CN101033917A - 一种管壳式汽水换热器 - Google Patents

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CN101033917A CN 200610134466 CN200610134466A CN101033917A CN 101033917 A CN101033917 A CN 101033917A CN 200610134466 CN200610134466 CN 200610134466 CN 200610134466 A CN200610134466 A CN 200610134466A CN 101033917 A CN101033917 A CN 101033917A
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宋明晨
张希阳
于维钢
田雅杰
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Abstract

本发明公开了一种管壳式汽水换热器，包括管壳、蒸汽入口、凝结水出口和管束，在管壳中有多个支撑板将管束区分格成若干个换热区域，支撑板位于管腔的同一侧。在蒸汽进口管内侧有蒸汽防冲板，蒸汽防冲板通过矩形筋板和阶梯形筋板焊接在管壳及蒸汽进口管上，阶梯形筋板的窄边焊接在蒸汽进口管内侧，其宽边的斜肩焊接在与蒸汽进口管连接的管壳处。本发明结构具有抗冲击、蒸汽通道大的特点。消除了蒸汽集中地对管束局部区域的热击冲问题。实践证明该技术在高温(t≤300℃)、高压(p≤4MPa)和超大型管壳式波节管汽水换热器条件下明显地提高了管束的寿命并降低了蒸汽流引起的噪音。

Description

一种管壳式汽水换热器
一、技术领域
本发明属于热交换技术领域，具体涉及一种管壳式汽水换热器。
二、背景技术
现有的管壳式汽水换热器，其管束的支撑和蒸汽的流向，在工程设计中均按照专业书籍推荐，采用折流板，强迫蒸汽反复折流于管束之间强化传热。这样的结构造成了蒸汽对侧的管束承受到蒸汽全负荷的热冲击，使管束与折流板间产生震动及磨损，并使蒸汽对侧的局部管束提前损坏。管壳式汽水换热器在蒸汽进口处均设有蒸汽防冲板，用以保护管束不受蒸汽的直接冲击。防冲板的设计多种多样，经常采用的为圆形防冲板，用三个或四个筋板将防冲板与壳体施焊连接；或者采用两侧边上折直接与管壳焊接的矩形防冲板。后者的优点是结构简单，安装容易；缺点是通道仅沿壳体轴向(没有周向通道)，尺寸设计不好时，极易产生口哨声。圆形防冲板的优点是在正确的间距设计下蒸汽通道宽畅，确保蒸汽流畅性好；缺点是对正较为困难。目前这种结构较为流行。后期的圆形防冲板改进了安装的对正的问题，将组合好的防冲板的四个筋板从下部伸进蒸汽进口管后，便会对正。即：将其上提后防冲板便会与壳体紧贴，此时壳体有较大的圆截面的空间，便于安装管束。其后再将防冲板放下，待防冲板靠近管束后再向上提10～20mm(极易保证防冲板与管壳的间距)便可进行防冲板与壳体组焊。显然这种结构保持了圆形防冲板的优点又具有安装方便的特点。但是防冲板焊接时产生的飞溅物会滚落到管束上，有烫伤管束的倾向。实践证明，有一些换热器的不锈钢管束就是由烫伤点处首先发生损坏。
三、发明内容
本发明目的是提供一种管壳式波节管换热器，能够在高温(t≤300℃)、高压(p≤4MPa)和超大型管壳式汽水换热器条件下避免和减少蒸汽对管束的冲击，大大提高管束的寿命并降低蒸汽流引起的噪音。同时，本发明通过结构本身的特点，可有效地防止焊接施工烫伤管束的可能性。
本发明采用的技术方案是：管壳式汽水换热器包括管壳、蒸汽入口、凝结水出口和管束，在管壳中有多个支撑板将管束区分格成若干个换热区域，支撑板位于管腔的同一侧。
在蒸汽进口管内侧有蒸汽防冲板，蒸汽防冲板通过阶梯形筋板和矩形筋板焊接在管壳及蒸汽进口管上，阶梯形筋板的窄边焊接在蒸汽进口管内侧，其宽边的斜肩焊接在与蒸汽进口管连接的管壳处。该结构解决了施工现场装配顺序问题，从而解决了焊接飞溅物烫伤管束的弊病。没有该结构前，施工中均预先在蒸汽管进口下方放置防冲板暂不与壳体组焊而缩进蒸汽管内挂吊在蒸汽管底端浮置，待管束组装结束再根据管束与蒸汽进口之间的空隙来确定防冲板的位置后再组焊防冲板。这样的装配顺序虽然比较方便，但施焊中焊接飞溅物却常常烫伤管束表面，对管束造成伤害，影响管束寿命。本发明结构由于阶梯形筋板上有个台阶便决定了防冲板不能缩进到蒸汽进口内，从而施工时必须进入壳体内先组焊防冲板，然后才能组装管束，这就从结构上解决了组装顺序问题。而不需要人为约束施工顺序。本发明结构具有抗冲击、蒸汽通道大的特点。防冲板的尺寸和板壳间距通过防冲板结构尺寸计算方法确定。
针对于折流板结构的汽水换热器，本发明根据蒸汽冷凝给热与蒸汽流速无关的特点，采用支撑板，将蒸汽与管束区分格成若干个换热区域，不需蒸汽反复折流。从而消除了蒸汽集中地对管束局部区域的热击冲问题。实践证明该技术在高温(t≤300℃)、高压(p≤4MPa)和超大型管壳式波节管汽水换热器条件下明显地提高了管束的寿命并降低了蒸汽流引起的噪音。
四、附图说明
图1为本发明的蒸汽防冲板结构示意图；
图2为折流板结构的汽水换热器的结构示意图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为圆缺形支撑板的结构示意图；
图5为上缺口圆缺形支撑板的结构示意图；
图6为上、下缺口圆缺形支撑板的结构示意图。
五、具体实施方式
管壳式汽水换热器包括管壳4、蒸汽入口管5、凝结水出口6和管束7。本发明采用支撑板9取代普通换热器中的折流板8。在管壳4中有多个支撑板9将管束区11分格成若干个换热区域，支撑板9位于管腔的同一侧。实施方式中，支撑板9有如下几种类型：
圆缺型支撑板9-1。该支撑板上部没有缺口(即没有专设的蒸汽通道)，蒸汽和凝结水均在侧面流通。它左右对称设置，安装于立式换热器的底部，用于阻挡蒸汽由换热器顶部直接冲到立式换热器的底部，以避免发生汽击。支撑板垂直中心线距支撑板直线边的距离为1～6倍管间距。该值过大影响汽水流动，过小则支撑板放置状态不稳定。
上缺口型支撑板9-2。上缺口型支撑板9-2也是圆缺形，其上部缺口为蒸汽通道，侧面为汽水混合物(蒸汽和凝结水)通道，用于管束非对称排布情况下的换热器领域。特点是管束为非等距支撑，支撑板重量较轻。支撑板的垂直中心线距支撑板的直线边距离取1～6倍管间距。其值较小时安装支撑板较为困难，较大时，在卧式换热器情况下，会提高凝结水液面，降低了冷凝区的换热面积。
双缺口型支撑板9-3。其上部缺口为蒸汽通道，下部缺口为凝结水通道。用于管束对称排布的卧式换热器领域。其特点为管束支撑均匀(等距离支撑)，需要的支撑板数量少。其上、下缺口至支撑板中心线的距离可通过计算得出。
在蒸汽进口管5内侧有蒸汽防冲板3，蒸汽防冲板3通过阶梯形筋板1(由矩形和梯形组合)和矩形筋板2(由两个矩形组合)焊接在管壳4及蒸汽进口管5上，阶梯形筋板1的窄边焊接在蒸汽进口管5内侧，其宽边的斜肩焊接在与蒸汽进口管5连接的管壳4处。
管壳式汽水波换热器的工作过程为：高温、高压蒸汽由蒸汽入口管5高速(40～50米/秒)进入换热器壳体4，经过防冲板3在壳体内迅速向四周扩散，经过支撑板9均匀分配至各个冷凝区，流速降为10米/秒以下，再通过2～4排换热管，将流速降至更低，最后通过波节管的强大冷凝换热能力，均匀吸附到整个布管区，放出热量后凝结成冷凝水10经凝结水出口6排出。

Claims (5)

1、一种管壳式汽水换热器，包括管壳(4)、蒸汽入口管(5)、凝结水出口(6)和管束(7)，其特征在于：在管壳(4)中有多个支撑板(9)将管束区(11)分格成若干个换热区域，支撑板(9)位于管腔的同一侧。
2、根据权利要求1所述的管壳式波节管换热器，其特征在于：支撑板(9)为圆缺形，其中心至其直线边的距离为1～6倍管间距。
3、根据权利要求1所述的管壳式波节管换热器，其特征在于：支撑板(9)为上边缺口的圆缺形，其中心至其直线边的距离为1～6倍管间距。
4、根据权利要求1所述的管壳式波节管换热器，其特征在于：支撑板(9)为上、下缺口的圆缺形。
5、根据权利要求1所述的管壳式波节管换热器，其特征在于：在蒸汽进口管(5)内侧有蒸汽防冲板(3)，蒸汽防冲板(3)通过阶梯形筋板(1)和矩形筋板(2)焊接在管壳(4)及蒸汽进口管(5)上，阶梯形筋板(1)的窄边焊接在蒸汽进口管(5)内侧，其宽边的斜肩焊接在与蒸汽进口管(5)连接的管壳(4)处。
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