CN104949550A - 套管浮动式蒸发汽化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种套管浮动式蒸发汽化装置，属于热交换设备领域，包括依次连接的壳体和管箱，壳体和管箱之间设置管板，管箱底部设置盖板，壳体上设置壳程介质入口和壳程介质出口，壳体内设置内换热管套装到外换热管内的换热管，外换热管顶端设置端板，外换热管底端固定到管板上，管板、管箱和盖板围成管箱腔室，管箱腔室通过管箱内设置的隔板分成下部的第Ⅰ管箱腔室和上部的第Ⅱ管箱腔室，外换热管底端与第Ⅱ管箱腔室相连通；内换热管两端开口，内换热管底端固定到隔板上，内换热管底端与第Ⅰ管箱腔室相连通；盖板上设置管程介质入口，隔板上部的管箱上设置管程介质出口。本发明结构简单，换热管可单独清洗，解决了管壳程热膨胀不一致的问题。

Description

套管浮动式蒸发汽化装置

技术领域

本发明涉及一种新型的套管浮动式蒸发汽化装置，在溶液浓缩、液态烃汽化中用蒸汽等热源加热冷介质，使冷介质溶液蒸发浓缩或汽化，属于热交换设备领域。

背景技术

蒸发或汽化是炼油、化工、能源、食品、制药、制冷等生产工艺的主要过程之一，是一类重要的工艺设备，其结构形式一般为固定管板式、U形管式或浮头式结构。固定管板式换热器虽然结构简单，换热管两端固定到管板上，管板固定到壳体上，结构简单，成本低，但是换热管无法从壳体中取出单独清洗，尤其是对于有腐蚀性或易积垢的介质，换热管容易腐蚀损坏；而且，换热管和壳体热膨胀系数不一致导致应力集中，容易损坏。换热管一旦损坏，不能单独更换，整个壳体必须同时报废，造成严重浪费，增加企业成本。

U形管式换热器将换热管设置为U形，换热管两端固定到同一块管板上，解决了固定管板式换热器中换热管和壳体热膨胀系数不一致导致的应力集中问题，换热管能够随温度变化自由膨胀或收缩，但是未能彻底解决换热管不能单独清洗的问题，U形换热管弯管处比通常的直换热管更容易积垢，且更难清洗，而且，U形换热管弯管处管壁减薄易冲蚀破坏。

浮头式换热器采用将换热管一端固定到固定管板上，固定管板与壳体通过螺栓连接，换热管另一端固定到浮头管板上，浮头管板不连接壳体，解决了换热管可以单独抽出清洗的问题，同时换热管仅一端固定，可以自由膨胀，解决了管壳程热膨胀不一致的问题，但是，导致浮头式换热器结构复杂，造价高，漏点多且不易检修。

发明内容

本发明的目的是提供一种套管浮动式蒸发汽化装置，结构简单，换热管可单独清洗，解决了管壳程热膨胀不一致的问题。

本发明所述的套管浮动式蒸发汽化装置，包括依次连接的壳体和管箱，壳体和管箱之间设置管板，管箱底部设置盖板，壳体上设置壳程介质入口和壳程介质出口，壳体内设置换热管，换热管由内换热管套装到外换热管内组成，外换热管顶端设置端板，外换热管底端固定到管板上，管板、管箱和盖板围成管箱腔室，管箱腔室通过管箱内设置的隔板分成下部的第Ⅰ管箱腔室和上部的第Ⅱ管箱腔室，外换热管底端与第Ⅱ管箱腔室相连通；内换热管两端开口，内换热管底端固定到隔板上，内换热管底端与第Ⅰ管箱腔室相连通；盖板上设置管程介质入口，管箱上设置管程介质出口，管程介质出口位于隔板上部。

所述的套管浮动式蒸发汽化装置，管程介质从盖板上的管程介质入口进入第Ⅰ管箱腔室，进入内换热管，通过内换热管顶端端口进入外换热管，通过外换热管流入第Ⅱ管箱腔室，通过管程介质出口进入下一流程的外部管线；壳程介质从壳程介质入口进入壳体内腔，通过壳程介质出口进入下一流程的管线。

所述的内换热管外部设置定位块；定位块可以焊接到内换热管外表面，可以使得内换热管和外换热管之间间隙均匀，换热效果更好。

所述的定位块设置2-10个；所述的定位块沿内换热管外圆周均匀布置；定位块设置3个效果最好，操作简便，定位准确，确保内换热管和外换热管之间间隙均匀，换热效果更好。

所述的壳体内设置折流板；能够不断改变壳程介质的流向，同时可以提升壳程介质流速，进一步提升换热效果。

所述的折流板上设置支撑孔，外换热管穿装在支撑孔内；折流板同时可以起到辅助支撑换热管的作用。

所述的壳体和管箱连接处，壳体上设置壳体法兰盘，管箱上设置管箱法兰盘，壳体法兰盘和管箱法兰盘之间设有密封垫片，壳体法兰盘和管箱法兰盘通过螺栓连接；壳体和壳体法兰盘可以为一体成型；管箱和管箱法兰盘也可以为一体成型。安装方便，密封效果好。

管箱与盖板连接处，管箱上设置固定法兰盘，盖板上设置盖板法兰盘，固定法兰盘和盖板法兰盘通过螺栓连接；管箱和固定法兰盘可以为一体成型，盖板和盖板法兰盘也可以为一体成型，安装简便，易于密封，密封效果好，按照常规，固定法兰盘和盖法兰盘之间可以设置密封垫，密封效果更好。

所述的外换热管顶端高于内换热管顶端；所述的外换热管顶端与内换热管顶端的距离可以为5厘米-50厘米，距离为15厘米效果最好，管程介质能够在内换热管和外换热管中的顺畅流动。

第Ⅰ管箱腔室和第Ⅱ管箱腔室通过套装的内换热管和外换热管保持连通，压力相等，无压力差，隔板厚度可以大大降低，降低隔板两侧温差应力。壳程介质入口一般位于在壳体底端，壳程介质出口一般位于壳体顶端。

热交换设备在应用过程中，温差变化大，换热管随温度膨胀或收缩造成应力集中，容易损毁，且不能随意拆装是长期困扰热交换领域的一个技术难题，尤其是对有腐蚀性介质的热交换器，对换热管的腐蚀、积垢严重，换热管不能单独清洗，更加剧了换热管损毁以致整个换热设备报废周期缩短，增加了维护困难，增加了企业的生产成本。

套管浮动式蒸发汽化装置与其它管壳式换热器对比

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明结构简单，通过设置套装在一起的内换热管和外换热管，换热管一端固定即可完成管程介质在换热管内的循环，实现了换热管随温度变化自由膨胀收缩，消除了换热管和壳体固定时因膨胀系数不一致造成的热应力，解决了管壳程热膨胀不一致的问题，延长了换热管使用寿命，降低了企业成本；

(2)通过设置可拆装的管板和管箱，能够将外换热管和内换热管分别拆下，单独清洗，延长了换热管使用寿命，换热管损坏时，可以单独更换，壳体可以继续使用，延长了设备整体使用寿命，降低了企业成本；

(3)通过设置定位块，安装简单，安装精度高，确保内换热管和外换热管之间间隙均匀，换热效果好；

(4)通过设置折流板，可以改变壳程介质流向，提升壳程介质流速，提升换热效果。

附图说明

图1是本发明的一实施例的结构示意图，

图2是内换热管和外换热管上端部结构示意图，

图3是图2的A-A的剖视结构示意图。

图中：1、管程介质入口  2、盖板  3、第Ⅰ管箱腔室  4、管箱  5、隔板  6、内换热管  7、第Ⅱ管箱腔室  8、壳程介质入口  9、外换热管  10、折流板  11、壳体  12、壳程介质出口  13、壳体法兰盘  14、管箱法兰盘  15、管程介质出口  16、固定法兰盘17、盖板法兰盘  18、端板  19、定位块  20、管板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的包括依次连接的壳体11和管箱4，壳体11和管箱4之间设置管板20，管箱4底部设置盖板2，壳体11上设置壳程介质入口8和壳程介质出口12，壳体11内设置换热管，换热管由内换热管6套装到外换热管9内组成，外换热管9顶端设置端板18，外换热管9底端固定到管板20上，管板20、管箱4和盖板2围成管箱腔室，管箱腔室通过管箱4内设置的隔板5分成下部的第Ⅰ管箱腔室3和上部的第Ⅱ管箱腔室7，外换热管9底端与第Ⅱ管箱腔室7相连通；内换热管6两端开口，内换热管6底端固定到隔板5上，内换热管6底端与第Ⅰ管箱腔室3相连通；盖板2上设置管程介质入口1，管箱4上设置管程介质出口15，管程介质出口15位于隔板5上部。

壳体11内设置折流板10；折流板10上设置支撑孔，外换热管9穿装在支撑孔内；壳体11和管箱4连接处，壳体11上设置壳体法兰盘13，管箱4上设置管箱法兰盘14，壳体法兰盘13和管箱法兰盘14之间设有密封垫片，壳体法兰盘13和管箱法兰盘14通过螺栓连接；管箱4与盖板2连接处，管箱4上设置固定法兰盘16，盖板2上设置盖板法兰盘17，固定法兰盘和盖板法兰盘之间可以设有密封垫片，固定法兰盘16和盖板法兰盘17通过螺栓连接；

如图2所示，外换热管9顶端高于内换热管6顶端；外换热管9顶端与内换热管6顶端的距离为5厘米-50厘米，15厘米效果最好；

如图3所示，内换热管6外部设置定位块19；定位块19可以设置2-10个；定位块19沿内换热管6外圆周均匀布置效果更好；定位块19设置3个效果最好。

工作过程：

所述的套管浮动式蒸发汽化装置，管程介质从盖板2上的管程介质入口1进入第Ⅰ管箱腔室3，进入内换热管6，通过内换热管6上端口进入外换热管9，通过外换热管9流入第Ⅱ管箱腔室7，通过管程介质出口15进入下一流程的外部管线；壳程介质从壳程介质入口8进入壳体11内腔，壳程介质碰到折流板10后，不停地改变流向，提高了流速，最后通过壳程介质出口12进入下一流程的管线。

内换热管6和外换热管9可以分别单独清洗，内换热管6需要清洗时，取下螺栓，取下盖板2，取下管箱4、隔板5和内换热管6，清洗干净，安装好管箱4、隔板5和内换热管6，固定好管箱法兰盘14和壳体法兰盘13，装好盖板2，固定好固定法兰盘16和盖板法兰盘17；

外换热管9需要清洗时，取下螺栓，取下管箱4、隔板5、盖板2和内换热管6，取下管板20和外换热管9，将管板20和外换热管9清洗干净后，安装好管板20和外换热管9，安装好管箱4、隔板5、盖板2和内换热管6，固定好壳体法兰盘13和管箱法兰盘14。

Claims (10)

1.一种套管浮动式蒸发汽化装置，包括依次连接的壳体(11)和管箱(4)，壳体(11)和管箱(4)之间设置管板(20)，管箱(4)底部设置盖板(2)，壳体(11)上设置壳程介质入口(8)和壳程介质出口(12)，其特征在于，壳体(11)内设置换热管，换热管由内换热管(6)套装到外换热管(9)内组成，外换热管(9)顶端设置端板(18)，外换热管(9)底端固定到管板(20)上，管板(20)、管箱(4)和盖板(2)围成管箱腔室，管箱腔室通过管箱(4)内设置的隔板(5)分成下部的第Ⅰ管箱腔室(3)和上部的第Ⅱ管箱腔室(7)，外换热管(9)底端与第Ⅱ管箱腔室(7)相连通；内换热管(6)两端开口，内换热管(6)底端固定到隔板(5)上，内换热管(6)底端与第Ⅰ管箱腔室(3)相连通；盖板(2)上设置管程介质入口(1)，管箱(4)上设置管程介质出口(15)，管程介质出口(15)位于隔板(5)上部。

2.根据权利要求1所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，内换热管(6)外部设置定位块(19)。

3.根据权利要求2所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，定位块(19)设置2-10个。

4.根据权利要求3所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，定位块(19)沿内换热管(6)外圆周均匀布置。

5.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，壳体(11)内设置折流板(10)。

6.根据权利要求5所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，折流板(10)上设置支撑孔，外换热管(9)穿装在支撑孔内。

7.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，壳体(11)和管箱(4)连接处，壳体(11)上设置壳体法兰盘(13)，管箱(4)上设置管箱法兰盘(14)，壳体法兰盘(13)和管箱法兰盘(14)之间设有密封垫片，壳体法兰盘(13)和管箱法兰盘(14)通过螺栓连接。

8.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，管箱(4)与盖板(2)连接处，管箱(4)上设置固定法兰盘(16)，盖板(2)上设置盖板法兰盘(17)，固定法兰盘(16)和盖板法兰盘(17)通过螺栓连接。

9.根据权利要求1-4任一项权利要求所述的套管浮动式蒸发汽化装置，其特征在于，外换热管(9)顶端高于内换热管(6)顶端。

10.根据权利要求9所述的套管浮动式蒸发汽化装置，外换热管(9)顶端与内换热管(6)顶端的距离为5厘米-50厘米。