CN103307912A

CN103307912A - 油浆蒸汽发生器

Info

Publication number: CN103307912A
Application number: CN2013102645586A
Authority: CN
Inventors: 刘志胜; 刘彩红; 周金秀; 孟静; 刘鹏; 胡沛德
Original assignee: SHANDONG MEILING CHEMICAL EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANDONG MEILING CHEMICAL EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: CN103307912B

Abstract

本发明涉及一种换热设备，特别涉及一种油浆蒸汽发生器。包括壳体（2）、换热管（3）、固定管板（1）、折流板（4）、浮动管板（5），换热管（3）和折流板（4）设置在壳体（2）内腔中，换热管（3）通过折流板（4）支撑，固定管板（1）和浮动管板（5）设置在换热管（3）两端，固定管板壳程侧（6）的孔桥（8）间设置点坑（9）。本发明固定管板壳程侧设置的圆锥形点坑大大增加了壳程谁沸腾时管板背面壳程侧的起泡点，圆锥形点坑底部会优先产生气泡并脱离管板表面，且点坑处会不停的产生气泡，保证管板的温度恒定，不会产生管板周期性的疲劳变化，设备结构简单，工艺设计合理，能够有效延长管束的使用寿命，提高经济效益。

Description

油浆蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及一种换热设备，特别涉及一种油浆蒸汽发生器。

背景技术

催化裂化是炼油厂从重质油生产汽油的主要过程之一，所产汽油辛烷值高，裂化气含丙烯、丁烯、异构烃多。油浆蒸汽发生器是重油催化装置中的重要设备，其结构形式为浮头式换热器，油浆蒸汽发生器的工作原理是用管程中的油浆加热壳程中的饱和水产生蒸汽。油浆的温度在300℃左右，但在使用过程中，油浆蒸汽发生器管束经常会发生泄漏，导致装置非正常停车。泄漏的原因是因为换热管与管板的焊缝以及管板孔桥间出现裂纹。许多炼油厂都碰到过这种情况，有的装置运行几个月甚至十几天就发生泄漏，频繁的停工严重影响了装置的正常运行，给企业造成了巨大的经济损失。

新型的油浆蒸汽发生器是在普通油浆蒸汽发生器基础上发展而来的一种可长周期稳定运行的换热器，有壳体、换热管和折流板，换热管置于壳体内腔中，壳体内腔中相对换热管设有折流板，主要应用于石油炼制领域。传统的油浆蒸汽发生器管束，固定管板壳程侧表面是光滑的，在正常工作状态下，固定管板壳程侧表面容易形成稳定的蒸汽膜，由于蒸汽膜传热系数很低，因此固定管板的金属温度很高，蒸汽膜破裂后管板表面被水浸润后温度降低，如此反复固定管板就产生了疲劳。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种能够提高管板传热系数、降低管板金属温度、管束不会产生泄漏、有效防止了管板在疲劳和应力作用下开裂的油浆蒸汽发生器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的油浆蒸汽发生器，包括壳体、换热管、固定管板、折流板、浮动管板，换热管和折流板设置在壳体内腔中，换热管通过折流板支撑，固定管板和浮动管板设置在换热管两端，固定管板壳程侧的孔桥间设置点坑。

油浆蒸汽发生器的固定管板背面壳程侧的孔桥间纵横密布的设置点坑，增加了壳程水沸腾时固定管板背面的起泡点，传统的油浆蒸汽发生器壳程水与高温的固定管板接触后，光滑的固定管板表面会形成密集的小气泡，随着气泡的变大，相邻气泡会连起来形成一层气膜，气膜将水与固定管板表面隔离，由于气体的导热系数很低，固定管板的温度会逐步升高接近油浆的温度，当气膜破裂后，水与管板接触，固定管板表面温度降低，然后再产生汽膜重复上述过程。固定管板在这种反复的加热、降温热循环过程中，产生了热疲劳，在原始焊接应力的作用下开裂失效。本发明所述的油浆蒸汽发生器固定管板背面的大量圆锥形点坑底部会优先产生气泡并脱离固定管板表面，点坑处会不停地产生气泡，固定管板的温度始终保持不变，不产生周期性的疲劳变化。

所述的点坑为倒圆锥形，点坑呈三角形或正方形排列。相邻的点坑相切排列，点坑的上部圆形直径为3.5mm-4.5mm，圆锥形点坑的圆锥角为90度，圆锥形点坑的底部优先产生气泡脱离固定管板，保证固定管板的温度恒定，避免周期性的疲劳产生，提高了固定管板的传热系数。

所述的折流板的厚度为12mm-30mm，相邻两个折流板的间距为400mm-600mm。提高换热管的抗振性。

所述的固定管板和浮动管板的硬度为HB120-140。有效降低了管板的残余应力。

所述的固定管板内部设有贯通的管孔，固定管板端部设有管头焊接坡口，换热管安装在管孔中，换热管与固定管板在管头焊接坡口处焊接和胀接，焊接和胀接成一体的换热管和固定管板形成管束。其中，管孔的直径为19mm或25mm，相邻管孔的圆心距离为25mm或32mm。管束解决了油浆蒸汽发生器管板开裂的问题，最大限度地消除了残余应力，有效防止了固定管板在疲劳和应力作用下的开裂问题，管头焊接后采用热处理炉进行热处理，管板和焊缝的硬度为HB128-150。

所述的换热管和固定管板的管头焊接坡口为单边“U”形。U形坡口的深度为3mm-4mm，宽度为2mm-3mm，U形边相对水平方向夹角为10度，加大了焊缝深度，提高焊缝强度。

所述的管束制作工艺包括以下步骤：

a）预胀接：焊接连接前采用液压胀消除换热管和固定管板之间的间隙，使管头焊接坡口大小均匀一致，胀接压力为150-180MPa；

b）氩弧焊自熔：采用不填充焊丝的方法，通过自熔使换热管与固定管板在管头焊接坡口底部融为一体；

c）100%PT检验：对氩弧焊自熔后的熔敷金属表面进行检测；

d）自动焊：采用固定管板自动焊，填充焊丝并形成角焊缝；

e）100%PT检测：对角焊缝表面进行检测；

f）热处理：采用专用管头热处理炉对换热管与固定管板的角焊缝和固定管板进行消除应力热处理，对换热管与固定管板进行升温，保温和降温处理，最后自然冷却，热处理的温度为610-630度；

g）硬度检测：对换热管和固定管板的角焊缝、热影响区和固定管板表面进行硬度检测；

h）强度胀接：对换热管和固定管板连接的密封性和抗拉脱强度胀接，强度胀接时，胀接压力为230-300MPa。

通过预胀接保证了换热管与管孔的间隙均匀，氩弧焊自熔有利于焊接时熔敷金属的成型，100%PT检验和100%PT检测能有效防止表面和近表面裂纹，采用硬度检测，保证焊接应力消除，最后通过强度胀接保证换热管与固定管板的密封性和抗拉脱强度。所述的管束极大提高了焊接部位的抗疲劳强度和抗热应力能力，可防止管束的开裂，提高管束的使用寿命，降低维修次数，最终提高生产效益。

本发明所具有的有益效果是：

所述的油浆蒸汽发生器固定管板背面壳程侧设置的圆锥形点坑大大增加了壳程谁沸腾时管板背面壳程侧的起泡点，圆锥形点坑底部会优先产生气泡并脱离管板表面，且点坑处会不停的产生气泡，保证管板的温度恒定，不会产生管板周期性的疲劳变化；管板材料采用Ⅲ级锻件，硬度值为HB120-140，有效降低了管板的残余应力；管板上管孔的管头焊接坡口为单边U形，加大了焊缝深度，提高了焊缝强度；增加了折流板的厚度，提高了换热管的抗热性；管板和换热器通过预胀接、氩弧焊自熔、100%PT检验、自动焊、100%PT检测、热处理、硬度检测、强度胀接的管头胀焊工艺，保证了换热管与管孔的间隙均匀，工序的质量得到了保障，有效避免了管束的泄漏问题。本发明设备结构简单，工艺设计合理，能够有效延长管束的使用寿命，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明管板结构示意图；

图3为本发明管板俯视图；

图4为本发明管板壳程侧局部放大图；

图5为图4的局部放大图；

图6为图5的B-B剖视图；

图7为本发明管孔U形管头焊接坡口图；

其中：1、固定管板；2、壳体；3、换热管；4、折流板；5、浮动管板；6、壳程侧；7、管程侧；8、孔桥；9、点坑；10、管孔；11、管头焊接坡口；12、管束；13、角焊缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1-图6所示，本发明所述的油浆蒸汽发生器，包括壳体2、换热管3、固定管板1、折流板4、浮动管板5，换热管3和折流板4设置在壳体2内腔中，换热管3通过折流板4支撑，固定管板1和浮动管板5设置在换热管3两端，固定管板壳程侧6的孔桥8间设置点坑9。

其中，点坑9为倒圆锥形，点坑9呈三角形或正方形排列。折流板4的厚度为12mm-30mm，相邻两个折流板4的间距为400mm-600mm。固定管板1和浮动管板5的硬度为HB120-140。

相邻的点坑相切排列，点坑的上部圆形直径为4mm，圆锥形点坑的圆锥角为90度，油浆蒸汽发生器固定管板背面的大量圆锥形点坑底部会优先产生气泡并脱离固定管板表面，点坑处会不停地产生气泡，固定管板的温度始终保持不变，不产生周期性的疲劳变化，且换热管的抗振性得到了提高。

实施例2：

如图7所示，在实施例1的基础上，本发明所述的固定管板1内部设有贯通的管孔10，固定管板1端部设有管头焊接坡口11，换热管3安装在管孔10中，换热管3与固定管板1在管头焊接坡口11处焊接和胀接，焊接和胀接成一体的换热管3和固定管板1形成管束12。换热管3和固定管板1的管头焊接坡口11为单边“U”形。

U形坡口的深度为3mm，宽度为2.5mm，U形边相对水平方向夹角为10度，加大焊缝深度，提高焊缝强度，焊接质量和连接强度得到了提高，减少了焊接部位的焊后应力，极大提高了焊接部位的抗疲劳强度和抗热应力，可以防止管束开裂。

其中，管束12制作工艺包括以下步骤：

a）预胀接：焊接连接前采用液压胀消除换热管3和固定管板1之间的间隙，使管头焊接坡口11大小均匀一致，胀接压力为150-180MPa；

b）氩弧焊自熔：采用不填充焊丝的方法，通过自熔使换热管3与固定管板1在管头焊接坡口11底部融为一体；

c）100%PT检验：对氩弧焊自熔后的熔敷金属表面进行检测；

d）自动焊：采用固定管板1自动焊，填充焊丝并形成角焊缝13；

e）100%PT检测：对角焊缝13表面进行检测；

f）热处理：采用专用管头热处理炉对换热管3与固定管板1的角焊缝13和固定管板1进行消除应力热处理，对换热管3与固定管板1进行升温，保温和降温处理，最后自然冷却，热处理的温度为610-630度；

g）硬度检测：对换热管3和固定管板1的角焊缝13、热影响区和固定管板1表面进行硬度检测；

h）强度胀接：对换热管3和固定管板1连接的密封性和抗拉脱强度胀接，强度胀接时，胀接压力为230-300MPa。

工作原理：

所述的新型油浆蒸汽发生器，有壳体2、换热管3、固定管板1、浮动管板5和折流板4，换热管3置于壳体2的内腔中，壳体2内腔中换热管3两端设固定管板1和浮动管板5，折流板4用于支撑换热管3，用管程中的油浆加热壳程中的饱和水产生蒸汽，除氧水从壳体下部的接管进入壳体内部，产生的蒸汽从壳体上部的接管进入管线。管孔焊接坡口加工成单边“U”形，固定管板和换热管的管头连接采用焊接加强度胀接工艺。

本发明设备结构简单，工艺设计合理，换热管和固定管板的焊接质量和连接强度得到了提高，减少了焊接部位的焊后应力，极大提高了焊接部位的抗疲劳强度和抗热应力，可以防止管束开裂，能够有效延长管束的使用寿命，使油浆蒸汽发生器安全连续运行，降低维修次数，提高经济效益。

Claims

1.一种油浆蒸汽发生器，包括壳体（2）、换热管（3）、固定管板（1）、折流板（4）、浮动管板（5），换热管（3）和折流板（4）设置在壳体（2）内腔中，换热管（3）通过折流板（4）支撑，固定管板（1）和浮动管板（5）设置在换热管（3）两端，其特征在于：固定管板壳程侧（6）的孔桥（8）间设置点坑（9）。

2.根据权利要求1所述的油浆蒸汽发生器，其特征在于：所述的点坑（9）为倒圆锥形，点坑（9）呈三角形或正方形排列。

3.根据权利要求1所述的油浆蒸汽发生器，其特征在于：所述的折流板（4）的厚度为12mm-30mm，相邻两个折流板（4）的间距为400mm-600mm。

4.根据权利要求1所述的油浆蒸汽发生器，其特征在于：所述的固定管板（1）和浮动管板（5）的硬度为HB120-140。

5.根据权利要求1所述的油浆蒸汽发生器，其特征在于：所述的固定管板（1）内部设有贯通的管孔（10），固定管板（1）端部设有管头焊接坡口（11），换热管（3）安装在管孔（10）中，换热管（3）与固定管板（1）在管头焊接坡口（11）处焊接和胀接，焊接和胀接成一体的换热管（3）和固定管板（1）形成管束（12）。

6.根据权利要求5所述的油浆蒸汽发生器，其特征在于：所述的换热管（3）和固定管板（1）的管头焊接坡口（11）为单边“U”形。

7.根据权利要求5所述的油浆蒸汽发生器，其特征在于：所述的管束（12）制作工艺包括以下步骤：

a）预胀接：焊接连接前采用液压胀消除换热管（3）和固定管板（1）之间的间隙，使管头焊接坡口（11）大小均匀一致，胀接压力为150-180MPa；

b）氩弧焊自熔：采用不填充焊丝的方法，通过自熔使换热管（3）与固定管板（1）在管头焊接坡口（11）底部融为一体；

c）100%PT检验：对氩弧焊自熔后的熔敷金属表面进行检测；

d）自动焊：采用固定管板（1）自动焊，填充焊丝并形成角焊缝（13）；

e）100%PT检测：对角焊缝（13）表面进行检测；

f）热处理：采用专用管头热处理炉对换热管（3）与固定管板（1）的角焊缝（13）和固定管板（1）进行消除应力热处理，对换热管（3）与固定管板（1）进行升温，保温和降温处理，最后自然冷却，热处理的温度为610-630度；

g）硬度检测：对换热管（3）和固定管板（1）的角焊缝（13）、热影响区和固定管板（1）表面进行硬度检测；

h）强度胀接：对换热管（3）和固定管板（1）连接的密封性和抗拉脱强度胀接,强度胀接时，胀接压力为230-300MPa。