CN114076527B - 流化床换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工领域，公开了一种流化床换热器，包括管壳式的换热器本体，该换热器本体包括上游管箱、下游管箱、传热管束以及颗粒均布模块，该颗粒均布模块位于上游管箱内且包括模块壳体和位于模块壳体内的多个分布盘，多个分布盘沿上游至下游方向依次间隔设置且能够逐级均匀分散流经的液固混合物中的固体颗粒物。在本发明中，颗粒均布模块的多个分布盘能够沿上游至下游方向对液固混合物中的固体颗粒物进行逐级均匀分散，被均匀分散的固体颗粒物在流经传热管束时能够对其管壁不断冲刷，使污垢不易粘附积聚，始终保证较高的传热系数，从而在长周期运行下始终保证较高的换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地，涉及一种流化床换热器。
背景技术
现有的管壳式换热器被广泛应用于石油化工等各个领域，但在经过长时间运行后，换热器管壁上会出现较为明显的结垢现象，导致传热系数大大降低，从而严重影响换热效率，若不定期清理，换热器将无法继续正常使用，运行周期大大缩短。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种流化床换热器，能够有效减少传热管束的管壁上的结垢，以在长周期运行下始终保证较高的换热效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种流化床换热器，所述流化床换热器包括管壳式的换热器本体，所述换热器本体包括：
上游管箱，用于将液固混合物引入所述换热器本体内；
下游管箱，用于将液固混合物引出所述换热器本体外；
传热管束，所述传热管束的上游端连接所述上游管箱且下游端连接所述下游管箱；以及
颗粒均布模块，位于所述上游管箱内且包括模块壳体和位于所述模块壳体内的多个分布盘，多个所述分布盘沿上游至下游方向依次间隔设置且能够逐级均匀分散流经的液固混合物中的固体颗粒物。
可选地，所述模块壳体呈圆锥筒状且外径沿上游至下游方向递增，所述模块壳体的上游端形成有与所述上游管箱的管箱入口连通的壳体入口，多个所述分布盘沿所述模块壳体的中心轴线方向依次平行间隔设置，所述分布盘的周壁呈圆环状并抵接于所述模块壳体的内周壁。
可选地，沿所述模块壳体的中心轴线方向，所述模块壳体的壳体长度为所述上游管箱的管箱长度的0.7倍～0.9倍。
可选地，所述分布盘包括环形外框、与所述环形外框同心设置的中心圆盘以及位于所述环形外框与所述中心圆盘之间的环形间隔区域内的多个直板件；
其中，所述中心圆盘设有多个圆盘通孔，多个所述直板件将所述环形间隔区域划分为用于供液固混合物通过的多个流通区域，位于相对下游的所述分布盘中的直板件数量不小于位于相对上游的所述分布盘中的直板件数量，并且位于相对下游的所述分布盘中的流通区域数量不小于位于相对上游的所述分布盘中的流通区域数量。
可选地，所述分布盘包括位于最上游的初级分布盘和位于所述初级分布盘的下游的多个次级分布盘，所述初级分布盘包括一个第一直板件组，各个所述次级分布盘均包括一个所述第一直板件组和至少一个第二直板件组；
其中，在所述第一直板件组中，所述直板件的数量为四个且四个所述直板件布置成十字形，各个所述直板件均沿径向延伸且径向两端分别连接至所述环形外框和所述中心圆盘；在所述第二直板件组中，所述直板件的数量为四个且四个所述直板件布置成正方形，所述第二直板件组中的所述直板件的两端分别连接所述第一直板件组中的相邻两个所述直板件；以及
在所述第二直板件组的数量不小于两个的所述次级分布盘中，不同的所述第二直板件组所布置成的正方形的大小不同，并且多个所述第二直板件组同心布置。
可选地，所述分布盘包括作为所述初级分布盘的粗分布盘以及作为所述次级分布盘且沿上游至下游方向间隔设置的中分布盘和细分布盘。
可选地，在所述粗分布盘中，所述环形外框的内环直径为外环直径的0.85倍～0.95倍，所述中心圆盘的直径为所述环形外框的外环直径的0.2倍～0.4倍，多个所述圆盘通孔的开孔率为35％～50％，所述圆盘通孔的当量直径为所述固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，所述直板件的板宽为所述中心圆盘的直径的0.15倍～0.25倍；
和/或，在所述中分布盘中，所述环形外框的内环直径为外环直径的0.8倍～0.95倍，所述中心圆盘的直径为所述环形外框的外环直径的0.25倍～0.45倍，多个所述圆盘通孔的开孔率为40％～55％，所述圆盘通孔的当量直径为所述固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，所述直板件的板宽为所述中心圆盘的直径的0.1倍～0.2倍；
和/或，在所述细分布盘中，所述环形外框的内环直径为外环直径的0.75倍～0.95倍，所述中心圆盘的直径为所述环形外框的外环直径的0.3倍～0.5倍，多个所述圆盘通孔的开孔率为45％～60％，所述圆盘通孔的当量直径为所述固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，所述直板件的板宽为所述中心圆盘的直径的0.1倍～0.15倍。
可选地，相对远离所述中心圆盘的圆心的所述圆盘通孔的开孔面积不小于相对靠近所述中心圆盘的圆心的所述圆盘通孔的开孔面积；
和/或，所述圆盘通孔呈圆形、三角形或正方形；
和/或，所述中心圆盘呈平面状、凹面状或凸面状。
可选地，多个所述分布盘沿所述模块壳体的中心轴线方向依次等间隔设置。
可选地，所述颗粒均布模块设置为能够围绕所述模块壳体的中心轴线旋转。
可选地，所述颗粒均布模块的转速范围为10r/min～30r/min。
可选地，所述流化床换热器还包括液固分离器、固体颗粒储存器、液体储存器和液体循环泵，所述下游管箱、所述液固分离器、所述固体颗粒储存器通过管路依次连接，所述液固分离器、所述液体储存器、所述液体循环泵通过管路依次连接，所述固体颗粒储存器的输出管路与所述液体循环泵的输出管路均连接至所述上游管箱的输入管路。
在本发明的流化床换热器中，颗粒均布模块的多个分布盘能够沿上游至下游方向对液固混合物中的固体颗粒物进行逐级均匀分散，被均匀分散的固体颗粒物在流经传热管束时能够对其管壁不断冲刷，使污垢不易粘附积聚，始终保证较高的传热系数，从而在长周期运行下始终保证较高的换热效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的具体实施方式中的流化床换热器的示意图；
图2为本发明的具体实施方式中的颗粒均布模块的示意图；
图3为图2中的颗粒均布模块的另一角度的示意图；
图4为本发明的具体实施方式中的粗分布盘的示意图；
图5为本发明的具体实施方式中的中分布盘的示意图；
图6为本发明的具体实施方式中的细分布盘的示意图；
图7为本发明的具体实施方式中的一种中心圆盘的示意图，图中的中心圆盘设有圆形的圆盘通孔；
图8为本发明的具体实施方式中的另一中心圆盘的示意图，图中的中心圆盘设有正方形的圆盘通孔；
图9为本发明的具体实施方式中的另一中心圆盘的示意图，图中的中心圆盘设有三角形的圆盘通孔；
图10为本发明的具体实施方式中呈平面状的中心圆盘的示意图；
图11至图14为本发明的具体实施方式中呈凹面状或凸面状的多个中心圆盘的示意图。
附图标记说明：
100 流化床换热器
1 换热器本体 2 液固分离器
3 固体颗粒储存器 4 液体储存器
5 液体循环泵
11 上游管箱 12 下游管箱
13 传热管束 14 颗粒均布模块
141 模块壳体 142 环形外框
143 中心圆盘 144 直板件
145 粗分布盘 146 中分布盘
147 细分布盘
141a 壳体入口 143a 圆盘通孔
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明示例性实施例提供了一种流化床换热器100，该流化床换热器100包括管壳式的换热器本体1，该换热器本体1包括上游管箱11、下游管箱12、传热管束13和颗粒均布模块14。其中，上游管箱11用于将液固混合物引入换热器本体1内，该上游管箱11可设置为呈半圆筒状，其直径可设置为400mm～700mm且沿上下游方向的管箱长度可设置为传热管束的长度的0.4倍～0.6倍。下游管箱12用于将液固混合物引出换热器本体1外。传热管束13的上游端连接上游管箱11且下游端连接下游管箱12。颗粒均布模块14位于上游管箱11内且包括模块壳体141和位于模块壳体141内的多个分布盘，多个分布盘沿上游至下游方向依次间隔设置，液固混合物在流入上游管箱11后依次流经多个分布盘，使得其中的固体颗粒物被多个分布盘逐级均匀分散。
可见，在液固混合物流入传热管束13前，其中的固体颗粒物能够被颗粒均布模块14充分均匀分散，被均匀分散的固体颗粒物在流经传热管束13时能够对其管壁不断冲刷，使污垢不易粘附积聚，始终保证较高的传热系数，从而使换热器在长周期运行下始终保证较高的换热效率。
参照图2和图3，可将模块壳体141设置为呈圆锥筒状且外径沿上游至下游方向递增，模块壳体141的上游端形成有与上游管箱11的管箱入口(用于连接换热器本体1外的管路以引入液固混合物)连通的壳体入口141a。
可选地，壳体入口141a与上游管箱11的管箱入口连接且内径相同，当上游管箱11设置为呈半圆筒状时，模块壳体141的位于下游端的壳体出口的内径略小于上游管箱11的内径，模块壳体141的厚度为0.5cm～2cm。
此外，液固混合物在模块壳体141内的流动时间不能太短，否则可能无法保证固体颗粒物被充分均匀分散。为此，在沿模块壳体141的中心轴线方向上，可将模块壳体141的壳体长度设置为上游管箱11的管箱长度的0.7倍～0.9倍，以限定模块壳体141具有较长的壳体长度。
由上述可知，液固混合物可依次通过上游管箱11的管箱入口和壳体入口141a流入模块壳体141内，以先将固体颗粒物集中起来，在流动过程中，随着模块壳体141的外径增大，固体颗粒物可在更大的径向范围内均匀分散，保证传热管束中位于较外侧的管路也能流入足够多的固体颗粒物，从而保证对各个管路的冲刷效果。
此外，可将多个分布盘沿模块壳体141的中心轴线方向依次平行间隔设置，且进一步地，还可将多个分布盘设置为沿模块壳体141的中心轴线方向依次等间隔设置。再者，可将分布盘的周壁设置为呈圆环状且抵接于模块壳体141的内周壁，以避免部分固体颗粒物在未被均匀分散的情况下即通过分布盘与模块壳体141的内周壁之间的间隙进入下游。
为进一步提高固体颗粒物的均布效果，可将颗粒均布模块14设置为能够围绕模块壳体141的中心轴线旋转。例如，可将颗粒均布模块14的转速范围设置为10r/min～30r/min。
参照图4至图6，在将分布盘的周壁设置为呈圆环状的情况下，分布盘可包括环形外框142、与环形外框142同心设置的中心圆盘143以及位于环形外框142与中心圆盘143之间的环形间隔区域内的多个直板件144。
其中，中心圆盘143设有多个圆盘通孔143a，多个圆盘通孔143a优选设置为均匀分布，相对远离中心圆盘143的圆心的圆盘通孔143a的开孔面积可设置为不小于相对靠近中心圆盘143的圆心的圆盘通孔143a的开孔面积。参照图7至图9，圆盘通孔143a可设置为圆形、正方形或三角形，参照图10至图14，中心圆盘143可设置为呈平面状、凹面状或凸面状。
此外，多个直板件144将环形间隔区域划分为用于供液固混合物通过的多个流通区域，位于相对下游的分布盘中的直板件数量不小于位于相对上游的分布盘中的直板件数量，并且位于相对下游的分布盘中的流通区域数量不小于位于相对上游的分布盘中的流通区域数量。划分出的流通区域数量越多，意味着该分布盘越能准确地将固体颗粒物分布至相应的区域，因此越能保证固体颗粒物的均匀分布效果。
进一步地，分布盘可包括位于最上游的初级分布盘和位于初级分布盘的下游的多个次级分布盘，初级分布盘包括一个第一直板件组，各个次级分布盘均包括一个第一直板件组和至少一个第二直板件组。
其中，在第一直板件组中，直板件144的数量为四个且四个直板件144布置成十字形，各个直板件144均沿径向延伸且径向两端分别连接至环形外框142和中心圆盘143。在第二直板件组中，直板件144的数量为四个且四个直板件144布置成正方形，第二直板件组中的直板件144的两端分别连接第一直板件组中的相邻两个直板件144。在第二直板件组的数量不小于两个的次级分布盘中，不同的第二直板件组所布置成的正方形的大小不同，并且多个第二直板件组同心布置。
例如，参照图1至图6，分布盘可包括作为初级分布盘的粗分布盘145以及作为次级分布盘且沿上游至下游方向间隔设置的中分布盘146和细分布盘147。其中，粗分布盘145设有一个第一直板件组，中分布盘146设有一个第一直板件组和一个第二直板件组，细分布盘147设有一个第一直板件组和同心布置的两个第二直板件组。
下面以设有粗分布盘145、中分布盘146和细分布盘147的颗粒均布模块14为例进一步描述本示例实施例。
首先，粗分布盘145、中分布盘146和细分布盘147沿模块壳体141的中心轴线方向依次等间隔设置，更具体地，沿模块壳体141的中心轴线方向，粗分布盘145和中分布盘146分别位于模块壳体141的壳体长度的1/3处和2/3处，细分布盘147位于模块壳体141的下游端。
在粗分布盘145中，环形外框142的内环直径为外环直径的0.85倍～0.95倍，环形外框142的厚度为2cm～5cm。中心圆盘143的直径为环形外框142的外环直径的0.2倍～0.4倍，中心圆盘143的厚度为2cm～5cm，多个圆盘通孔143a在中心圆盘143上的开孔率为35％～50％，圆盘通孔143a的当量直径为固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，直板件144的板宽为中心圆盘143的直径的0.15倍～0.25倍。直板件144的厚度为1cm～4cm。
在中分布盘146中，第二直板件组中的各个直板件144的两端均连接至第一直板件组中相邻的两个直板件144的1/2长度处。并且，环形外框142的内环直径为外环直径的0.8倍～0.95倍，环形外框142的厚度为2cm～5cm。中心圆盘143的直径为环形外框142的外环直径的0.25倍～0.45倍，中心圆盘143的厚度为2cm～5cm，多个圆盘通孔143a在中心圆盘143上的开孔率为40％～55％，圆盘通孔143a的当量直径为固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍。直板件144的板宽为中心圆盘143的直径的0.1倍～0.2倍。直板件144的厚度为1cm～4cm。
在细分布盘147中，所围成的正方形区域较小的第二直板件组中的各个直板件144的两端均连接至第一直板件组中相邻的两个直板件144的1/2长度处，所围成的正方形区域较大的第二直板件组中的各个直板件144的两端均连接至第一直板件组中相邻的两个直板件144的径向外端。并且，环形外框142的内环直径为外环直径的0.75倍～0.95倍，环形外框142的厚度为2cm～5cm。中心圆盘143的直径为环形外框142的外环直径的0.3倍～0.5倍，中心圆盘143的厚度为2cm～5cm，多个圆盘通孔143a在中心圆盘143上的开孔率为45％～60％，圆盘通孔143a的当量直径为固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，直板件144的板宽为中心圆盘143的直径的0.1倍～0.15倍。直板件144的厚度为1cm～4cm。
对于在流化床换热器100中流动的液固混合物，其中的固体颗粒物可以是惰性固体颗粒物，该惰性固体颗粒物的堆密度大于流通液体的密度，且不与所用场合的使用介质发生反应，优选为硅酸锆珠、刚玉球、瓷球、钢球、工程塑料中的一种或多种。此外，惰性固体颗粒物的平均直径为2mm～4.5mm，且在流化床换热器内的平均体积固含率为3％～8％。
参照图1，本示例性实施例中的流化床换热器还可包括液固分离器2(例如，液固分离器2为重力沉降式或者水力旋流器等)、固体颗粒储存器3、液体储存器4和液体循环泵5。其中，下游管箱12的输出管路连通至液固分离器2，液固分离器2包括第一输出管路和第二输出管路，第一输出管路连通至固体颗粒储存器3，第二输出管路连通至液体储存器4，液体储存器4的输出管路连通至液体循环泵5，固体颗粒储存器3的输出管路与液体循环泵5的输出管路均连接至上游管箱11的输入管路。
例如，当换热器本体1的管程(传热管束13)循环原油且壳程循环冷却水时，在液体循环泵5的作用下，原油从液体储存器4输出(原油的流速范围可设置为1.5m/s～4.5m/s)，以与从固体颗粒储存器3输出的惰性固体颗粒物混合成液固混合物后输入上游管箱11。然后，液固混合物被颗粒均布模块14均匀分散后流入传热管束13内，在管内原油与壳程中的冷却水换热的过程中，惰性固体颗粒物不断冲刷管壁，使污垢难于粘附积聚。完成换热后的液固混合物经下游管箱12输出至液固分离器2，在液固分离器2的分离作用下，惰性固体颗粒物从液固分离器2的第一输出管路输出至固体颗粒储存器3，原油从液固分离器2的第二输出管路输出至液体储存器4，从而完成一次循环流化换热过程。
下面通过若干实施例和对比例以进一步体现本发明带来的技术效果。
实施例1
采用图1所示的流化床换热器100(沿竖向摆置)，应用于某厂的常减压装置的顶部换热器。
其中，该流化床换热器100的传热管束13包括256根换热器列管，每根列管的管长为1200mm且管径为Φ25×2.5mm，管束整体呈正方形排列。上游管箱11的高度为600mm且宽度为700mm。
固体颗粒物为刚玉球且平均粒径为3mm，固体颗粒物在流化床换热器100内的平均体积固含率为3.5％。液相为原油且流速为3m/s。
模块壳体141的厚度为1.5cm且高度为500mm，旋转速度为25r/min。
粗分布盘145的中心圆盘143呈平面状且直径为80mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为40％，孔的当量直径为10mm，直板件144的宽度为20mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为4cm。
中分布盘146的中心圆盘143呈上凸形(参照图11)且直径为150mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为50％，孔的当量直径为11mm，直板件144的宽度为20mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
细分布盘147的中心圆盘143呈上凸形(参照图11)且直径为240mm，圆盘通孔143a呈正方形且开孔率为60％，孔的当量直径为12mm，直板件144的宽度为30mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为4cm。
液固分离器2为重力沉降式。
固体颗粒储存器3的输出管路的管径为120mm。
在上述结构下，流化床换热器100连续运行180天后传热系数为原来的96％。
实施例2
采用图1所示的流化床换热器100(沿竖向摆置)，应用于某厂的常减压装置的顶部换热器。
其中，该流化床换热器100的传热管束13包括256根换热器列管，每根列管的管长为1200mm且管径为Φ25×2.5mm，管束整体呈正方形排列。上游管箱11的高度为600mm且宽度为700mm。
固体颗粒物为硅酸锆且平均粒径3.5mm，固体颗粒在该流化床换热器100内的平均体积固含率为4％。液相为原油且流速为3m/s。
模块壳体141的厚度为2cm且高度为540mm，旋转速度为20r/min。
粗分布盘145的中心圆盘143呈凹透形(参照图14)且直径为60mm，圆盘通孔143a呈三角形且开孔率为45％，孔的当量直径为13mm，直板件144的宽度为10mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为2cm。
中分布盘146的中心圆盘143呈下凸形(参照图12)且直径为170mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为48％，孔的当量直径为15mm，直板件144的宽度为24mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
细分布盘147的中心圆盘143呈平面形且直径为300mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为50％，孔的当量直径为13mm，直板件144的宽度为32mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
液固分离器2为重力沉降式。
固体颗粒储存器3的输出管路的管径为130mm。
在上述结构下，流化床换热器100连续运行210天后传热系数为原来的92％。
实施例3
采用图1所示的流化床换热器100(沿竖向摆置)，应用于某厂的常减压装置的顶部换热器。
其中，该流化床换热器100的传热管束13包括256根换热器列管，每根列管的管长为1200mm且管径为Φ25×2.5mm，管束整体呈正方形排列。上游管箱11的高度为600mm且宽度为700mm。
固体颗粒物为工程塑料且平均粒径为2mm，固体颗粒物在该流化床换热器100内的平均体积固含率为7％。液相为原油且流速为2.5m/s。
模块壳体141的厚度为1cm且高度为480mm，旋转速度为15r/min。
粗分布盘145的中心圆盘143呈下凸形(参照图12)且直径为50mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为38％，孔的当量直径为7mm，直板件144的宽度为8mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为1.5cm。
中分布盘146的中心圆盘呈下凸形(参照图12)且直径为130mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为55％，孔的当量直径为8mm，直板件144的宽度为18mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为2.5cm。
细分布盘147的中心圆盘143呈下凸形(参照图12)且直径为220mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为52％，孔的当量直径为10mm，直板件144的宽度为25mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
液固分离器2为重力沉降式。
固体颗粒储存器3的输出管路的管径为100mm。
在上述结构下，流化床换热器100连续运行220天后传热系数为原来的90％。
实施例4
采用图1所示的流化床换热器100(沿竖向摆置)，应用于某厂的常减压装置的顶部换热器。
其中，该流化床换热器100的传热管束13包括256根换热器列管，每根列管的管长为1200mm且管径为Φ25×2.5mm，管束整体呈正方形排列。上游管箱11的高度为600mm且宽度为700mm。
固体颗粒物为钢球且平均粒径为4mm，固体颗粒物在该流化床换热器100内的平均体积固含率为5％。液相为原油且流速为3m/s。
模块壳体141的厚度为1.5cm且高度为450mm，旋转速度为22r/min。
粗分布盘145的中心圆盘143呈下凸形(参照图12)且直径为70mm，圆盘通孔143a呈正方形且开孔率为42％，孔的当量直径为15mm，直板件144的宽度为12mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
中分布盘146的中心圆盘143呈凹透形(参照图14)且直径为180mm，圆盘通孔143a呈三角形且开孔率为54％，孔的当量直径为15mm，直板件144的宽度为30mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
细分布盘147的中心圆盘143呈凸透形(参照图13)且直径为300mm，圆盘通孔143a呈圆形且开孔率为60％，孔的当量直径为15mm，直板件144的宽度为30mm，中心圆盘143与直板件144的厚度均为3cm。
液固分离器2为重力沉降式。
固体颗粒储存器3的输出管路的管径为110mm。
在上述结构下，流化床换热器100连续运行220天后传热系数为原来的93％。
对比例1
在本对比例的流化床换热器中，除以下特别提及的设置以外，其余设置均与实施例1中的流化床换热器100相同。
在本对比例中，不设置颗粒均布模块14。固体颗粒物为钢球且平均粒径为3mm，固体颗粒物在该流化床换热器内的平均体积固含率为6％。液相为原油且流速为3m/s。
在上述结构下，流化床换热器连续运行180天后传热系数为原来的55％。
对比例2
在本对比例的流化床换热器中，除以下特别提及的设置以外，其余设置均与实施例1中的流化床换热器100相同。
在本对比例中，流化床换热器设有模块壳体141，但不设置粗分布盘145、中分布盘146和细分布盘147。固体颗粒物采用玻璃珠且平均粒径为4mm，固体颗粒物在该流化床换热器内的平均体积固含率为5％。液相为原油且流速为2.5m/s。
在上述结构下，流化床换热器连续运行180天后传热系数为原来的62％。
对比例3
在本对比例的流化床换热器中，除以下特别提及的设置以外，其余设置均与实施例1中的流化床换热器100相同。
在本对比例中，流化床换热器设有模块壳体141和粗分布盘145，但不设置中分布盘146和细分布盘147。固体颗粒物为氧化铝珠且平均粒径2mm，固体颗粒物在该流化床换热器内的平均体积固含率为4％。液相为原油且流速为2.5m/s。
在上述结构下，流化床换热器连续运行200天后传热系数为原来的70％。
对比例4
在本对比例的流化床换热器中，除以下特别提及的设置以外，其余设置均与实施例1中的流化床换热器100相同。
在本对比例中，流化床换热器设有模块壳体141、粗分布盘145和中分布盘146，但不设置细分布盘147。固体颗粒物为玻璃珠且平均粒径为3mm，固体颗粒物在该流化床换热器内的平均体积固含率为5％。液相为原油且流速为2.5m/s。
在上述结构下，流化床换热器连续运行180天后传热系数为原来的80％。
通过上述对比分析，在其余设置基本相同的情况下，在长运行周期后，设有颗粒均布模块14的流化床换热器的传热系数要高于不设置颗粒均布模块14的流化床换热器的传热系数，即相当于设有颗粒均布模块14的流化床换热器延长了可运行周期。
此外，在流化床换热器中设有颗粒均布模块14的情况下，当分布盘的个数越多或颗粒均布模块14的结构越复杂时，换热器在长运行周期后的传热系数越高。
综上，通过在流化床换热器中设置颗粒均布模块14，能够始终保证较高的传热系数，从而使换热器在长周期运行下始终保证较高的换热效率。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种流化床换热器，其特征在于，所述流化床换热器(100)包括管壳式的换热器本体(1)，所述换热器本体(1)包括分别用于将液固混合物引入和引出所述换热器本体(1)的上游管箱(11)和下游管箱(12)、上游端连接所述上游管箱(11)且下游端连接所述下游管箱(12)的传热管束(13)、位于所述上游管箱(11)内的颗粒均布模块(14)，所述颗粒均布模块(14)包括模块壳体(141)和位于所述模块壳体(141)内的多个分布盘，多个所述分布盘沿上游至下游方向依次间隔设置且能够逐级均匀分散流经的所述液固混合物中的固体颗粒物；
所述分布盘包括环形外框(142)、与所述环形外框(142)同心设置的中心圆盘(143)以及位于所述环形外框(142)与所述中心圆盘(143)之间的环形间隔区域内的多个直板件(144)；其中，所述中心圆盘(143)设有多个圆盘通孔(143a)，多个所述直板件(144)将所述环形间隔区域划分为用于供液固混合物通过的多个流通区域，位于相对下游的所述分布盘中的直板件数量不小于位于相对上游的所述分布盘中的直板件数量，并且位于相对下游的所述分布盘中的流通区域数量不小于位于相对上游的所述分布盘中的流通区域数量；
所述分布盘包括位于最上游的初级分布盘和位于所述初级分布盘的下游的多个次级分布盘，所述初级分布盘包括一个第一直板件组，各个所述次级分布盘均包括一个所述第一直板件组和至少一个第二直板件组；其中，在所述第一直板件组中，所述直板件(144)的数量为四个且四个所述直板件(144)布置成十字形，各个所述直板件(144)均沿径向延伸且径向两端分别连接至所述环形外框(142)和所述中心圆盘(143)；在所述第二直板件组中，所述直板件(144)的数量为四个且四个所述直板件(144)布置成正方形，所述第二直板件组中的所述直板件(144)的两端分别连接所述第一直板件组中的相邻两个所述直板件(144)；在所述第二直板件组的数量不小于两个的所述次级分布盘中，不同的所述第二直板件组所布置成的正方形的大小不同，并且多个所述第二直板件组同心布置。
2.根据权利要求1所述的流化床换热器，其特征在于，所述模块壳体(141)呈圆锥筒状且外径沿上游至下游方向递增，所述模块壳体(141)的上游端形成有与所述上游管箱(11)的管箱入口连通的壳体入口(141a)，多个所述分布盘沿所述模块壳体(141)的中心轴线方向依次平行间隔设置，所述分布盘的周壁呈圆环状并抵接于所述模块壳体(141)的内周壁。
3.根据权利要求2所述的流化床换热器，其特征在于，沿所述模块壳体(141)的中心轴线方向，所述模块壳体(141)的壳体长度为所述上游管箱(11)的管箱长度的0.7倍～0.9倍。
4.根据权利要求1所述的流化床换热器，其特征在于，所述分布盘包括作为所述初级分布盘的粗分布盘(145)以及作为所述次级分布盘且沿上游至下游方向间隔设置的中分布盘(146)和细分布盘(147)。
5.根据权利要求4所述的流化床换热器，其特征在于，在所述粗分布盘(145)中，所述环形外框(142)的内环直径为外环直径的0.85倍～0.95倍，所述中心圆盘(143)的直径为所述环形外框(142)的外环直径的0.2倍～0.4倍，多个所述圆盘通孔(143a)的开孔率为35％～50％，所述圆盘通孔(143a)的当量直径为所述固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，所述直板件(144)的板宽为所述中心圆盘(143)的直径的0.15倍～0.25倍；
和/或，在所述中分布盘(146)中，所述环形外框(142)的内环直径为外环直径的0.8倍～0.95倍，所述中心圆盘(143)的直径为所述环形外框(142)的外环直径的0.25倍～0.45倍，多个所述圆盘通孔(143a)的开孔率为40％～55％，所述圆盘通孔(143a)的当量直径为所述固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，所述直板件(144)的板宽为所述中心圆盘(143)的直径的0.1倍～0.2倍；
和/或，在所述细分布盘(147)中，所述环形外框(142)的内环直径为外环直径的0.75倍～0.95倍，所述中心圆盘(143)的直径为所述环形外框(142)的外环直径的0.3倍～0.5倍，多个所述圆盘通孔(143a)的开孔率为45％～60％，所述圆盘通孔(143a)的当量直径为所述固体颗粒物的平均直径的3倍～4倍，所述直板件(144)的板宽为所述中心圆盘(143)的直径的0.1倍～0.15倍。
6.根据权利要求4所述的流化床换热器，其特征在于，相对远离所述中心圆盘(143)的圆心的所述圆盘通孔(143a)的开孔面积不小于相对靠近所述中心圆盘(143)的圆心的所述圆盘通孔(143a)的开孔面积；
和/或，所述圆盘通孔(143a)呈圆形、三角形或正方形；
和/或，所述中心圆盘(143)呈平面状、凹面状或凸面状。
7.根据权利要求2所述的流化床换热器，其特征在于，多个所述分布盘沿所述模块壳体(141)的中心轴线方向依次等间隔设置。
8.根据权利要求2所述的流化床换热器，其特征在于，所述颗粒均布模块(14)设置为能够围绕所述模块壳体(141)的中心轴线旋转。
9.根据权利要求8所述的流化床换热器，其特征在于，所述颗粒均布模块(14)的转速范围为10r/min～30r/min。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的流化床换热器，其特征在于，所述流化床换热器(100)还包括液固分离器(2)、固体颗粒储存器(3)、液体储存器(4)和液体循环泵(5)，所述下游管箱(12)、所述液固分离器(2)、所述固体颗粒储存器(3)通过管路依次连接，所述液固分离器(2)、所述液体储存器(4)、所述液体循环泵(5)通过管路依次连接，所述固体颗粒储存器(3)的输出管路与所述液体循环泵(5)的输出管路均连接至所述上游管箱(11)的输入管路。
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