CN106595347A - 一种带前置过滤装置的同轴套管换热器 - Google Patents

一种带前置过滤装置的同轴套管换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，包括前置过滤装置和同轴套管换热装置，前置过滤装置包括过滤壳和滤芯，过滤壳的介质进口接有介质进料管，过滤壳的介质出口接有介质出料管，过滤壳底部设有排污口；同轴套管换热装置包括底座、螺旋外光管和螺旋异型传热管，螺旋外光管套设在螺旋异型传热管外且两者同轴设置，螺旋外光管固定在底座上，螺旋外光管两端均连接有接管，接管中部设有连接孔，连接孔上连接有外管螺纹接头，螺旋异型传热管两端均连接有内管螺纹接头，内管螺纹接头与接管密封连接。本发明可实现对介质前置过滤，防止物料堵塞情况出现和垢下腐蚀现象发生，增大传热面积，提高传热系数，耐蚀性强，使用寿命长。

Description

一种带前置过滤装置的同轴套管换热器
技术领域
本发明属于换热器技术领域，具体涉及一种带前置过滤装置的同轴套管换热器。
背景技术
换热器是炼油、化工、冶金、电力等行业中主要的工艺设备之一。目前在发达的工业国家热回收率已达96％，换热设备在石油炼化厂中约占全部工艺设备投资的35％～40％，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约占70％。目前在我国石油化工行业中，换热设备投资占设备投资的30％以上，在换热设备中，使用量最大的同样是管壳式换热器，其中80％以上的管壳式换热器仍采用弓形折流板光管结构和光管作为传热元件，这种结构决定了换热器传热效果差，壳程压降大，与我国正在推行的节能减排政策不相适应。
随着现代新工艺、新技术、新材料的不断发展和能源问题的日益严重，必然带来更多的高效能、高使用寿命、高参数换热设备的需求。节约能源，保护环境，走可持续发展道路，是目前世界发展的主旋律。换热器发展的主要方向是提高热效率、改进设备结构的紧凑性，加速生产制造的标准化、系列化和专门化。
同时，不论是传统管壳式换热器还是新型高效换热器，都存在物料堵塞情况，且造成垢下腐蚀现象，后期清理和维修难度大，严重影响产品质量和生产效益。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其可实现对介质的前置过滤，有效防止物料堵塞情况出现和垢下腐蚀现象发生，且较光管增大了传热面积，提高了传热系数，耐蚀性强，使用寿命长。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：包括前置过滤装置和与前置过滤装置连接的同轴套管换热装置，所述前置过滤装置包括过滤壳和安装在过滤壳内的滤芯，所述过滤壳的介质进口连接有介质进料管，所述过滤壳的介质出口连接有介质出料管，所述过滤壳的底部设置有排污口；所述同轴套管换热装置包括底座、螺旋外光管和螺旋异型传热管，所述螺旋外光管套设在螺旋异型传热管外且两者同轴设置，所述螺旋外光管固定在底座上，所述螺旋外光管的两端均连接有接管，所述接管的中部设置有连接孔，所述连接孔上连接有外管螺纹接头，所述螺旋异型传热管的两端均连接有内管螺纹接头，所述内管螺纹接头与接管密封连接，所述内管螺纹接头和螺旋异型传热管共同形成内腔，所述螺旋外光管、接管和外管螺纹接头共同形成外腔，其中一个所述外管螺纹接头与所述介质出料管连接。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述过滤壳包括第一无缝管壳、第二无缝管壳、上端盖和下端盖，所述第一无缝管壳设置在第二无缝管壳的上方，所述第一无缝管壳的下端与第二无缝管壳的上端通过沟槽式卡箍组件密封连接，所述上端盖固定在第一无缝管壳的上端，所述下端盖固定在第二无缝管壳的下端，所述滤芯固定在上端盖的底部，所述排污口设置在下端盖上，所述排污口上安装有排污阀，所述介质进口设置在下端盖上，所述介质出口设置在上端盖上。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述沟槽式卡箍组件包括沟槽式卡箍、紧固螺栓和C型密封圈，所述沟槽式卡箍的数量为两个且两个沟槽式卡箍相对设置，两个所述沟槽式卡箍通过紧固螺栓固定在一起，所述沟槽式卡箍的上端卡装在第一无缝管壳上设置的第一环形槽内，所述沟槽式卡箍的下端卡装在第二无缝管壳上设置的第二环形槽内，所述C型密封圈设置在沟槽式卡箍的内侧。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述滤芯钛材滤芯，所述第一无缝管壳和第二无缝管壳均为钛材无缝管壳，所述上端盖和下端盖均为钛材端盖，所述沟槽式卡箍为钛材沟槽式卡箍，所述紧固螺栓钛材紧固螺栓。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述介质进料管包括进口连接头、第一阀门、第一连接管、第一90°弯头和第二连接管，所述进口连接头的一端与第一阀门的进口端连接，所述第一阀门的出口端与第一连接管的一端连接，所述第一连接管的另一端与第一90°弯头的一端连接，所述第一90°弯头的另一端与第二连接管的一端连接，所述第二连接管的另一端与所述介质进口连接。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述介质出料管包括第三连接管、第二90°弯头、第四连接管、第二阀门和螺纹连接头，所述第三连接管的一端与第二90°弯头的一端连接，所述第二90°弯头的另一端与第四连接管的一端连接，所述第四连接管的另一端与第二阀门的进口端连接，所述第二阀门的出口端与螺纹连接头的一端连接，所述螺纹连接头的另一端与其中一个所述外管螺纹接头连接，所述第三连接管的另一端与上端盖上开设的介质出口连接。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述进口连接头和螺纹连接头均为钛材连接头，所述第一阀门和第二阀门均为钛材阀门，所述第一连接管、第二连接管、第三连接管和第四连接管均为钛管，所述第一90°弯头和第二90°弯头均为钛材弯头。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述螺旋外光管、螺旋异型传热管和接管均为钛管，所述外管螺纹接头和内管螺纹接头均为钛材螺纹接头，所述底座为钛材底座。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述螺旋异型传热管为外壁上均匀设置有多个方形槽的螺旋管。
上述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述螺旋外光管和螺旋异型传热管均为螺旋盘管，所述螺旋外光管和螺旋异型传热管同轴心。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过设置前置过滤装置，有效解决了传统管壳式换热器和新型高效换热器都存在物料堵塞情况，及造成垢下腐蚀现象、后期清理和维修难度大的问题，确保换热器正常运行。
2、本发明同轴套管换热装置是由螺旋外光管和螺旋异型传热管套设连接形成的同心圆套管，由于螺旋异型传热管的外壁上设置有外凹槽，且螺旋异型传热管为螺旋结构来作为传热管，诱使流体产生湍流流动，改变流体的流动状态；增大了传热面积，获得高传热系数，内凹槽管换热系数是光管换热系数的2～3倍。
3、本发明同轴套管换热装置采用螺旋异型传热管，因流道内流体的高度湍流，使流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量垢生成，由于介质在管内外湍流流动，对管壁冲刷强烈，防结垢能力强；最突出的优点是可以迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使流体的湍流程度持续得到强化，达到强化传热的目的。
4、本发明整个结构采用钛材加工制作，材料比强度高，环保、耐腐蚀性好，可靠性高，寿命长；经济合理，不仅能够降低主材消耗，而且能减少设备体积及运行维护费用，同时重量轻，重量是不锈钢换热器的一半。
5、本发明采用螺旋异型传热管传热效果均匀稳定，全钛同轴套管换热器提高了管壳式换热器使用温度、压力、流量和热负荷，最突出的优点是可以迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使流体的湍流程度持续得到强化，达到强化传热的目的。
6、本发明结构简单紧凑，设计新颖合理，加工制作方便，后期维护方便快捷，实用性强，使用价值高，适应市场需求和发展方向，可标准化、系列化、定制化生产。
下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明同轴套管换热装置的结构示意图。
图3为图2的A处放大图。
图4为本发明螺旋异型传热管的结构示意图。
图5为本发明沟槽式卡箍和紧固螺栓的位置关系示意图。
附图标记说明:
1—底座； 2-1—螺旋外光管； 2-2—螺旋异型传热管；
3—外管螺纹接头； 4—接管； 5—内管螺纹接头；
6—螺纹连接头； 7—第二阀门； 8—第四连接管；
9—第二90°弯头； 10—第三连接管； 11—上端盖；
12—滤芯； 13—第一无缝管壳； 14—沟槽式卡箍；
15—C型密封圈； 16—第二无缝管壳； 17—下端盖；
18—第二连接管； 19—第一90°弯头； 20—第一连接管；
21—第一阀门； 22—进口连接头； 23—紧固螺栓；
24—方形槽； 25—排污口； 26—排污阀。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明包括前置过滤装置和与前置过滤装置连接的同轴套管换热装置，所述前置过滤装置包括过滤壳和安装在过滤壳内的滤芯12，所述过滤壳的介质进口连接有介质进料管，所述过滤壳的介质出口连接有介质出料管，所述过滤壳的底部设置有排污口25；所述同轴套管换热装置包括底座1、螺旋外光管2-1和螺旋异型传热管2-2，所述螺旋外光管2-1套设在螺旋异型传热管2-2外且两者同轴设置，所述螺旋外光管2-1固定在底座1上，所述螺旋外光管2-1的两端均连接有接管4，所述接管4的中部设置有连接孔，所述连接孔上连接有外管螺纹接头3，所述螺旋异型传热管2-2的两端均连接有内管螺纹接头5，所述内管螺纹接头5与接管4密封连接，所述内管螺纹接头5和螺旋异型传热管2-2共同形成内腔，所述螺旋外光管2-1、接管4和外管螺纹接头3共同形成外腔，其中一个所述外管螺纹接头与所述介质出料管连接。
本发明带前置过滤装置的同轴套管换热器，通过设置前置过滤装置，有效解决了传统管壳式换热器和新型高效换热器都存在物料堵塞情况，及造成垢下腐蚀现象、后期清理和维修难度大的问题，确保换热器正常运行，提高了产品质量和生产效益。
同轴套管换热装置是由螺旋外光管2-1和螺旋异型传热管2-2套设连接形成的同心圆套管，由于螺旋异型传热管2-2的外壁上设置有外凹槽，且螺旋异型传热管2-2为螺旋结构来作为传热管，诱使流体产生湍流流动，改变流体的流动状态；增大了传热面积，获得高传热系数，内凹槽管换热系数是光管换热系数的2～3倍。同时，因流道内流体的高度湍流，使流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量垢生成，由于介质在管内外湍流流动，对管壁冲刷强烈，防结垢能力强。最突出的优点是可以迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使流体的湍流程度持续得到强化，达到强化传热的目的。其中，两个外管螺纹接头3分别为外腔介质的进出口，两个内管螺纹接头5分别为内腔介质的进出口，外管螺纹接头3和内管螺纹接头5采用螺纹连接方式与其它设备接通。
如图1所示，所述过滤壳包括第一无缝管壳13、第二无缝管壳16、上端盖11和下端盖17，所述第一无缝管壳13设置在第二无缝管壳16的上方，所述第一无缝管壳13的下端与第二无缝管壳16的上端通过沟槽式卡箍组件密封连接，所述上端盖11固定在第一无缝管壳13的上端，所述下端盖17固定在第二无缝管壳16的下端，所述滤芯12固定在上端盖11的底部，所述排污口25设置在下端盖17上，所述排污口25上安装有排污阀26，所述介质进口设置在下端盖17上，所述介质出口设置在上端盖11上。实际制作时，滤芯12与上端盖11相焊接，上端盖11与第一无缝管壳13相焊接，下端盖17与第二无缝管壳16相焊接。
如图1和图5所示，所述沟槽式卡箍组件包括沟槽式卡箍14、紧固螺栓23和C型密封圈15，所述沟槽式卡箍14的数量为两个且两个沟槽式卡箍14相对设置，两个所述沟槽式卡箍14通过紧固螺栓23固定在一起，所述沟槽式卡箍14的上端卡装在第一无缝管壳13上设置的第一环形槽内，所述沟槽式卡箍14的下端卡装在第二无缝管壳16上设置的第二环形槽内，所述C型密封圈15设置在沟槽式卡箍14的内侧。第一无缝管壳13和第二无缝管壳16通过沟槽式卡箍组件密封连接，可实现快速拆装或清洁前置过滤装置。其中，C型密封圈15为橡胶密封圈。
如图1所示，所述介质进料管包括进口连接头22、第一阀门21、第一连接管20、第一90°弯头19和第二连接管18，所述进口连接头22的一端与第一阀门21的进口端连接，所述第一阀门21的出口端与第一连接管20的一端连接，所述第一连接管20的另一端与第一90°弯头19的一端连接，所述第一90°弯头19的另一端与第二连接管18的一端连接，所述第二连接管18的另一端与所述介质进口连接。实际制作时，进口连接头22、第一阀门21、第一连接管20、第一90°弯头19和第二连接管18依次焊接。
如图1所示，所述介质出料管包括第三连接管10、第二90°弯头9、第四连接管8、第二阀门7和螺纹连接头6，所述第三连接管10的一端与第二90°弯头9的一端连接，所述第二90°弯头9的另一端与第四连接管8的一端连接，所述第四连接管8的另一端与第二阀门7的进口端连接，所述第二阀门7的出口端与螺纹连接头6的一端连接，所述螺纹连接头6的另一端与其中一个所述外管螺纹接头连接，所述第三连接管10的另一端与上端盖11上开设的介质出口连接。实际制作时，第三连接管10、第二90°弯头9、第四连接管8、第二阀门7和螺纹连接头6依次焊接。
本实施例中，所述滤芯12钛材滤芯，所述第一无缝管壳13和第二无缝管壳16均为钛材无缝管壳，所述上端盖11和下端盖17均为钛材端盖，所述沟槽式卡箍14为钛材沟槽式卡箍，所述紧固螺栓23钛材紧固螺栓。同时，所述进口连接头22和螺纹连接头6均为钛材连接头，所述第一阀门21和第二阀门7均为钛材阀门，所述第一连接管20、第二连接管18、第三连接管10和第四连接管8均为钛管，所述第一90°弯头19和第二90°弯头9均为钛材弯头；所述螺旋外光管2-1、螺旋异型传热管2-2和接管4均为钛管，所述外管螺纹接头3和内管螺纹接头5均为钛材螺纹接头，所述底座1为钛材底座。
其中的钛为TA1工业纯钛材或TA2工业纯钛材。由于整个结构采用钛材加工制作，材料比强度高，环保、耐腐蚀性好，可靠性高，寿命长；经济合理，不仅能够降低主材消耗，而且能减少设备体积及运行维护费用，同时重量轻，重量是不锈钢换热器的一半。
如图4所示，所述螺旋异型传热管2-2为外壁上均匀设置有多个方形槽24的螺旋管，方形槽24的槽宽、槽深和槽距根据实际需要来设计。
本实施例中，所述螺旋外光管2-1和螺旋异型传热管2-2均为螺旋盘管，所述螺旋外光管2-1和螺旋异型传热管2-2同轴心。
本实施例中，所述外管螺纹接头3和内管螺纹接头5的两端均为外螺纹结构。
实际制作时，所述螺旋外光管2-1与底座1的连接方式为点焊，所述螺旋外光管2-1与接管4的连接方式为填角焊；所述内管螺纹接头5与接管4通过填角焊方式相密封。所述内管螺纹接头5与螺旋异型传热管2-2的连接方式为填角焊。所述连接孔为相贯线孔，所述相贯线孔与外管螺纹接头3相配合，所述外管螺纹接头3通过填角焊方式连接在所述相贯线孔处。
本发明的工作原理为：热流体依次经进口连接头22、第一阀门21、第一连接管20、第一90°弯头19和第二连接管18进入过滤壳内，经过滤壳内的滤芯12过滤后，依次经第三连接管10、第二90°弯头9、第四连接管8、第二阀门7和螺纹连接头6进入同轴套管换热装置的外腔，热流体进入同轴套管换热装置的内腔，与热流体进行热交换。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：包括前置过滤装置和与前置过滤装置连接的同轴套管换热装置，所述前置过滤装置包括过滤壳和安装在过滤壳内的滤芯(12)，所述过滤壳的介质进口连接有介质进料管，所述过滤壳的介质出口连接有介质出料管，所述过滤壳的底部设置有排污口(25)；所述同轴套管换热装置包括底座(1)、螺旋外光管(2-1)和螺旋异型传热管(2-2)，所述螺旋外光管(2-1)套设在螺旋异型传热管(2-2)外且两者同轴设置，所述螺旋外光管(2-1)固定在底座(1)上，所述螺旋外光管(2-1)的两端均连接有接管(4)，所述接管(4)的中部设置有连接孔，所述连接孔上连接有外管螺纹接头(3)，所述螺旋异型传热管(2-2)的两端均连接有内管螺纹接头(5)，所述内管螺纹接头(5)与接管(4)密封连接，所述内管螺纹接头(5)和螺旋异型传热管(2-2)共同形成内腔，所述螺旋外光管(2-1)、接管(4)和外管螺纹接头(3)共同形成外腔，其中一个所述外管螺纹接头与所述介质出料管连接。
2.按照权利要求1所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述过滤壳包括第一无缝管壳(13)、第二无缝管壳(16)、上端盖(11)和下端盖(17)，所述第一无缝管壳(13)设置在第二无缝管壳(16)的上方，所述第一无缝管壳(13)的下端与第二无缝管壳(16)的上端通过沟槽式卡箍组件密封连接，所述上端盖(11)固定在第一无缝管壳(13)的上端，所述下端盖(17)固定在第二无缝管壳(16)的下端，所述滤芯(12)固定在上端盖(11)的底部，所述排污口(25)设置在下端盖(17)上，所述排污口(25)上安装有排污阀(26)，所述介质进口设置在下端盖(17)上，所述介质出口设置在上端盖(11)上。
3.按照权利要求2所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述沟槽式卡箍组件包括沟槽式卡箍(14)、紧固螺栓(23)和C型密封圈(15)，所述沟槽式卡箍(14)的数量为两个且两个沟槽式卡箍(14)相对设置，两个所述沟槽式卡箍(14)通过紧固螺栓(23)固定在一起，所述沟槽式卡箍(14)的上端卡装在第一无缝管壳(13)上设置的第一环形槽内，所述沟槽式卡箍(14)的下端卡装在第二无缝管壳(16)上设置的第二环形槽内，所述C型密封圈(15)设置在沟槽式卡箍(14)的内侧。
4.按照权利要求3所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述滤芯(12)钛材滤芯，所述第一无缝管壳(13)和第二无缝管壳(16)均为钛材无缝管壳，所述上端盖(11)和下端盖(17)均为钛材端盖，所述沟槽式卡箍(14)为钛材沟槽式卡箍，所述紧固螺栓(23)钛材紧固螺栓。
5.按照权利要求2所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述介质进料管包括进口连接头(22)、第一阀门(21)、第一连接管(20)、第一90°弯头(19)和第二连接管(18)，所述进口连接头(22)的一端与第一阀门(21)的进口端连接，所述第一阀门(21)的出口端与第一连接管(20)的一端连接，所述第一连接管(20)的另一端与第一90°弯头(19)的一端连接，所述第一90°弯头(19)的另一端与第二连接管(18)的一端连接，所述第二连接管(18)的另一端与所述介质进口连接。
6.按照权利要求5所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述介质出料管包括第三连接管(10)、第二90°弯头(9)、第四连接管(8)、第二阀门(7)和螺纹连接头(6)，所述第三连接管(10)的一端与第二90°弯头(9)的一端连接，所述第二90°弯头(9)的另一端与第四连接管(8)的一端连接，所述第四连接管(8)的另一端与第二阀门(7)的进口端连接，所述第二阀门(7)的出口端与螺纹连接头(6)的一端连接，所述螺纹连接头(6)的另一端与其中一个所述外管螺纹接头连接，所述第三连接管(10)的另一端与上端盖(11)上开设的介质出口连接。
7.按照权利要求6所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述进口连接头(22)和螺纹连接头(6)均为钛材连接头，所述第一阀门(21)和第二阀门(7)均为钛材阀门，所述第一连接管(20)、第二连接管(18)、第三连接管(10)和第四连接管(8)均为钛管，所述第一90°弯头(19)和第二90°弯头(9)均为钛材弯头。
8.按照权利要求1所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述螺旋外光管(2-1)、螺旋异型传热管(2-2)和接管(4)均为钛管，所述外管螺纹接头(3)和内管螺纹接头(5)均为钛材螺纹接头，所述底座(1)为钛材底座。
9.按照权利要求1所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述螺旋异型传热管(2-2)为外壁上均匀设置有多个方形槽(24)的螺旋管。
10.按照权利要求1所述的一种带前置过滤装置的同轴套管换热器，其特征在于：所述螺旋外光管(2-1)和螺旋异型传热管(2-2)均为螺旋盘管，所述螺旋外光管(2-1)和螺旋异型传热管(2-2)同轴心。
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