收热附产一定量的饱和蒸汽，且壁管组均为碳素钢制造，生产成本也不高，是一个很好的节能降耗部件，也是一个很好的节能方法。中段壁管组13每圈盘管之间的间隙用扁钢按一定距离支撑。中段壁管组13的内侧还另外增加了一层3mm厚的陶瓷纤维隔热毯覆盖在中段壁管组13管的内圆周，以隔阻由于触媒框19和钼金丝网22处因反应高温产生的热辐射，以确保中段壳体 15的壁温处于较低的温度。中段壳体15上方内直径为Φ6400πιπι的短筒节法兰部件用于支撑触媒框19，该触媒框19的结构由连接法兰、短筒节、中间钼金丝网支撑圈和下面的分布板支撑圈组装焊接而成。钼金丝网22 (触媒)放在中间钼金丝网支撑圈上平面上，钼金丝网压圈20压在钼金丝网22上面。钼金丝网22上下两面外圆边缘上均用陶瓷纤维密封带与钼金丝网支撑圈和钼金丝网压圈20隔开。触媒框19下方分布板支撑圈上平面上组装有气体分布板18和分布板支撑架17，分布板支撑架17放在10层盘管组11上，气体分布板18与钼金丝网22之间装CDM项目催化剂以减排Ν02。触媒框19采用奥氏体不锈钢和hcone1601耐热钢材料， 一是即使在高温使用状态下，也不会产生高温氧化，并且该触媒框19在使用温度下有足够的抗弯截面模量，结构简单、制造难度较小；二是完全满足钼金丝网22安装和新增CDM项目减排N20用催化剂装填的要求，使钼金丝网22和催化剂运行中处于水平面的最佳状况，保证钼金丝网22和催化剂达到正常的设计使用寿命；三是属于无维修设计，且钼金丝网22的更换非常方便，由此减少系统停车检修时间，降低维修费用。钼金丝网压圈20由奥氏体不锈钢板卷制成圆筒后，分切为12块，用卡子连接后放到内件框内，钼金丝网压圈20外圆周上焊接有定位块以确保压圈安装的同心度，作为钼金丝网22的压重。气体分布板18由分布板支撑架17、内圈分布板和外圈分布板两圈组成，该气体分布板18的材料全部采用了 hconeieOl进口耐热钢材料，且在结构上充分考虑了高温下材料的热胀冷缩影响，在该处设置气体分布板18主要考虑对高温气体进行再分布，以使高温气体均勻分布到整个10层盘管组11的空间内，以保证10层盘管组11均勻吸收反应产生的热量，从而达到最大限度地回收热量的目的。中段壁管进口汇管35作为中段壁管组13各分组盘管的进口连接汇管，该中段壁管进口汇管35包括进口汇管主体3501，该进口汇管主体3501由碳素钢管弯制成圆弧管，进口汇管主体3501水平位置上方钻有一排孔3502，其排孔3502上焊接有节流孔接头，该节流孔接头用于限制进中段壁管组13各分组管内的水量，以此来控制不同位置处盘管内的吸热量，从而使氧化炉的热量吸收达到最佳化。进口汇管主体3501下方设有一排液管3504， 进口汇管主体3501两端为法兰平盖3505，可折开检查和清洗进口汇管主体3501内部，进口汇管主体3501水平中心为进口接管法兰3506，用于与外部管道连接。中段壁管出口汇管34作为中段壁管组13各分组盘管的出口连接汇管，该中段壁管出口汇管34包括出口连接汇管主体3401，该出口连接汇管主体3401由碳素钢管弯制成圆弧管，出口连接汇管主体3401下方钻有一排孔3402，上方设有排气管3403，出口连接汇管主体3401两端为封头3404，出口连接汇管主体3401水平中心为出口接管3405，与外接管道直接连接。中段壁管出口汇管34的作用是将中段壁管组13的各分组盘管内的蒸气收集汇总然后输送到汽包内闪蒸成饱和蒸汽供其后工序设备使用。氧化炉上段
氧化炉上段由上段壳体23、氧化炉点火枪21、系统点火管M、三层气体分布板25、支撑管沈、气体进口管27、基座观、密封装置四、减速机架30、减速机31、氢气进口管32、操作平台33等部件组成。上段壳体23由上筒体及上封头组成，其内径为Φ6450πιπι。上筒体及上封头材料均为国产奥氏体不锈钢，上筒体下端为设备连接法兰，设备连接法兰材料为国产CrMo钢，该设备连接法兰用螺栓与中段壳体15的上法兰连接。在上封头正中焊接有气体进口管27，该气体进口管27是氧化炉设备的主要进物料接口，考虑到设备尺寸超高，从方便运输的要求考虑，在气体进口管27与上封头之间增加一对凸缘法兰螺栓连接结构，可在运输或安装时将气体进口管拆下分开运输或安装。在上封头上方安装有操作平台33，操作平台33也为可拆卸结构。上段壳体23内件主要安装有三层气体分布板25，三层气体分布板25的锥体用支撑管沈吊装支撑，其作用是将气体进口管27内进入的氨与空气混合气体均勻分布到整个壳体内。上段壳体23中心组装有系统点火管Μ，系统点火管M的结构为一倒T字形结构， 包括顶端与减速机31连接带动转动并伸入壳体内的中心竖管和垂直固定于其下端的水平横管，水平横管在横管水平中心下方15°、30°、45°方位上钻有三排小孔作为氢气燃烧时的喷射燃烧口。中心竖管上方伸出气体进口管27并穿过密封装置四而与减速机31连接， 可在减速机31带动下以约5. 5转/每分钟的转速转动。考虑到设备超高运输的方便，在中心竖管设置了可拆卸连接结构。在上段壳体23的筒体上安装有点火系统的点火枪21，点火枪21的安装位置在系统点火管M水平管上方50mm，且与水平横管旋转区域相交约100mm。在点火枪21伸进壳体的端部管下方90°范围有三排喷火孔，点火枪21为电子点火，氢气燃烧喷火。减速机架由原焊接结构改为可拆卸结构且结构更简单，以便于运输及安装。在生产使用过程中，曾发现原密封结构使用一段时间后，将系统点火管的进气口堵塞导致不能点火的问题出现。本发明的密封装置四包括密封上段四01、密封下段四02 和密封垫片2903，密封上段四01为中空结构，密封上段外壁上焊接有氢气进口管32，且氢气进口管32与穿过密封装置中心的系统点火管M上的进气口是相通的。密封垫片四03 的材料为聚四氟乙稀。生产中，氧化炉的工作过程
1、首先减速机31通电转动，带动系统点火管M以每分钟5. 5转的转速在氧化炉内转动，然后从氢气进口管32通入氢气，再从点火枪21点火，点燃的火焰通过点火枪21下方的喷火孔喷出点燃系统点火管M水平横管上的喷射燃烧口，并由水平横管的端部迅速燃烧至整个横管长度上，然后点火枪21停止工作。2、系统点火管M在燃烧的同时旋转，其火焰直接均勻加热钼金丝网22，及整个触媒框19内钼金丝网22下方的触媒。当其钼金丝网22和钼金丝网22下方的触媒加热温度达到氨与空气混合气体的反应温度(约500°C左右)后，从气体进口管27送入氨与空气的高温混合气体，高温混合气体首先通过三层气体分布板25均勻分布到整个氧化炉上段空间，然后向下在整个钼金丝网22触媒面上与钼金网22接触并产生氧化反应，其反应过程如下
4NH3 + 502 = 4N0 + 6Η20 ΔΗ = -907. 28 KJ (1) 2Ν0 + O2 = 2Ν02ΔΗ = -112.6 KJ (2)
3Ν02 + H2O = 2ΗΝ03 + NO ΔΗ = -136. 2 KJ (3) NH3接触氧化生成HNO3的总反应为 NH3 + 202 = HNO3 + H2O ΔΗ = -470. 508 KJ (4) 氧化反应得到的NO即为生产硝酸所需的原料气体，该原料气体还需在其后的工序过程中进一步反应转化成NO2，再用水吸收生成硝酸并提纯以达到产品所需的浓度。由于氨的氧化是强放热反应，反应所放出的热量将使反应温度继续升高，其最高反应温度可达 8700C -880°C，该氧化反应除能维持自身反应继续进行外，多余的热量必须要进行回收处理。当氧化反应达到稳定反应后，关闭氢气进口管32且同时关闭减速机31电源，系统点火管M停止工作。3、氨氧化反应所放出的热量，除一部分热量用于维持氧化反应的继续进行外，其余热量主要通过盘管组11吸收。反应后的高温气体往下首先通过气体分布板18，使高温气体再一次均勻分布并向下顺序通过盘管组11的空间范围，并在此进行热量交换，使高温原料气体的温度由870°C逐步降低到480°C左右，然后由氧化炉下方气体出口管1排出并进入后工序。盘管组11中的蒸发器层盘管通过盘管换热吸收热量后，其管内饱和水温度达到 280°C，该高温水由蒸发器出口汇管8汇集后输送到汽包内闪蒸成饱和蒸汽供其后工序设备使用。盘管组11中的蒸汽过热器层盘管通过盘管换热吸收热量后，其管内的饱和蒸汽被加热成过热蒸气，其过热蒸气的温度可达450°C，该过热蒸气由过热蒸气出口汇管6汇集后输送到透平压缩机使用。 除去盘管组11回收高温原料气体多余热量以外，通过触煤框19边缘与盘管组11 边缘泄漏出来的部分高温原料气体，还将通过盘管组11及中段壁管组13以及下壁管组4 之间的缝隙向下流动，这一部分高温原料气体的热量，以及触媒框19和盘管组11所产生的辐射热量，均由中段壁管组13以及下壁管组4回收并附产蒸汽，这部分附产的蒸汽也汇集到汽包内供其他设备使用。
权利要求
1.一种年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，该氧化炉由上、中、下三段组成；所述氧化炉下段包括下段壳体、水蒸发器进口汇管、水蒸发器出口汇管、蒸汽过热器进口汇管、蒸汽过热器出口汇管、内保护筒、下壁管组、盘管组和盘管组支撑件，其特征在于所述盘管组支撑件为四角架；所述盘管组共10层盘管，总计179根进口引管和179根出口引管，每一层盘管其结构均为无缝管按等间距螺旋线方式盘绕制作而成的水平螺旋盘管，各层盘管盘绕圈数及盘绕方法均相同，所述进口引管、出口引管全部从各层盘管下方弓I出，并沿盘管组外边缘向下至所述四角架下平面以下，再弯制成弓形弯管，最后穿过所述内保护筒和下段壳体体壁，引出并焊接到水蒸发器进口汇管、水蒸发器出口汇管、蒸汽过热器进口汇管部和蒸汽过热器出口汇管上相应的位置上；所述水蒸发器进口汇管和水蒸发器出口汇管以及蒸汽过热器进口汇管、蒸汽过热器出口汇管设置在所述下段壳体外；所述氧化炉中段包括中段壳体、触媒反应装置、测温装置、气体分布板、分布板支撑架、中段壁管进口汇管、中段壁管出口汇管和中段壁管组，所述中段壁管进口汇管和中段壁管出口汇管设置在所述中段壳体外；所述氧化炉上段包括上段壳体、氧化炉点火枪、系统点火管、三层气体分布板、支撑管、 气体进口管、基座、密封装置、减速机架、减速机、氢气进口管和操作平台。
2.根据权利要求1所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述中段壳体筒体内直径Φ 6400mm，筒体两端均焊有设备法兰，下法兰外径Φ 6660mm，上法兰外径Φ6720πιπι，上法兰密封圈上焊接有一内直径为Φ6400πιπι的短筒节法兰；所述中段壁管组分10组，总计10根进口引管和10根出口引管，进口引管、出口引管穿过中段壳体筒体壁， 然后分别连接焊接到中段壁管出口汇管和中段壁管进口汇管上。
3.根据权利要求1所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述下壁管组为冷却壁管，本身分成六组，采用无缝钢管弯制成盘管，每圈盘管之间的间隙用扁钢按一定距离支撑，每组的进出口引管均穿过下段壳体的筒体壁后连接到水蒸发器进口汇管和水蒸发器出口汇管上。
4.根据权利要求2所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述中段壁管出口汇管和中段壁管进口汇管的布置方式是上下对称，左右对称布置。
5.根据权利要求2所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述中段壁管组采用无缝钢管弯制成螺旋盘管。
6.根据权利要求2所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述中段壁管进口汇管包括进口汇管主体，该进口汇管主体由碳素钢管弯制成圆弧管，进口汇管主体水平位置上方钻有一排孔，其排孔上焊接有节流孔接头，所述进口汇管主体下方设有一排液管，进口汇管主体两端为法兰平盖，所述进口汇管主体水平中心为进口接管法兰。
7.根据权利要求2所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述中段壁管出口汇管包括出口连接汇管主体，该出口连接汇管主体由碳素钢管弯制成圆弧管， 出口连接汇管主体下方钻有一排孔，上方设有排气管，出口连接汇管主体两端为封头，出口连接汇管主体水平中心为出口接管。
8. 根据权利要求1所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述上段壳体内径为Φ 6450mm。
9.根据权利要求1所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述系统点火管M为一倒T字形结构，包括顶端与所述减速机接带动转动并伸入上段壳体内的中心竖管和垂直固定于其下端的水平横管，所述水平横管在横管水平中心下方15°、30°、 45°方位上钻有三排小孔作为氢气燃烧时的喷射燃烧口，所述中心竖管上方伸出气体进口管并穿过所述密封装置而与所述减速机连接。
10.根据权利要求1所述的年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，其特征在于所述密封装置包括密封上段、密封下段和密封垫片，密封上段为中空结构，密封上段外壁上焊接有氢气进口管，且氢气进口管与穿过密封装置中心的系统点火管的竖直管上的进气口是相通的。
全文摘要
本发明公开了一种年产36万吨的双加压法硝酸用氧化炉，属于化工设备，由上、中、下三段组成，下段包括盘管组和盘管组支撑件，盘管组支撑件为四角架，盘管组共10层盘管，总计179根进口引管和179根出口引管，每一层盘管其结构均为无缝管按等间距螺旋线方式盘绕制作而成的水平螺旋盘管，各层盘管盘绕圈数及盘绕方法均相同，进、出口引管全部从各层盘管下方引出，并沿盘管组外边缘向下至四角架下平面以下，再弯制成弓形弯管，最后穿过内保护筒和下段壳体体壁，引出并焊接到水蒸发器进、出口汇管、蒸汽过热器进和出口汇管上相应的位置上。本发明所保护的氧化炉生产能力为年产36万吨硝酸，能节省能源、延长设备使用寿命，且能降低成本。
文档编号C01B21/38GK102424370SQ20111028804
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者杨炎, 谢强 申请人:四川久源机械制造有限公司