CN106440877A - 一种用于煤化工的双套管急冷换热器 - Google Patents

Abstract

本发明的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其结构包括换热内管、换热外管和入口保护装置，入口保护装置包括插入换热内管入口端的第一管段和伸出换热内管入口端的第二管段，第一管段的外壁紧贴换热内管的内壁，相邻两个第二管段之间填充有耐火浇注料。本发明由于将第一管段的外壁紧贴换热内管的内壁，且相邻两个第二管段之间填充有耐火浇注料，耐火浇注料不仅能将第二管段进行固定和保护，还能够完全遮盖住换热内管的入口端，这样能够完全避免高温工艺介质与换热内管直接接触，进而可有效避免换热套管产生局部过热现象，防止烧坏换热套管，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，提高生产效率。

Description

一种用于煤化工的双套管急冷换热器

技术领域

本发明涉及大型急冷换热设备技术领域，特别是涉及一种用于煤化工的双套管急冷换热器。

背景技术

在石油炼制与化工、煤化工等领域，采用急冷换热器对工艺介质进行急冷是关键工艺之一，急冷换热器将工艺介质迅速冷却能够终止二次反应以减少烃类损失，还能够回收工艺介质中的热量以回收高位热能。

目前，急冷换热器一般为结构较为简单、换热性能较好的双套管换热器，双套管换热器包括换热外管和套设于换热外管内的换热内管，换热外管和换热内管组成换热套管，换热套管的换热过程为高温的工艺介质在换热内管流过，冷却介质在换热内管与换热外管之间的间隙流过，由于高温工艺介质和冷却介质的流向是相反的，且冷却介质能够完全包围住换热内管，因而能够快速急冷高温工艺介质。

在煤化工领域的双套管换热器运行时，流经换热套管的高温工艺介质会在换热套管的内壁上产生结焦现象，同时由于夹带固体颗粒也会对换热套管的内壁造成磨损，并且结焦和磨损是同时进行的，因此，只有当换热套管的结焦速度和磨损速度基本相等时，换热器才能持续的运行下去，进而才能满足长周期运行的需求。

现有技术中，高温工艺介质从传输管线进入双套管换热器的入口管腔体时，由于传输管线的空间较小，而双套管换热器的入口管腔体空间很大，这样高温工艺介质在进入双套管换热器的布管区时会产生严重的分配不均匀问题，也即是位于布管区中间的换热套管的流速较高，而位于布管区周边的换热套管的流速较低。高流速的工艺介质虽然在管壁上的结焦比较少，但却会造成管壁的严重磨损，甚至由于磨损速度远远大于结焦速度而将管壁磨穿，进而造成工艺介质的泄露，同样的，低流速的工艺介质虽然能减少管壁的磨损，但却会在管壁上产生严重的结焦现象，甚至会因为结焦严重而把换热套管堵死，进而导致急冷换热器不能正常运行，这将缩短急冷换热器的运行周期。

之外，现有的双套管换热器，在其换热套管的入口处为防止高温的工艺介质将其烧坏，一般在此位置设计有保护短管，如中国专利CN00251219公开了一种双套管急冷锅炉，其具体结构为在换热套管的入口端设置保护短管，但是该保护短管伸出换热套管的长度较短，进而不能完全遮盖住换热套管的入口端，这样部分高温的工艺介质还会与换热套管接触，进而产生局部过热现象，这样会大大降低换热套管的使用寿命，严重时甚至会将换热套管烧坏，这同样会缩短换热器的运行周期。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够避免换热套管局部产生过热、延长运行周期的用于煤化工的双套管急冷换热器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种用于煤化工的双套管急冷换热器，包括换热内管和换热外管，还包括入口保护装置，所述入口保护装置包括插入所述换热内管入口端的第一管段和伸出所述换热内管入口端的第二管段，所述第一管段的外壁紧贴所述换热内管的内壁，相邻两个所述第二管段之间填充有耐火浇注料。

其中，相邻两个所述换热内管的入口端之间填充有陶瓷纤维。

其中，所述第一管段与所述第二管段连接处设有向管外延伸的凸台，所述凸台卡设于所述换热内管的入口端面。

其中，所述第一管段的出口端的口径随工艺介质的流动方向逐渐扩大呈喇叭状设置。

其中，还包括入口管腔体，所述第二管段的入口端伸入所述入口管腔体内，所述入口管腔体内设有用于将高温工艺介质进行均匀分配的流体均配装置。

其中，所述流体均配装置呈格栅状设置，所述流体均配装置为平铺设置。

其中，所述流体均配装置包括开设有固定孔的支撑钢板和穿设于所述固定孔的钢杆。

其中，所述入口管腔体的内壁设有耐高温、耐磨损的保温层。

其中，所述换热内管沿其长度方向设有用于实时检测壁厚的壁厚检测装置。

其中，所述换热内管的内壁设有防高温冲蚀的耐磨涂层。

本发明的有益效果：

本发明的用于煤化工的双套管急冷换热器，其包括换热内管、换热外管和入口保护装置，入口保护装置包括插入换热内管入口端的第一管段和伸出换热内管入口端的第二管段，第一管段的外壁紧贴换热内管的内壁，相邻两个第二管段之间填充有耐火浇注料。本发明由于将第一管段的外壁紧贴换热内管的内壁，且相邻两个第二管段之间填充有耐火浇注料，耐火浇注料不仅能将第二管段进行固定和保护，还能够完全遮盖住换热内管的入口端，这样能够完全避免高温工艺介质与换热内管直接接触，进而可有效避免换热套管产生局部过热现象，防止烧坏换热套管，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，提高生产效率。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的一种用于煤化工的双套管急冷换热器的结构示意图。

图2是本发明的换热套管和入口保护装置配合的结构示意图。

图3是本发明的流体均配装置的俯视情况的结构示意图。

图4是本发明的流体均配装置的侧视情况的结构示意图。

在图1至图4中包括有：

1-入口管腔体，11-流入孔；

2-上集流管；

3-换热内管；

4-换热外管；

5-入口保护装置、51-第一管段、52-第二管段、53-凸台；

6-耐火浇注料；

7-陶瓷纤维；

8-流体均配装置、81-支撑钢板、82-钢杆；

9-下集流管；

10-出口管腔体、101-流出孔；

12-上联腔体；

13-下联腔体；

14-支撑装置。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的一种用于煤化工的双套管急冷换热器的具体实施方式，该实施例的急冷换热器主要应用在煤化工油气的急冷。如图1所示，双套管急冷换热器的结构从上到下依次包括入口管腔体1，上集流管2、换热套管、下集流管9和出口管腔体10，其中，如图2所示，换热套管由换热内管3和换热外管4组成，换热内管3内置于换热外管4之间，换热内管3与换热外管4之间的换热空腔连通上集流管2和下集流管9，冷却介质从下集流管9经换热空腔流入上集流管2，进而对换热内管3的高温工艺介质进行急冷。上集流管2的两端均设有上联腔体12，下集流管9的两端均设有下联腔体13，冷却介质经下联腔体13进入下集流管9，在换热空腔热交换后，经上集流管2进入上联腔体12。

如图1所示，本实施例的双套管急冷换热器，入口管腔体1的底部焊接于上集流管2，出口管腔体10的上端部焊接于下集流管9，为保护位于上集流管2与下集流管9之间的换热套管，也为使得整个换热器更加稳定和牢固，上集流管2与下集流管9之间还设有位于换热套管外的支撑装置14。

如图1和图2所示，换热内管3入口端设有入口保护装置5，入口保护装置5由第一管段51和第二管段52组合，第一管段51插入换热内管3入口端，且第一管段51的外壁紧贴换热内管3的内壁，第二管段52伸出换热内管3，且相邻两个第二管段52之间的区域填充有耐火浇注料6，耐火浇注料6不仅能将第二管段52进行固定和保护，还能够完全遮盖住换热内管3的入口端，这样能够完全避免高温工艺介质与换热内管3的入口端直接接触，进而可有效避免换热套管产生局部过热现象，防止烧坏换热套管，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，提高生产效率。

具体的，相邻两个换热内管3之间与上集流管2所围成的区域填充有陶瓷纤维7，陶瓷纤维7具有隔热、绝热的性能，这样陶瓷纤维7将经耐火浇注料6传过来的热量与上集流管2和换热内管3隔绝起来，这也能够进一步防止换热套管产生局部过热现象。

具体的，第一管段51与第二管段52的连接处设有向管外延伸的凸台53，凸台53卡设于换热内管3的入口端面。凸台53对入口保护装置5插入换热内管3的深度进行限位，防止入口保护装置5在高温工艺介质的冲击下向下移动或者向一边侧歪。当然耐火浇注料6也能够固定第二管段52，进而防止入口保护装置5的侧歪。

具体的，第一管段51的出口端的口径随工艺介质的流动方向逐渐扩大呈喇叭状设置，这样工艺介质的流速逐步放缓，进而工艺介质能够与冷却介质进行更充分的热交换，达到急冷的效果。

本实施例中，如图1和图2所示，第二管段52伸入入口管腔体1内，入口管腔体1的侧壁还设有与传输管线连接的流入孔11，出口管腔体10的侧壁还设有流出孔101，高温工艺介质经流入孔11进入入口管腔体1，进而经入口保护装置5流入换热内管3，热交换后，工艺介质进入出口管腔体10经流出孔101流出。

如图1和图4所示，入口管腔体1内设有用于将高温工艺介质进行均匀分配的流体均配装置8。高温工艺介质经流体均配装置8后均匀地流入每个入口保护装置5的第二管段52，进而均匀地流入每根换热内管3，这样能够有效避免工艺介质产生中间流速高、周边流速低的缺陷，使得全部换热套管的结焦速度和磨损速度保持在基本相等的水平，这样急冷换热器才能够长时间地持续运行，进而才能满足长周期运行的需求。

具体的，在热交换过程中，为能够实时检测到换热内管3的壁厚，进而了解换热内管3的结焦速度和磨损速度的相对性，换热内管3沿其长度方向设有用于实时检测壁厚的壁厚检测装置。通过壁厚检测装置能够实时调整高温工艺介质和冷却介质的流量和流速，进而能够有效防止换热内管3的磨穿或者堵塞，使得急冷换热管能够长周期运行。

具体的，如图3所示，流体均配装置8为格栅状设置，且流体均配装置8为平铺设置，这样能够达到更好的防冲效果，也能迅速使高温工艺介质均匀化。流体均配装置8可以为单层，也可以为上下重叠或稍微错开的双层。

本实施例中，如图4所示，为达到更好的均匀化效果，流体均配装置8为双层结构。流体均配装置8由多块支撑钢板81和多根钢杆82组成，每块支撑钢板81均设有上下两个固定孔，钢杆82穿在每块支撑钢板81相应的固定固定孔中。根据高温工艺介质的流量，通过流体力学可计算流体均配装置8的大小，以及格栅状流体均配装置8的空格的大小，以达到更好的均匀分配效果。

具体的，入口管腔体1的内壁设有耐高温、耐磨损的保温层，防止高温工艺介质对入口管腔体1的墙壁造成损伤。

本实施例中，为增强换热内管3的耐磨性能，换热内管3的内壁设有防高温冲蚀的耐磨涂层，尤其是在距换热内管3的入口端2m内区域，这也对防止换热内管3产生局部过热起到一定的作用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于煤化工的双套管急冷换热器，包括换热内管和换热外管，其特征在于：还包括入口保护装置，所述入口保护装置包括插入所述换热内管入口端的第一管段和伸出所述换热内管入口端的第二管段，所述第一管段的外壁紧贴所述换热内管的内壁，相邻两个所述第二管段之间填充有耐火浇注料。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：相邻两个所述换热内管的入口端之间填充有陶瓷纤维。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述第一管段与所述第二管段连接处设有向管外延伸的凸台，所述凸台卡设于所述换热内管的入口端面。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述第一管段的出口端的口径随工艺介质的流动方向逐渐扩大呈喇叭状设置。

5.根据权利要求1至4任意一项的所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：还包括入口管腔体，所述第二管段的入口端伸入所述入口管腔体内，所述入口管腔体内设有用于将高温工艺介质进行均匀分配的流体均配装置。

6.根据权利要求5所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述流体均配装置呈格栅状设置，所述流体均配装置为平铺设置。

7.根据权利要求6所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述流体均配装置包括开设有固定孔的支撑钢板和穿设于所述固定孔的钢杆。

8.根据权利要求5所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述入口管腔体的内壁设有耐高温、耐磨损的保温层。

9.根据权利要求1所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述换热内管沿其长度方向设有用于实时检测管壁厚的壁厚检测装置。

10.根据权利要求1所述的一种用于煤化工的双套管急冷换热器，其特征在于：所述换热内管的内壁设有防高温冲蚀的耐磨涂层。