CN102012180B - 矩形全焊接管壳式热网加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矩形全焊接管壳式热网加热器，包括前端管箱、后端管箱、疏水集箱及进汽集箱，前端管箱与第一矩形管板焊接，后端管箱与第二矩形管板焊接，进汽集箱分别与第一矩形管板和第二矩形板上端面焊接，疏水集箱分别与第一矩形管板和第二矩形管板下端面焊接，第一矩形管板和第二矩形管板的一侧端面分别与第一矩形板壳焊接，第一矩形管板和第二矩形管板的另一侧面分别与第二矩形板壳焊接，第一矩形管板和第二矩形管板上分别开设数个通孔，通孔纵向和横向排列呈矩形分布，通孔内安装波形换热管，通孔的间距至少为波形换热管的波峰外径，前端管箱、后端管箱、进汽集箱及疏水集箱均为半圆筒形壳体。本发明解决了管壳式热网加热器传热效果差，占地空间大，全焊接板式热网加热器结构复杂，制造难度大，维修不便等的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及换热器，是一种矩形全焊接管壳式热网加热器。
背景技术
目前应用于城市供热的汽水热网加热器主要有：管壳式热网加热器和全焊接板式热网加热器两大类。其中：管壳式热网加热器受结构限制，在蒸汽进口处蒸汽流速较高，对管束的横向冲击较大，换热管在管板及管束支持板处经常发生损坏，为了降低蒸汽进入管束的流速需要增大壳体直径，蒸汽是沿管束外围进入管束进行凝结换热，为了使蒸汽能够有效的进入管束，还需要在管板的换热管布置上设置蒸汽的通道以缓解管束心部换热不充分的问题，所以其管板的可布管面积(直径)也需要加大，故此其结构体积较大，但其维修较为方便，目前应用较为普遍。而全焊接板式换热器，蒸汽是沿板束边缘均匀的进入板束进行凝结换热，换热均匀充分，且结构紧凑，但它维修不便，循环水的水质要求高，一旦发生板片泄漏损坏或结垢及水中杂质堵塞板片等很难维修清理，设备就要报废，而且其运行阻力大，结构复杂，制造难度大等弊端。也制约着全焊接板式换热器的推广和应用。为此，本领域技术人员近几年致力于设计一种能够避免上述两类换热器存在的不足的新型换热器，但至目前止，尚未有新的突破。
发明内容
本发明的目的是提供一种矩形全焊接管壳式热网加热器，使其解决管壳式热网加热器传热效果差，占地空间大，全焊接板式热网加热器结构复杂，制造难度大，维修不便等的弊端。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：矩形全焊接管壳式热网加热器，包括前端管箱、后端管箱、疏水集箱及进汽集箱，前端管箱与第一矩形管板焊接，后端管箱与第二矩形管板焊接，进汽集箱分别与第一矩形管板和第二矩形板上端面焊接，疏水集箱分别与第一矩形管板和第二矩形管板下端面焊接，第一矩形管板和第二矩形管板的一侧端面分别与第一矩形板壳焊接，第一矩形管板和第二矩形管板的另一侧面分别与第二矩形板壳焊接，第一矩形管板和第二矩形管板上分别开设数个通孔，通孔纵向和横向排列呈矩形分布，通孔内安装波形换热管，通孔的间距至少为波形换热管的波峰外径，前端管箱、后端管箱、进汽集箱及疏水集箱均为半圆筒形壳体；第一矩形管板和第二矩形管板上安装的波形换热管呈矩形分布，矩形分布的波形换热管的截面为长方形，其短边为沿管束进汽方向，沿短边排列的波形换热管之间靠波形换热管的波峰外径相互支撑，长边通孔间距大于短边通孔间距，在第一矩形管板和第二矩形管板长边方向上安装的波形换热管之间安装支撑杆，支撑杆两端分别与拉筋焊接，拉筋的两端分别与第一矩形板壳和第二矩形板壳焊接。支撑杆为扁钢或圆钢，其厚度或直径为第一矩形管板长边开设的通孔间距减去波形换热管的波峰外径。波形换热管的波峰外径比基管外径大2-6毫米。
本发明的优点在于：采用波形换热管强化了换热效果，并有效地缓解了管壳侧的热膨胀差应力；换热管的矩形布管形式使换热管间相互支撑，使换热管的排列最大限度的充分利用了空间，使进汽截面大且均匀，在相同热交换空间的情况下，增加了换热管的数量，使换热面积增大，增大率提高了30％左右；半圆筒形进汽集箱可使进汽集箱的空间大幅度加大，完全避免了现有技术中蒸汽对换热管的直接冲击；换热管呈长方形布管形式及支撑杆等结构设计，在相同热交换空间的情况下，最大限度的充分利用空间的情况下能更进一步使换热器面积比公知技术大幅增大，并避免设备的振动，减少换热管的损坏，而且能够采用较薄壁厚的换热管，在相同寿命下，使制造成本降低；节省了传统管壳式热网加热器中使用的大量支撑部件，并使换热管的安装简便，使制造成本大幅降低，比传统管壳式热网加热器节省制造成本50％左右，且易于维修；大空间的疏水集箱非常方便疏水控制，不再需要另设疏水罐；各半圆筒形的管箱和集箱形式可方便设置人孔，易于对设备进行维护等。
附图说明
附图1是本发明结构示意图；附图2是附图1中A-A剖视结构示意图；附图3是附图1中B-B剖视放大结构示意图；附图4是附图3中C部放大结构示意图；附图5是附图1中波形换热管7的外形结构示意图。
具体实施方式
对照附图对本发明做进一步说明。
本发明的矩形全焊接管壳式热网加热器，包括前端管箱1、后端管箱2、疏水集箱5及进汽集箱4，前端管箱1与第一矩形管板6焊接，后端管箱2与第二矩形管板3焊接，进汽集箱4分别与第一矩形管板6和第二矩形板3上端面焊接，疏水集箱5分别与第一矩形管板6和第二矩形管板3下端面焊接，第一矩形管板6和第二矩形管板3的一侧端面分别与第一矩形板壳10焊接，第一矩形管板6和第二矩形管板3的另一侧面分别与第二矩形板壳14焊接，这些结构使加热器的换热部分呈矩形结构，第一矩形管板6和第二矩形管板3上分别开设数个通孔15，通孔15纵向和横向排列呈矩形分布，通孔15内安装波形换热管7，通孔15的间距至少为波形换热管7的波峰外径，前端管箱1、后端管箱2、进汽集箱4及疏水集箱5均为半圆筒形壳体。
本发明为了进一步增加波形换热管7间的支撑强度、增加加热器的整体强度及进一步降低加热器在运行过程中振动等，提供的方案是：第一矩形管板6和第二矩形管板3上安装的波形换热管7呈矩形分布，在第一矩形管板6和第二矩形管板3横向上安装的波形换热管7之间安装支撑杆8，支撑杆8两端分别与拉筋9焊接，拉筋9的两端分别与第一矩形板壳10和第二矩形板壳14焊接。
本发明更进一步的方案是：第一矩形管板6和第二矩形管板3上安装的波形换热管7呈矩形分布，矩形分布的波形换热管7的截面为长方形，其短边为沿管束进汽方向，尚短边排列的波形换热管7之间靠波形换热管7的波峰外径相互支撑，长边通孔间距大于短边通孔间距，在第一矩形管板6和第二矩形管板3长边方向上安装的波形换热管7之间安装支撑杆8，支撑杆8两端分别与拉筋9焊接，拉筋9的两端分别与第一矩形板壳10和第二矩形板壳14焊接。
本发明的技术方案是将加热器的布管结构做成矩形。该矩形为正方形或长方形。换热管7呈正方形分布时，各管在垂直面内和水平面内均靠波形换热管的波峰相互接触支撑，做成长方形时，一般限于长方形的短边位于进汽方向，在实现了正方形布管优点的同时，进一步加强了换热管的支撑强度，并增加了加热器的整体强度，进一步降低了加热器在运行过程中的振动，可使换热管的壁厚相对减薄等。
本发明所述支撑杆8为扁钢或圆钢，其厚度或直径为第一矩形管板6长边开设的通孔间距减去波形换热管7的波峰外径，这种方案能够进一步提高支撑强度，在尽可能多的安装换热管，以增大换热面积。
本发明为了使换热管在达到最大换热面积的情况下，提高换热管的相互间的支撑，提出的进一步方案是：波形换热管7的波峰外径比基管外径大2-6毫米。
本发明所述的矩形全焊接管壳式热网加热器的前端管箱1、后端管箱2、第一矩形管板6、第二矩形管板3、波形换热管7内组成管程，承受热网循环水侧的压力温度。第一矩形管板6、第二矩形管板3、波形换热管7外、拉筋9、第一矩形板壳10、第二矩形板壳14、进汽集箱4、疏水集箱5组成壳程，承受热网蒸汽则的压力温度。本发明图示为卧式双管程加热器，本发明也可以做成卧式单管程、立式单管程或立式双管程。图中的前端管箱1设置一个进水口和一个出水口，热网循环水由前端管箱1的进水口进入，流经波形换热管7和后端管箱2后，再经波形换热管7并由前端管箱1的出水口流出完成循环水的加热；蒸汽由进汽集箱4经波形换热管7换热凝结冷却，再由疏水集箱5流出完成蒸汽的热利用，进汽集箱4中进汽口数量可依据进汽量的大小设置1个或多个。
图中11是出水口，L是第一矩形管板6的长边，H是第一矩形管板6的短边。
Claims (3)
1.矩形全焊接管壳式热网加热器，包括前端管箱(1)、后端管箱(2)、疏水集箱(5)及进汽集箱(4)，其特征在于：前端管箱(1)与第一矩形管板(6)焊接，后端管箱(2)与第二矩形管板(3)焊接，进汽集箱(4)分别与第一矩形管板(6)和第二矩形板(3)上端面焊接，疏水集箱(5)分别与第一矩形管板(6)和第二矩形管板(3)下端面焊接，第一矩形管板(6)和第二矩形管板(3)的一侧端面分别与第一矩形板壳(10)焊接，第一矩形管板(6)和第二矩形管板(3)的另一侧面分别与第二矩形板壳(14)焊接，第一矩形管板(6)和第二矩形管板(3)上分别开设数个通孔(15)，通孔(15)纵向和横向排列呈矩形分布，通孔(15)内安装波形换热管(7)，通孔(15)的间距至少为波形换热管(7)的波峰外径，前端管箱(1)、后端管箱(2)、进汽集箱(4)及疏水集箱(5)均为半圆筒形壳体；第一矩形管板(6)和第二矩形管板(3)上安装的波形换热管(7)呈矩形分布，矩形分布的波形换热管(7)的截面为长方形，其短边为沿管束进汽方向，沿短边排列的波形换热管(7)之间靠波形换热管(7)的波峰外径相互支撑，长边通孔间距大于短边通孔间距，在第一矩形管板(6)和第二矩形管板(3)长边方向上安装的波形换热管(7)之间安装支撑杆(8)，支撑杆(8)两端分别与拉筋(9)焊接，拉筋(9)的两端分别与第一矩形板壳(10)和第二矩形板壳(14)焊接。
2.根据权利要求1所述的矩形全焊接管壳式热网加热器，其特征在于：支撑杆(8)为扁钢或圆钢，其厚度或直径为第一矩形管板(6)长边开设的通孔间距减去波形换热管(7)的波峰外径。
3.根据权利要求1所述的矩形全焊接管壳式热网加热器，其特征在于：波形换热管(7)的波峰外径比基管外径大2-6毫米。
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