CN105135916A - 废气冷却器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种废气冷却器，包括废气或冷却剂在其中流动的换热管束，该换热管束中的每根管子分别包括上下设置的光管和螺纹管，所述螺纹管的内壁形成有螺纹凸起。本发明通过对废气冷却器受热面采取强化传热手段，以及应用低阻高效的汽水导流结构，获得一种更加安全高效，节能环保的废气冷却装置。

Description

废气冷却器

技术领域

本申请涉及一种废气冷却器，应用于煤化工及石油化工领域工艺废气余热回收利用流程。

背景技术

乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料，随着我国国民经济的发展，特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也将日益突出。甲醇制乙烯、丙烯的MTO工艺和甲醇制丙烯的MTP工艺是目前重要的化工技术。该技术以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃，是发展非石油资源生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。

在甲醇制烯烃工艺过程中产生的高温废气通常通过烟气冷却器来回收余热产生蒸汽，由于，甲醇制烯烃工艺包多为外国公司提供，烟气冷却器结构均采用工艺包供应商推荐的结构形式，存在一定的技术壁垒，且设备体积较大，经济性较差，随着装置大型化的趋势，这些弊端将会更加突显。另外部分结构存在一定的缺陷，在使用过程中出现问题，如高温管板局部超温被迫更换更高档的材质等，既增加了制造的难度，推高了成本，又严重影响了设备安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废气冷却器，通过对废气冷却器受热面采取强化传热手段，以及应用低阻高效的汽水导流结构，获得一种更加安全高效，节能环保的废气冷却装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种废气冷却器，包括废气或冷却剂在其中流动的换热管束，该换热管束中的每根管子分别包括上下设置的光管和螺纹管，所述螺纹管的内壁形成有螺纹凸起。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述螺纹管的长度为整根管子的1/3～1/2。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述废气冷却器还包括入口管箱组件、出口管箱组件和冷却器壳体，所述入口管箱组件和出口管箱组件分别连接于所述冷却器壳体的两端，所述冷却器壳体围成一冷却剂流动空间，所述换热管束设置于该流动空间内，所述换热管束的两端分别与所述入口管箱组件和出口管箱组件连通。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述入口管箱组件包括上管板和入口管箱，所述上管板采用挠性平管板结构，所述上管板包括平板部分和圆筒部分，所述上管板的平板部分与圆筒部分的底端之间通过圆弧连接，以吸收换热管束与冷却器壳体之间的热膨胀位移。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述入口管箱和上管板的废气接触面敷设耐火材料。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述冷却器壳体内靠近上管板处设置有汽液导流装置，该汽液导流装置呈圆筒状，介于换热管束与冷却器壳体之间，所述汽液导流装置下端与冷却器壳体之间密封，上端与上管板之间保证一定的间隙，迫使冷却剂汽液混合物在出冷却器壳体之前以一定的速度均匀冲刷上管板。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述出口管箱组件包括下管板和出口管箱，所述下管板采用挠性平管板结构，所述下管板包括平板部分和圆筒部分，所述下管板的平板部分与圆筒部分之间通过圆弧连接，以吸收换热管束与冷却器壳体之间的热膨胀位移。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述冷却器壳体内设置有折流板，该折流板包括上下交替设置的圆环折流板和圆盘折流板，所述圆盘折流板与圆环折流在竖直方向投影区域上有一定的重合。

优选的，在上述的废气冷却器中，所述冷却器壳体的底端连通有进口环形集箱和圆周分布的液体入口分配管，所述液体入口分配管连通于所述进口环形集箱和冷却器壳体之间；所述冷却器壳体的顶端连通有出口环形集箱和圆周分布的汽液混合物导管，所述汽液混合物导管连通于所述出口环形集箱和冷却器壳体之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在壳体内靠近上管板处设置有汽液导流装置，导流装置呈圆筒状，介于管束与壳体之间，导流筒下端与筒体之间密封，筒内壁与管束外缘及筒上端与上管板之间均保证特定的间隙，迫使汽液混合物在出壳体之前以一定的速度均匀冲刷上管板，使之始终处于安全可靠的运行氛围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中废气冷却器的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，废气冷却器呈立式结构布置，管程介质为废气，壳程介质为汽水混合物。高温废气先进入入口管箱1，然后通过冷却器管束12进行换热，废气经换热降低到合适的温度后通过出口管箱15经废气出口9排出冷却器。

冷却器壳体5两端分别与上管板4及下管板8焊接连接，并通过上管板4、下管板8分别与入口管箱1和出口管箱15焊接连接，冷却器管束12内置于壳体5内，管束两端分别与上下管板焊接连接。入口管箱1内壁及上管板4废气接触侧敷设耐火衬里10进行绝热。

上管板4及下管板8均采用挠性平管板结构，即管板的平板部分与圆筒部分之间通过圆弧连接，管板厚度不大于30mm，用以吸收换热管束12与壳体5之间的热膨胀位移。

冷却器管束采用光管与螺纹管组合形式，采用整根无拼接的钢管组合而成，上部为光管部分121，处于废气高温段，下部为螺纹管部分122，约占整根管子长度的1/3-1/2，处于废气低温段，螺纹管部分122通过在管外侧辊压螺旋线，在管子内壁呈相应螺旋凸起，促使管内气流扰动，达到强化低温段传热效果，减少换热面积。壳程筒体在两端部分采用变径。

外部给水先进入进口环形集箱6，然后通过环形集箱与壳体5之间的液体入口分配管7进入冷却器壳体，再经过给水分配导流筒14均匀进入换热管束12。管束12内置于壳体5内，在冷却器壳体5内壳程介质依次通过一种圆盘-圆环组合形式的折流板13冲刷管束12外侧，吸收废气放出的热量汽化，圆环131与圆盘132以一定的间距交替固定在管束12上，通过折流板的阻挡迫使壳程介质沿着一定的流程通过管束12，这种折流板结构使汽水冲刷换热管束更加均匀充分，可有效降低冲刷死区，减少“废流”，传热效果好，并且阻力小。

壳程汽水混合物到达冷却器上端后，通过汽水导流筒11迫使汽水以特定流速冲刷均匀上管板4，避免上管板局部超温。汽水混合物受热完成后，通过均布于壳体5上端的汽液混合物导管3汇入出口环形集箱2，然后再通过管道接入系统汽包内完成整个水循环，产出需要品质的蒸汽。

通过上述手段的实施可有效降废气冷却器设备的钢耗量，降低成本，同时整个循环流程阻力降较小，安全性高，即提高了系统运行的安全可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种废气冷却器，其特征在于，包括废气或冷却剂在其中流动的换热管束，该换热管束中的每根管子分别包括上下设置的光管和螺纹管，所述螺纹管的内壁形成有螺纹凸起。

2.根据权利要求1所述的废气冷却器，其特征在于：所述螺纹管的长度为整根管子的1/3～1/2。

3.根据权利要求1所述的废气冷却器，其特征在于：所述废气冷却器还包括入口管箱组件、出口管箱组件和冷却器壳体，所述入口管箱组件和出口管箱组件分别连接于所述冷却器壳体的两端，所述冷却器壳体围成一冷却剂流动空间，所述换热管束设置于该流动空间内，所述换热管束的两端分别与所述入口管箱组件和出口管箱组件连通。

4.根据权利要求3所述的废气冷却器，其特征在于：所述入口管箱组件包括上管板和入口管箱，所述上管板采用挠性平管板结构，所述上管板包括平板部分和圆筒部分，所述上管板的平板部分与圆筒部分的底端之间通过圆弧连接，以吸收换热管束与冷却器壳体之间的热膨胀位移。

5.根据权利要求4所述的废气冷却器，其特征在于：所述入口管箱和上管板的废气接触面敷设耐火材料。

6.根据权利要求4所述的废气冷却器，其特征在于：所述冷却器壳体内靠近上管板处设置有汽液导流装置，该汽液导流装置呈圆筒状，介于换热管束与冷却器壳体之间，所述汽液导流装置下端与冷却器壳体之间密封，上端与上管板之间保证一定的间隙，迫使冷却剂汽液混合物在出冷却器壳体之前以一定的速度均匀冲刷上管板。

7.根据权利要求3所述的废气冷却器，其特征在于：所述出口管箱组件包括下管板和出口管箱，所述下管板采用挠性平管板结构，所述下管板包括平板部分和圆筒部分，所述下管板的平板部分与圆筒部分之间通过圆弧连接，以吸收换热管束与冷却器壳体之间的热膨胀位移。

8.根据权利要求3所述的废气冷却器，其特征在于：所述冷却器壳体内设置有折流板，该折流板包括上下交替设置的圆环折流板和圆盘折流板，所述圆盘折流板与圆环折流在竖直方向投影区域上有一定的重合。

9.根据权利要求3所述的废气冷却器，其特征在于：所述冷却器壳体的底端连通有进口环形集箱和圆周分布的液体入口分配管，所述液体入口分配管连通于所述进口环形集箱和冷却器壳体之间；所述冷却器壳体的顶端连通有出口环形集箱和圆周分布的汽液混合物导管，所述汽液混合物导管连通于所述出口环形集箱和冷却器壳体之间。