一種化工用臥式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種化工用臥式換熱器，安裝在化學氣體通道上，包括用于化學氣體放熱的化學氣體入口，密封筒體，化學氣體出口；用于工質加熱的水入口集箱，水分配管，密封筒體，汽水引出管，汽水出口集箱。所述水入口集箱通過所述水分配管與所述密封筒體的底部連接，所述汽水出口集箱通過所述汽水引出管與所述密封筒體的頂部連接；所述密封筒體水平布置，由環管傳熱組件和密封件間隔焊接連接形成；所述環管傳熱組件由垂直布置的圓形環管，隔板和傳熱元件組成，所述隔板安裝在所述圓形環管內腔水平位置的左右端，所述傳熱元件布置在所述圓形環管的圓環內側。化學氣體流過密封筒體時可以得到有效冷卻，加熱低溫水并生產額定參數及流量的高溫水或者飽和蒸汽。
【專利說明】一種化工用臥式換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種化工用臥式換熱器，特別是一種可以保證化學氣體在安全不泄露的前提下得到冷卻生產額定參數及流量的高溫水或者飽和蒸汽的固定式換熱器。
【背景技術】
[0002]利用化學氣體熱量將低溫水加熱成高溫水或飽和蒸汽，目前在我國化工領域一般采用管殼式換熱器。管殼式換熱器具有明顯的缺點:由于化學氣體在火管內進行縱向流動，傳熱系數低需要的受熱面積大，造成設備笨重；火管兩端與筒體連接處由于火管與筒體之間在運行時存在膨脹差，筒體端部法蘭板或端板二次應力值高，需要有膨脹補償結構，提高了設備的造價，而且設備起停引起二次應力變化，容易導致設備疲勞破壞，縮短了設備的使用壽命；同時在化學氣體進入設備的部位，火管入口端需要插入高硬度耐高溫防磨短管，短管外圍需填充耐火材料，這既增加了設備的重量，也增大了維修工作量。本實用新型化工用臥式換熱器可以避免以上設備的缺點，傳熱效率高，設備重量小，不需要安裝防磨短管和耐火材料，維修量少，運行時不存在熱膨脹差，使用安全，壽命長。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種結構新效能高重量輕的臥式換熱器，可以將化學氣體的熱能傳遞給低溫水，生產高溫水或者飽和蒸汽。
[0004]為了實現上述目的，可將本實用新型化工用臥式換熱器，安裝在化學氣體通道上。其特征在于，包括用于化學氣體放熱的化學氣體入口，密封筒體，化學氣體出口，用于工質加熱的水入口集箱，水分配管，密封筒體，汽水引出管，汽水出口集箱；所述密封筒體兩端分別與所述化學氣體入口和所述化學氣體出口連接，所述水入口集箱通過所述水分配管與所述密封筒體底部連接，所述汽水出口集箱通過所述汽水引出管與所述密封筒體頂部連接，所述密封筒體水平布置，由環管傳熱組件和密封件間隔焊接連接形成；所述環管傳熱組件由垂直布置的圓形環管，隔板和傳熱元件組成，所述隔板安裝在所述圓形環管內腔水平位置的左右端，所述傳熱元件布置在所述圓形環管的圓環內側。
[0005]上述化工用臥式換熱器，其中，若干組所述圓形環管在水平方向平行并列排列，借助密封件焊接形成密封筒體結構。圓形環管用鋼管彎制，其環徑尺寸與化學氣體通道通徑大小相匹配。圓形環管外側上下兩端相應位置上分別布置有汽水引出管和水分配管，所述傳熱元件由小管徑鋼管組成，在所述圓形環管的圓環內側緊密排列；所述隔板安裝在所述圓形環管內腔水平位置的左右端，每個所述隔板上鉆有一細小孔洞，用于疏水和排空氣。所述隔板將圓形環管內腔分隔成上下兩部分，上述傳熱元件的每根鋼管兩端分別連接到這兩部分環管上。
[0006]組成上述傳熱元件的鋼管，其內表面可以采用光滑表面的光管，也可以采用帶有6-8道沿管子軸向螺旋上升淺槽的內螺紋管，其外表面可以為光管，也可以帶有擴展受熱面。[0007]上述化工用臥式換熱器，其中，所述圓形環管相鄰兩組之間用密封件將間隙填充并進行密封焊接，焊縫尺寸應滿足傳熱和化學氣體壓力的要求
[0008]上述化工用臥式換熱器，其中，所述水入口集箱，水分配管，汽水出口集箱，汽水引出管，采用碳鋼無縫鋼管制造。所述圓形環管和傳熱元件，采用碳鋼或低合金鋼無縫鋼管制造。
[0009]上述化工用臥式換熱器，采用各種無縫鋼管的管徑分配如下:所述水入口集箱，所述汽水出口集箱的管徑最大、所述水分配管，汽水引出管，圓形環管管徑小一些、所述傳熱元件采用的鋼管管徑最小。
[0010]上述化工用臥式換熱器，所述圓形環管和密封件圍成的筒體外表面敷設有保溫材料層(附圖未示出)。
[0011 ] 上述化工用臥式換熱器，其中，所述化學氣體入口與所述化學氣體通道高溫端為法蘭連接或環形鋼板連接，所述化學氣體出口與所述化學氣體通道低溫端為法蘭連接或環形鋼板連接。
[0012]本實用新型的技術效果在于:本實用新型能對化學氣體進行有效冷卻。由于所述圓形環管和密封件圍成的圓筒形筒體能夠承受化學氣體內部壓力，可以密封住化學氣體不泄露。由于所述圓形環管和傳熱元件內部存在冷卻水，可以承受化學氣體的高溫，所以設備內部不需要敷設耐火材料或者保溫材料，由于傳熱元件基本為垂直布置，可以保證管子內部汽水混合物向上流動，水循環通暢，運行安全，由于采用小管徑鋼管并緊密布置，使傳熱元件布置緊湊，傳熱效率高，設備體積小。
[0013]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為本實用新型的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型結構框圖；
[0015]圖2為本實用新型一實施例的結構正視圖；
[0016]圖3為圖2的A-A剖視圖:
[0017](圖2及圖3中，保溫材料未示出)
[0018]其中，附圖標記
[0019]I，化學氣體通道；
[0020]2，水入口集箱；
[0021]21，水分配管；
[0022]3，汽水出口集箱；
[0023]31，汽水引出管:
[0024]4，密封筒體:
[0025]41，化學氣體入口:
[0026]42，化學氣體出口:
[0027]43，環管傳熱組件:
[0028]431，圓形環管；
[0029]432，傳熱元件；[0030]433，隔板:
[0031]44，密封件:
[0032]5，支座:
[0033]a,化學氣體進入方向；b,化學氣體流出方向；
[0034]C，水入口方向；d，汽水出口方向；
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0036]參見圖1，圖1為本實用新型的結構框圖。本實用新型化工用臥式換熱器，安裝在化學氣體通道I上，其特征在于，包括用于化學氣體放熱的化學氣體入口 41，密封筒體4，化學氣體出口 42，用于工質加熱的水入口集箱2，水分配管21，密封筒體4，汽水引出管31，汽水出口集箱3 ;所述密封筒體4兩端分別與所述化學氣體入口 41和所述化學氣體出口 42連接，所述水入口集箱2通過所述水分配管21與所述密封筒體4底部連接，所述汽水出口集箱3通過所述汽水引出管31與所述密封筒體4頂部連接，所述密封筒體4水平布置，由環管傳熱組件43和密封件44間隔焊接連接形成；所述環管傳熱組件43由垂直布置的圓形環管431，隔板433和傳熱元件432組成，所述隔板433安裝在所述圓形環管431內腔水平位置的左右端，所述傳熱元件432布置在所述圓形環管431的圓環內側。
[0037]本實施例中的放熱介質為化學氣體，化學氣體的流程如下:化學氣體由化學氣體入口 41引入，依次通過串聯布置的圓形環管431內部，對傳熱元件432進行沖刷，放出一定熱量后，從化學氣體出口 42流出。
[0038]本實施例中的冷卻介質為水，水的主要流程如下:水從水入口集箱2引入后，水流順次通過水分配管21，圓形環管431下半環，傳熱元件432，圓形環管431上半環，汽水引出管31，最終到達汽水出口集箱3，再從汽水出口集箱3引出。
[0039]參見圖2及圖3，圖2為本實用新型的結構正視圖，圖3為圖2的A-A剖視圖。整臺設備為水平臥式布置。
[0040]設備的主體由水分配管21，水進口集箱2，密封筒體4，汽水引出管31和汽水出口集箱3組成。所述密封筒體4由圓形環管431和密封件44在外側密封焊接而成，形成可以承受化學氣體壓力的圓筒形密封筒體，其兩端設有化學氣體入口 41和化學氣體出口 42，可以與化學氣體通道串聯連接。環管傳熱組件43由圓形環管431，傳熱元件432和隔板433組成。圓形環管431用鋼管彎制，圓環的直徑與化學氣體通道通徑相匹配，傳熱元件432由小管徑鋼管組成，在所述圓形環管431圓環內側緊密排列，可橫向承受化學氣體沖刷，吸收化學氣體的熱量，并將其傳遞給管中的水流。所述隔板433安裝在所述圓形環管431內腔水平位置左右端，每個所述隔板433上鉆有一細小孔洞，用于疏水和排空氣。所述隔板433將圓形環管431內腔分隔成上下兩部分，傳熱元件432的每根鋼管兩端分別連接到這兩部分環管上，可以使絕大部分水通過傳熱元件432從下向上流動，以保證傳熱效率和水循環通暢安全可靠。所述水入口集箱2布置在圓形環管431下方，在所述圓形環管431和所述水入口集箱2之間，連接有所述水分配管21，汽水出口集箱3布置在圓形環管431上方，在所述圓形環管431和汽水出口集箱3之間，連接有所述汽水引出管31。所述水入口集箱2，水分配管21，圓形環管431，傳熱元件432，汽水引出管31和汽水出口集箱3串聯在一起，在換熱器內部形成一個完整的水循環通道。
[0041]在圓形環管431內腔水平位置的左右端安裝有隔板433。雖然隔板433上設有疏水和放空氣的小孔，但孔徑很小，允許通過的水量很小，所以絕大部分水量只能通過傳熱元件432來吸收熱量，由于組成傳熱元件432的受熱管垂直布置，保證了汽水混合物能夠順暢的向上流動，既使水循環安全可靠，又可對傳熱元件432受熱管內壁進行有效沖刷，降低了管壁壁溫，保證了傳熱元件432的運行安全。
[0042]組成所述傳熱元件432的小管徑鋼管，可以根據水側壓力的不同，選取不同內表面。比如壓力小于等于lOMPa，可以采用光滑表面的光管，壓力大于lOMPa，可以采用帶有6-8道沿管子軸向螺旋上升淺槽的內螺紋管。其外表面可以根據化學氣體入口溫度的不同，選取不同形狀，比如化學氣體入口溫度大于等于650°C，可以采用光管，低于上述溫度，可以采用帶有擴展受熱面的管子，以減小設備尺寸。
[0043]所述圓形環管431與密封件44之間采用密封焊接，密封件44可根據具體使用工況不同，采用圓鋼或者扁鋼條，所述圓鋼或者扁鋼條的熱膨脹系數應與圓形環管431熱膨脹系數相同。焊縫尺寸應該足夠大，以滿足傳熱和承受化學氣體壓力的要求。圓形環管431采用相同管徑的鋼管用相同的彎曲半徑彎制，相鄰兩個圓形環管431之間的中心線距離和管徑之差，在化學氣體入口溫度大于等于650°C時，應不大于5-6毫米，此時采用圓鋼密封；在化學氣體入口溫度小于650°C時，上述差值可大于5-6毫米，此時采用扁鋼條密封，當扁鋼條寬度超過12毫米時，需要對扁鋼條運行工況下的最高溫度進行計算，確保其小于扁鋼條材質的抗氧化溫度，同時扁鋼條的厚度應滿足承受化學氣體壓力的要求。圓形環管431管徑的選取，應考慮到傳熱元件432受熱管縱向節距的要求，圓形環管431和傳熱元件432受熱管的管壁厚度，應滿足焊接和水側壓力的要求。
[0044]考慮到工作狀態下換熱器各組成部分壁面溫度的不同，相應選取不同的材質。對水入口集箱2，水分配管21，汽水出口集箱3，汽水引出管31，可采用碳鋼無縫鋼管制造。對圓形環管431和傳熱元件432，可采用碳鋼或者低合金鋼無縫鋼管制造。對密封件44可采用碳鋼或者低合金鋼圓鋼或者扁鋼條制造。
[0045]鑒于水循環和傳熱的要求，考慮到加工量大小及難度，對各種無縫鋼管的管徑應選取合理的配比數值:對水入口集箱2，汽水出口集箱3，應選取較大管徑、對水分配管21，汽水引出管31，圓形環管431應選取小一些管徑、對傳熱元件432應選取小管徑。
[0046]由于化學氣體中一般帶有灰分，針對灰分不同的磨損性能，相應對氣體的流速加以限制。如果灰分濃度較高且磨損性強，則流過傳熱元件432最窄處的氣體平均流速不應大于7米/秒，同時采取一定的防磨措施。其他情況下氣體平均流速可取10米/秒左右。
[0047]所述支座5安裝在密封筒體4的下方，為滿足密封筒體4膨脹的要求，至少有一個支座應該為滑動支座。
[0048]由于所述密封筒體4管內有水冷卻，其外表溫度為水溫，為避免熱損失，可敷設一定厚度保溫材料(圖未示出)。
[0049]按照化學氣體通道與上述化工用臥式換熱器的接口要求，所述化學氣體入口 41與所述化學氣體通道I可以為法蘭連接或環形鋼板連接；所述化學氣體出口 42與化學氣體通道I可以為法蘭連接或環形鋼板連接。
[0050]本實施例中的水循環方式可以采用自然循環，也可以采用強制循環。采用自然循環時，臥式換熱器要通過下水管和出水管與鍋筒連接(圖未示出)。對下水管和出水管的管徑，數量和形狀，鍋筒相對于臥式換熱器的高度，需要通過水循環計算來選取一個合理的數值。采用強制循環時，要提供足夠的水流量，保證在汽水出口集箱處不能出現過熱蒸汽。因上述水循環方法為成熟的現有技術，在此不作贅述。
[0051]當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種化工用臥式換熱器，安裝在化學氣體通道上，其特征在于，包括用于化學氣體放熱的化學氣體入口，密封筒體，化學氣體出口，用于工質加熱的水入口集箱，水分配管，密封筒體，汽水引出管，汽水出口集箱；所述密封筒體兩端分別與所述化學氣體入口和化學氣體出口連接；所述水入口集箱通過所述水分配管與所述密封筒體的底部連接，所述汽水出口集箱通過所述汽水引出管與所述密封筒體的頂部連接；所述密封筒體水平布置，由環管傳熱組件和密封件間隔焊接連接形成；所述環管傳熱組件由垂直布置的圓形環管，隔板和傳熱元件組成，所述隔板安裝在所述圓形環管內腔水平位置的左右端，所述傳熱元件布置在所述圓形環管的圓環內側。
【文檔編號】F28D7/00GK203797612SQ201420026300
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】張天飚 申請人:張天飚