CN111678362A - 一种管束可自由浮动的石墨列管换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管束可自由浮动的石墨列管换热器，包括有直筒型筒体，直筒型筒体两端的内部各设有1个浮动管板，浮动管板的外侧设有封头，其中一端的封头上设有物料进口，另一端的封头上设有物料出口；所述浮动管板之间设有与浮动管板上的过流孔密闭导通的换热管；所述直筒型筒体的两端与对应侧的封头经筒体法兰和封头法兰连接，筒体法兰和封头法兰经螺杆连接，螺杆的两端分别设有第一调节螺母和第二调节螺母，筒体法兰和封头法兰之间设有第一O型密封圈，第一O型密封圈紧箍在浮动管板的周面上。本发明具有材料用量少、设备重量轻、制造成本低，装配难度低、密封性好，石墨零部件不易受损、使用寿命长，强度性能高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨列管换热器，特别是一种管束可自由浮动的石墨列管换热器。
背景技术
石墨制列管换热器是强腐蚀介质热交换器中的主要设备，市场需求很大，但传统的石墨制列管换热器由于设计结构不合理，在生产实践中也暴露出一些问题：
1.固定管板与石墨封头结构尺寸与石墨原材料尺寸不匹配，需要使用直径大一规格的材料制造，浪费材料，制造成本偏高。
2.固定管板与管束的垂直度、与筒体上法兰的平行度，三者需要同时保证，制造装配难度较高，密封面泄露偶有发生。
3.石墨零部件没有得到效保护，现有浮动端受外接管线制约，移动受阻，二次应力等外部动载荷最终均由石墨传热元件承受，增大了设备受损的风险。
4.固定管板与石墨换热管粘接处承受管程内压、壳层内压、浮动部分重量、壳层介质重量、管程介质重量、壳程与管程压力差、管线震动等方面的外载荷叠加作用而经常发生断裂或渗漏，存在石墨部件承受载荷大、受力状况差、设计压力小、使用寿命短、设备笨重、成本高等缺陷。
5.石墨材质封头和钢制盖板组合结构，相比较钢制衬里封头而言，制造成本偏高，强度性能偏低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种管束可自由浮动的石墨列管换热器。本发明具有材料用量少、设备重量轻、制造成本低，装配难度低、密封性好，石墨零部件不易受损、使用寿命长，强度性能高的特点。
本发明的技术方案：一种管束可自由浮动的石墨列管换热器，包括有水平放置的直筒型筒体，直筒型筒体上设有壳程蒸汽进口和壳程冷凝水出口，直筒型筒体两端的内部各设有1个浮动管板，浮动管板的外侧设有封头，浮动管板与封头和直筒型筒体的内部滑动连接，其中一端的封头上设有物料进口，另一端的封头上设有物料出口；所述浮动管板之间设有与浮动管板上的过流孔密闭导通的换热管；
所述直筒型筒体的两端与对应侧的封头经筒体法兰和封头法兰连接，筒体法兰和封头法兰经螺杆连接，螺杆的两端分别设有第一调节螺母和第二调节螺母，筒体法兰和封头法兰之间设有第一O型密封圈，第一O型密封圈紧箍在浮动管板的周面上。
前述的管束可自由浮动的石墨列管换热器，所述筒体法兰和封头法兰之间还设有压兰，所述第一O型密封圈设于压兰与封头法兰之间，压兰与筒体法兰之间设有第二O型密封圈，第二O型密封圈紧箍在浮动管板的周面上；所述螺杆穿过压兰，并在压兰靠近封头法兰一侧的螺杆上设有第三调节螺母。
前述的管束可自由浮动的石墨列管换热器，所述封头内靠近浮动管板的位置处设有环状限位板。
前述的管束可自由浮动的石墨列管换热器，所述换热管上设有折流板。
本发明的有益效果
1、本发明为一种卧式的石墨换热器，通过两端均设置内嵌的浮动管板，从而取消了传统的固定管板，相同的换热器筒体直径情况下，由于内嵌的浮动管板比固定管板的直径小，并且对管板强度要求更低，可以缩小管板的厚度，同时，本发明的结构减少了法兰片的用量；而通过管板直径和厚度的缩小以及减少法兰片的用量，极大的减小了石墨和钢材的用量，减轻了设备的重量，同时降低了换热器的生产成本。本发明换热器实际实施中，管板直径减少100mm、厚度减少1/3，石墨材料用量减少1200kg，法兰数量减少3片，钢材减少2500kg，按材料净重计算，节约材料费9.8万元，同时减少了3片法兰加工制造的人工成本。
2、本发明的浮动管板和换热管可以在筒外组装后整体装入直筒型筒体内，并且由于两侧均为浮动设计，对于管板与管束的垂直度以及与筒体上法兰的平行度的要求均有所降低，装配难度低，密封性更好，解决了传统换热器固定管板与筒体上法兰的密封隐患。
3、本发明换热器的换热管与浮动管板不受外界动载荷冲击，石墨件完全被保护在钢制的直筒型筒体中，不易受损，使用寿命更长。
4、本发明除浮动管板和换热管以外均可采用钢制衬里材料，强度性能更加可靠，成本更低。
5、本发明通过压兰的设计，当需要检修损坏的换热管时，能够保证浮动管板与直筒型筒体之间的密封性，便于检修。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明换热器单侧的局部结构示意图。
附图标记说明：1-直筒型筒体，2-壳程蒸汽进口，3-冷凝水出口，4-浮动管板，5-封头，6-物料进口，7-物料出口，8-换热管，9-筒体法兰，10-封头法兰，11-螺杆，12-第一调节螺母，13-第二调节螺母，14-压兰，15-第三调节螺母，16-第二O型密封圈，17-第一O型密封圈，18-环状限位板，19-折流板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
一种管束可自由浮动的石墨列管换热器，如附图1-2所示，包括有水平放置的直筒型筒体1，直筒型筒体1通过设于腹部的支座安装，直筒型筒体1上设有壳程蒸汽进口2和壳程冷凝水出口3，直筒型筒体1两端的内部各设有1个浮动管板4，浮动管板4的外侧设有封头5，浮动管板4与封头5和直筒型筒体1的内部滑动连接，其中一端的封头5上设有物料进口6，另一端的封头5上设有物料出口7；所述浮动管板4之间设有与浮动管板4上的过流孔密闭导通的换热管8；装配时，将换热管8与浮动管板4在外部组装完毕，然后整体插入直筒型筒体1中即可；
所述直筒型筒体1的两端与对应侧的封头5经筒体法兰9和封头法兰10连接，筒体法兰9和封头法兰10经螺杆11连接，螺杆11的两端分别设有第一调节螺母12和第二调节螺母13，筒体法兰9和封头法兰10之间设有第一O型密封圈17，第一O型密封圈17紧箍在浮动管板4的周面上；在实际工作中，直筒型筒体1与封头5组成外部的壳体，而换热管8与浮动管板4组成的换热原件可以在壳体中整体浮动，浮动过程中，由O型密封圈保证直筒型筒体1内部与封头5内部之间的密封性。
所述筒体法兰9和封头法兰10之间还设有压兰14，所述第一O型密封圈17设于压兰14与封头法兰10之间，压兰14与筒体法兰9之间设有第二O型密封圈16，第二O型密封圈16紧箍在浮动管板4的周面上；所述螺杆11穿过压兰14，并在压兰14靠近封头法兰10一侧的螺杆11上设有第三调节螺母15。安装时，先按前述的步骤将浮动管板4和换热管8装入直筒型筒体1内，然后将第二O型密封圈16装配在浮动管板4上，将压兰14压在第二O型密封圈16上，安装螺杆11后将第一调节螺母12和第三调节螺母15拧紧，然后安装封头5，并拧紧第二调节螺母13即可；检修时，只需要打开封头5即可，压兰14和第二O型密封圈16组成密封件保证直筒型筒体1内的密封性。
为了避免浮动管板4大幅度浮动，在所述封头5内靠近浮动管板4的位置处设有环状限位板18。
所述换热管8上设有折流板19，可以提高换热效果。
本发明石墨列管换热器成功应用到湖北宜化750平方石墨列管磷酸蒸发器上，使用至今未出现问题，较传统设备寿命已延长1.5倍。突破了原来“石墨列管换热器”设计中，压力不超过0.3MPa的瓶颈，石墨制列管换热器压力可以达到1.2MPa，节约了制作成本，由于石墨管束的受力状态的改善，保证了在减少部分零件的厚度的情况下也可满足设计的强度要求，减少了固定管板和浮动管板的厚度。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种管束可自由浮动的石墨列管换热器，其特征在于：包括有水平放置的直筒型筒体（1），直筒型筒体（1）上设有壳程蒸汽进口（2）和壳程冷凝水出口（3），直筒型筒体（1）两端的内部各设有1个浮动管板（4），浮动管板（4）的外侧设有封头（5），浮动管板（4）与封头（5）和直筒型筒体（1）的内部滑动连接，其中一端的封头（5）上设有物料进口（6），另一端的封头（5）上设有物料出口（7）；所述浮动管板（4）之间设有与浮动管板（4）上的过流孔密闭导通的换热管（8）；
所述直筒型筒体（1）的两端与对应侧的封头（5）经筒体法兰（9）和封头法兰（10）连接，筒体法兰（9）和封头法兰（10）经螺杆（11）连接，螺杆（11）的两端分别设有第一调节螺母（12）和第二调节螺母（13），筒体法兰（9）和封头法兰（10）之间设有第一O型密封圈（17），第一O型密封圈（17）紧箍在浮动管板（4）的周面上。
2.根据权利要求1所述的管束可自由浮动的石墨列管换热器，其特征在于：所述筒体法兰（9）和封头法兰（10）之间还设有压兰（14），所述第一O型密封圈（17）设于压兰（14）与封头法兰（10）之间，压兰（14）与筒体法兰（9）之间设有第二O型密封圈（16），第二O型密封圈（16）紧箍在浮动管板（4）的周面上；所述螺杆（11）穿过压兰（14），并在压兰（14）靠近封头法兰（10）一侧的螺杆（11）上设有第三调节螺母（15）。
3.根据权利要求1所述的管束可自由浮动的石墨列管换热器，其特征在于：所述封头（5）内靠近浮动管板（4）的位置处设有环状限位板（18）。
4.根据权利要求1所述的管束可自由浮动的石墨列管换热器，其特征在于：所述换热管（8）上设有折流板（19）。
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