CN114017760A - 一种蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于换热技术领域，公开了一种蒸汽发生器，包括换热结构以及液体输送结构，换热结构包括筒体、上管板、下管板、若干换热管以及若干栅格组件，上管板设置在筒体的上端，下管板设置在筒体的下端，若干换热管设置在上管板与下管板之间，若干栅格组件设置在筒体内，换热管穿过栅格组件，且与栅格组件之间存在间隙，液体输送结构包括进液组件以及出液组件，进液组件与筒体靠近下管板一侧的侧壁连通，出液组件与筒体靠近上管板一侧的侧壁连通，进液组件流入的介质经过间隙从出液组件流出。本发明提供的蒸汽发生器，介质在壳程为纵向流动，壳程压降较小，而且流动方向基本不发生变化，减小由于介质横向流动而诱发的管束振动。
Description
技术领域
本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种蒸汽发生器。
背景技术
目前，换热器广泛应用于石油、化工、冶金、电力、机械等行业，通过换热器实现高低温流体之间的热量交换，从而达到加热冷流体或冷却热流体的目的。
立式管壳换热器是应用最广泛的一种蒸汽发生器形式，该类型蒸汽发生器工作时冷热流体分别在管程或壳程中流动，实现间接热交换。蒸汽发生器工作过程中在换热管外存在复杂的流场，往往会引起换热管束的振动。微弱的振动可以强化传热，对设备影响较小，但当管束振动较大时，则会造成换热管开焊、开裂、泄露、脱落，应力疲劳失效，材料缺陷扩大等，蒸汽发生器使用寿命下降。
现有技术中的换热管与前支撑板和后支撑板是垂直的，通过设置管板、挡板、折流板及管束的配合结构，从而在换热管外形成较为合理的流场，减弱管束振动。但是，现有的蒸汽发生器壳程介质的流动方向是变化的，因此壳程的压降较大，而且介质横向流动会诱发换热管振动。
因此，亟需一种蒸汽发生器，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒸汽发生器，介质在壳程为纵向流动，壳程压降较小，而且流动方向基本不发生变化，减小由于介质横向流动而诱发的管束振动。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种蒸汽发生器，包括：
换热结构，所述换热结构包括筒体、上管板、下管板、若干换热管以及若干栅格组件，所述上管板设置在所述筒体的上端，所述下管板设置在所述筒体的下端，若干所述换热管设置在所述上管板与所述下管板之间，若干所述栅格组件设置在所述筒体内，所述换热管穿过所述栅格组件，且与所述栅格组件之间存在间隙；
液体输送结构，所述液体输送结构包括进液组件以及出液组件，所述进液组件与所述筒体靠近所述下管板一侧的侧壁连通，所述出液组件与所述筒体靠近所述上管板一侧的侧壁连通，所述进液组件流入的介质经过所述间隙从所述出液组件流出。
作为优选，所述进液组件包括第一环形集箱、进液通道以及若干进液管，所述进液通道与所述第一环形集箱连通，若干所述进液管的一端与所述第一环形集箱连通，另一端与所述筒体靠近所述下管板一侧的侧壁连通；
所述出液组件包括第二环形集箱、出液通道以及若干出液管，所述出液通道与所述第二环形集箱连通，若干所述出液管的一端与所述第二环形集箱连通，另一端与所述筒体靠近所述上管板一侧的侧壁连通。
作为优选，所述第一环形集箱包括至少两个第一环管，所述第一环管的相对两端设置有第一封头，每个所述第一环管与一部分所述进液管连通，且每个所述第一环管与所述进液通道连通；
所述第二环形集箱包括至少两个第二环管，所述第二环管的相对两端设置有第二封头，每个所述第二环管与一部分所述出液管连通，且每个所述第二环管与所述出液通道连通。
作为优选，所述第一环管上设置有排净口。
作为优选，所述出液管的一端设置有弯头，所述出液管通过所述弯头与所述第二环管连通。
作为优选，所述栅格组件包括若干扁钢条，所述扁钢条上开设有插接槽，若干所述扁钢条依次交叉设置形成若干菱形通道，相邻的两个所述扁钢条插接后形成的尖角处焊有导流板，一个所述换热管穿过一个所述菱形通道，所述栅格组件的上端和/或下端设置有盖板，所述栅格组件的外侧设置有支撑板。
作为优选，所述换热结构还包括若干拉杆，至少一个所述菱形通道内嵌设有菱形块，所述菱形块上开设有通孔，所述拉杆穿设在所述通孔内，所述拉杆的一端设置有外螺纹，另一端开设有螺纹孔，相邻两个所述栅格组件之间的所述拉杆通过螺纹连接。
作为优选，所述上管板开设有若干排气通道，所述排气通道被配置为将所述筒体内的气体排出；
所述下管板开设有若干排污通道，所述排污通道被配置为将所述筒体内的污垢排出。
作为优选，所述筒体内靠近所述进液组件的一端间隔设置有防冲板。
作为优选，所述筒体内靠近所述出液组件的一端设置有环板，所述环板上设置有堰板，所述堰板与所述出液组件间隔设置，所述堰板与所述上管板之间形成流道。
本发明的有益效果：
本发明提供的蒸汽发生器，通过在筒体设置栅格组件，换热管穿过栅格组件，而且换热管与栅格组件之间存在间隙。介质通过进液组件进入筒体内，筒体内的介质通过间隙进行纵向流动，由于介质流动为纵向流动，壳程的压降较小，壳程几乎不存在换热死区，而且流动方向基本不发生变化，减小介质横向流动而诱发的换热管振动，同时，介质通过栅格组件与换热管之间的间隙时，由于介质流动面积突然减小，介质流速增大并产生扰动，这些扰动使得换热管表面的边界层厚度减薄，在一定程度上提高了换热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的蒸汽发生器的结构示意图；
图2是本发明中进液组件的结构示意图；
图3是本发明中出液组件的结构示意图；
图4是图3中A处的截面图；
图5是本发明中扁钢条的结构示意图；
图6是本发明中栅格组件的结构示意图一；
图7是本发明中栅格组件的结构示意图二；
图8是本发明中拉杆的结构示意图；
图9是本发明中排气通道的结构示意图；
图10是本发明中排污通道的结构示意图。
图中：
100、换热结构；101、筒体；102、上管板；1021、排气通道；103、下管板；1031、排污通道；104、换热管；105、栅格组件；1051、扁钢条；10511、插接槽；1052、菱形通道；1053、盖板；1054、支撑板；1055、菱形块；10551、通孔；1056、导流板；106、间隙；107、拉杆；1071、外螺纹；1072、螺纹孔；108、定距管；109、防冲板；1091、筋板；110、环板；111、堰板；112、流道；
200、液体输送结构；201、进液组件；2011、第一环形集箱；20111、第一环管；20112、第一封头；2012、进液通道；2013、进液管；2014、排净口；202、出液组件；2021、第二环形集箱；20211、第二环管；20212、第二封头；2022、出液通道；2023、出液管；2024、弯头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1至图10所示，本实施例提供了一种蒸汽发生器，包括换热结构100以及液体输送结构200，其中，换热结构100包括筒体101、上管板102、下管板103、若干换热管104以及若干栅格组件105，上管板102设置在所述筒体101的上端，下管板103设置在筒体101的下端，若干换热管104设置在上管板102与下管板103之间，换热管104的两端分别穿出上管板102和下管板103，若干栅格组件105设置在筒体101内，换热管104穿过栅格组件105设置，而且换热管104与栅格组件105之间存在间隙106，进入筒体101的介质通过间隙106流过每个栅格组件105并与换热管104进行换热；液体输送结构200包括进液组件201以及出液组件202，进液组件201与筒体101靠近下管板103一侧的侧壁连通，出液组件202与筒体101靠近上管板102一侧的侧壁连通，进液组件201用于介质流入筒体101内，出液组件202用于筒体101内的介质流出，通过进液组件201流入筒体101内的介质经过间隙106进行流动，介质与换热管104之间进行换热，然后从出液组件202流出。
本实施例提供的蒸汽发生器，通过在筒体101设置栅格组件105，换热管104穿过栅格组件105，而且换热管104与栅格组件105之间存在间隙106。介质通过进液组件201进入筒体101内，筒体101内的介质通过间隙106进行纵向流动，由于介质流动为纵向流动，壳程的压降较小，壳程几乎不存在换热死区，而且流动方向基本不发生变化，减小介质横向流动而诱发的换热管104振动，同时，介质通过栅格组件105与换热管104之间的间隙106时，由于介质流动面积突然减小，介质流速增大并产生扰动，这些扰动使得换热管104表面的边界层厚度减薄，在一定程度上提高了换热效率。
本实施例中的进液组件201包括第一环形集箱2011、进液通道2012以及若干进液管2013，进液通道2012与第一环形集箱2011连通，若干进液管2013的一端与第一环形集箱2011连通，若干进液管2013的另一端与筒体101靠近下管板103一侧的侧壁连通。由于进液通道2012介质流量大，如果设置进液管2013较少，则需进液管2013的直径较大，产生的进液管2013管口载荷较大，通过上述结构，能够避免采用大直径进液管2013，从而避免对筒体101的削弱，而且能够减小由于进液管2013管口过大而产生的局部载荷。
具体地，第一环形集箱2011包括至少两个第一环管20111，第一环管20111的相对两端设置有第一封头20112，每个第一环管20111与一部分进液管2013连通，而且每个第一环管20111与进液通道2012连通。通过上述结构，便于对第一环管20111进行安装，而且当第一环管20111或者进液管2013堵塞时，对相应位置的第一环管20111或者进液管2013进行更换即可，后期维护简便，节省维护成本。作为优选的技术方案，进液通道2012与第一环管20111的中间段连通，使得进液通道2012进入第一环管20111内的介质更加均匀；进液管2013均匀间隔地与第一环管20111连通，使得进液管2013进入筒体101内的介质更加均匀。
可选地，第一环管20111上设置有排净口2014。通过设置排净口2014，方便对第一环管20111内的污垢进行排放，避免第一环管20111内污垢堆积造成堵塞，保证蒸汽发生器的平稳运行。作为优选的技术方案，排净口2014位于第一环管20111的下方，排污更彻底。
本实施例中的出液组件202包括第二环形集箱2021、出液通道2022以及若干出液管2023，出液通道2022与第二环形集箱2021连通，若干出液管2023的一端与第二环形集箱2021连通，若干出液管2023的另一端与筒体101靠近上管板102一侧的侧壁连通。由于出液通道2022介质流量大，如果设置出液管2023较少，则需出液管2023的直径较大，产生的出液管2023管口载荷较大，通过上述结构，能够避免采用大直径出液管2023，从而避免对筒体101的削弱，而且能够减小由于出液管2023管口过大而产生的局部载荷。
具体地，第二环形集箱2021包括至少两个第二环管20211，第二环管20211的相对两端设置有第二封头20212，每个第二环管20211与一部分出液管2023连通，而且每个第二环管20211与出液通道2022连通。通过上述结构，便于对第二环管20211进行安装，而且当第二环管20211或者出液管2023堵塞时，对相应位置的第二环管20211或者出液管2023进行更换即可，后期维护简便，节省维护成本。作为优选的技术方案，出液通道2022与第二环管20211的中间段连通，使得第二环管20211内的介质通过出液通道2022流出更加均匀；出液管2023均匀间隔地与第二环管20211连通，使得筒体101内的介质进入出液管2023更加均匀。
可选地，出液管2023的一端设置有弯头2024，出液管2023通过弯头2024与第二环管20211连通。通过设置弯头2024，能够降低经过出液管2023流出的介质的气体阻力，使得介质流出更加顺畅。作为优选的技术方案，弯头2024的一端设置在第二环管20211的下方，使气体更易排出，阻力较小，同时介质流动产生的压降较小。
本实施例中的栅格组件105包括若干扁钢条1051，扁钢条1051上开设有插接槽10511，若干扁钢条1051通过插接槽10511依次交叉设置形成菱形通道1052，一个换热管104穿过一个菱形通道1052，换热管104与菱形通道1052之间形成间隙106，栅格组件105的上端和/或下端设置有盖板1053，栅格组件105的外侧设置有支撑板1054。通过上述结构，栅格组件105便于拆装，而且栅格组件105的结构强度得到增强。作为优选的技术方案，相邻的两个扁钢条1051插接后形成的尖角处焊有导流板1056，即相邻的两个扁钢条1051之间设置有导流板1056，通过设置导流板1056能够进一步增强栅格组件105的结构强度，而且能够控制流体在栅格组件105间的流速，由于在栅格组件105的流通面积缩小，流体经过栅格组件105后湍流程度增加，通过增强流体湍动，可以提高传热效果，传热系数可以提高30％以上。
可选地，换热结构100还包括若干拉杆107，至少一个菱形通道1052内嵌设有菱形块1055，菱形块1055上开设有通孔10551，拉杆107穿设在通孔10551内，拉杆107的一端设置有外螺纹1071，拉杆107的另一端开设有螺纹孔1072，外螺纹1071与螺纹孔1072之间螺纹配合，相邻两个菱形块1055之间的拉杆107通过螺纹连接。通过上述结构，能够提高栅格组件105在筒体101内的稳定性，而且便于对拉杆107进行拆装。作为优选的技术方案，相邻两个菱形块1055之间抵接有定距管108，拉杆107穿设在定距管108内，定距管108能够保证相邻两个栅格组件105之间的距离，又能够提高栅格组件105的稳定性。
本实施例中的上管板102开设有若干排气通道1021，排气通道1021能够将筒体101内的气体排出，通过上述结构，能够使壳程气体从上管板102最高点排出。作为优选的技术方案，排气通道1021呈L型，排气通道1021的一端连通筒体101内，排气通道1021的另一端连通上管板102的外侧壁。
本实施例中的下管板103开设有若干排污通道1031，排污通道1031能够将筒体101内的污垢排出，通过上述结构，能够使壳程污垢从下管板103排出，避免壳程内污垢堆积。作为优选的技术方案，排污通道1031呈L型，排污通道1031的一端连通筒体101内，排污通道1031的另一端连通下管板103的外侧壁。
本实施例中筒体101内靠近进液组件201的一端间隔设置有防冲板109，通过设置防冲板109，经过进液管2013进入筒体101内的介质被防冲板109缓冲，避免介质长期对筒体101进行冲击而造成筒体101损坏。作为优选的技术方案，防冲板109呈环型，能够对每个进液管2013进入筒体101内的介质进行缓冲，当然，在其它实施例中，防冲板109的形状也可以根据使用需求具体选择。作为另一个优选的技术方案，防冲板109设置有若干筋板1091，筋板1091与筒体101的内壁连接，通过设置筋板1091，能够提高防冲板109的结构强度。
本实施例中筒体101内靠近出液组件202的一端设置有环板110，环板110上设置有堰板111，堰板111与出液组件202间隔设置，堰板111与上管板102之间形成流道112。由于管程温度较高，管程与壳程温差大，通过上述结构，使得壳程内的介质必须经过堰板111与上管板102之间的流道112才能经过出液管2023流出筒体101，介质流经流道112时与上管板102进行换热，以此降低上管板102温度，实现对上管板102的散热需求。示例性地，堰板111与上管板102之间的流道112的流通面积为S1，堰板111与筒体101之间的流动通道的流通面积为S2，若干出液管2023的流通面积之和为S3，使得S1≈0.8×S2，S2≤S3。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蒸汽发生器，其特征在于，包括：
换热结构(100)，所述换热结构(100)包括筒体(101)、上管板(102)、下管板(103)、若干换热管(104)以及若干栅格组件(105)，所述上管板(102)设置在所述筒体(101)的上端，所述下管板(103)设置在所述筒体(101)的下端，若干所述换热管(104)设置在所述上管板(102)与所述下管板(103)之间，若干所述栅格组件(105)设置在所述筒体(101)内，所述换热管(104)穿过所述栅格组件(105)，且与所述栅格组件(105)之间存在间隙(106)；
液体输送结构(200)，所述液体输送结构(200)包括进液组件(201)以及出液组件(202)，所述进液组件(201)与所述筒体(101)靠近所述下管板(103)一侧的侧壁连通，所述出液组件(202)与所述筒体(101)靠近所述上管板(102)一侧的侧壁连通，所述进液组件(201)流入的介质经过所述间隙(106)从所述出液组件(202)流出。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述进液组件(201)包括第一环形集箱(2011)、进液通道(2012)以及若干进液管(2013)，所述进液通道(2012)与所述第一环形集箱(2011)连通，若干所述进液管(2013)的一端与所述第一环形集箱(2011)连通，另一端与所述筒体(101)靠近所述下管板(103)一侧的侧壁连通；
所述出液组件(202)包括第二环形集箱(2021)、出液通道(2022)以及若干出液管(2023)，所述出液通道(2022)与所述第二环形集箱(2021)连通，若干所述出液管(2023)的一端与所述第二环形集箱(2021)连通，另一端与所述筒体(101)靠近所述上管板(102)一侧的侧壁连通。
3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述第一环形集箱(2011)包括至少两个第一环管(20111)，所述第一环管(20111)的相对两端设置有第一封头(20112)，每个所述第一环管(20111)与一部分所述进液管(2013)连通，且每个所述第一环管(20111)与所述进液通道(2012)连通；
所述第二环形集箱(2021)包括至少两个第二环管(20211)，所述第二环管(20211)的相对两端设置有第二封头(20212)，每个所述第二环管(20211)与一部分所述出液管(2023)连通，且每个所述第二环管(20211)与所述出液通道(2022)连通。
4.根据权利要求3所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述第一环管(20111)上设置有排净口(2014)。
5.根据权利要求3所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述出液管(2023)的一端设置有弯头(2024)，所述出液管(2023)通过所述弯头(2024)与所述第二环管(20211)连通。
6.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述栅格组件(105)包括若干扁钢条(1051)，所述扁钢条(1051)上开设有插接槽(10511)，若干所述扁钢条(1051)依次交叉设置形成若干菱形通道(1052)，相邻的两个所述扁钢条(1051)插接后形成的尖角处焊有导流板(1056)，一个所述换热管(104)穿过一个所述菱形通道(1052)，所述栅格组件(105)的上端和/或下端设置有盖板(1053)，所述栅格组件(105)的外侧设置有支撑板(1054)。
7.根据权利要求6所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述换热结构(100)还包括若干拉杆(107)，至少一个所述菱形通道(1052)内嵌设有菱形块(1055)，所述菱形块(1055)上开设有通孔(10551)，所述拉杆(107)穿设在所述通孔(10551)内，所述拉杆(107)的一端设置有外螺纹(1071)，另一端开设有螺纹孔(1072)，相邻两个所述栅格组件(105)之间的所述拉杆(107)通过螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述上管板(102)开设有若干排气通道(1021)，所述排气通道(1021)被配置为将所述筒体(101)内的气体排出；
所述下管板(103)开设有若干排污通道(1031)，所述排污通道(1031)被配置为将所述筒体(101)内的污垢排出。
9.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述筒体(101)内靠近所述进液组件(201)的一端间隔设置有防冲板(109)。
10.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述筒体(101)内靠近所述出液组件(202)的一端设置有环板(110)，所述环板(110)上设置有堰板(111)，所述堰板(111)与所述出液组件(202)间隔设置，所述堰板(111)与所述上管板(102)之间形成流道(112)。
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