CN114877719A - 一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石化装备技术领域，具体涉及一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，在壳体的上端部外侧设有连通壳程空间的上导流罩，上导流罩设有介质出口，上导流罩延伸跨过上管板盖住上管箱的局部，上导流罩的高于上管板底面的位置设有排气口；壳体的下端部外侧设有连通壳程空间的下导流罩，下导流罩设有介质入口，下导流罩延伸跨过下管板盖住下管箱的局部，下导流罩的低于下管板顶面的位置设有排污口。上下导流罩结构使得壳程介质尽可能充满整个壳程，达到平衡温差的效果，可解决介质出入口由于受到壳体与管板连接结构限制而可能出现的介质流短路现象，有效避免壳体与管板连接位置局部高温失效的出现。

Description

一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构

技术领域

本发明涉及石化装备技术领域，具体涉及一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构。

背景技术

目前应用于石化装置的管壳式废锅换热器，其管程接收来自裂解炉装置的裂解气，管程入口温度在正常操作工况下达到800～900℃，因此管程处于高温状态；壳程介质为水和蒸汽，正常操作工况下温度为300℃左右，与管程的高温气体进行热交换，快速冷却管程介质。因此废锅换热器的管壳程之间存在非常大的温差。

基于大温差的存在，废锅换热器在进行结构设计时，连接管壳程的管板一般采用薄管板结构，用于吸收大温差，并且壳程的介质出入口设置原则是尽可能靠近管板端部，同时在壳体的靠近顶部管板下端面位置设置排气孔，壳体的靠近底部管板上端面位置设置排污口；最大程度保证壳程的介质水尽可能充满壳程空间，将壳程与管程在热交换过程中形成的高温蒸汽全部排出，以起到保护管板和换热管及其连接结构的目的，避免蒸汽的存在使得局部温度过高而造成的结构失效。

就目前广泛使用的废锅换热器结构而言，壳程为单层壳体结构，壳程出入口设置时，由于连接结构限制，设计上需保证开孔补强范围，制造上需要有足够的焊接操作空间，因此也只能尽量靠近管板端部。所以现有的废锅换热器，由于壳程出入口位置的限制，在操作过程中，壳程的水并不能充满整个壳体，未充满的位置壳程顶端管板位置处将被高温蒸汽填充，管板的靠近壳程一侧、管板与换热管连接处将不能被充分冷却，极大程度上增加了废锅换热器壳程局部高温而导致的局部失效的隐患，这对大型立式换热器来说，是致命的弱点，一旦出现失效，一方面修复难度大，另一方面重新更换周期长。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，包括壳体、上管板、上管箱、下管板、下管箱和多条换热管，上管板和下管板分别固定于壳体的两端部且共同围成壳程空间，上管箱固定于上管板且共同围成上管程空间，下管箱固定于下管板且共同围成下管程空间；多条换热管位于壳程空间内，且其上端部穿过上管板连通至上管程空间，其下端部穿过下管板连通至下管程空间；其特征是：壳体的上端部外侧设有连通壳程空间的上导流罩，上导流罩设有介质出口，上导流罩延伸跨过上管板盖住上管箱的局部，上导流罩的高于上管板底面的位置设有排气口；壳体的下端部外侧设有连通壳程空间的下导流罩，下导流罩设有介质入口，下导流罩延伸跨过下管板盖住下管箱的局部，下导流罩的低于下管板顶面的位置设有排污口。

进一步的，介质出口的位置低于排气口的位置，介质入口的位置高于排污口的位置。

进一步的，壳体的上端部和下端部设有多个过流孔，多个过流孔沿壳体的周向分布，上导流罩和下导流罩分别通过对应的过流孔连通壳程空间。

进一步的，过流孔为长条孔、圆孔、椭圆孔或多边形孔。

进一步的，排气口朝上设置，排污口朝下设置。

进一步的，上导流罩和下导流罩为弧形体，其周向对应壳体的30°～360°的范围。

进一步的，排气口和排污口的数量为多个，多个排气口沿上导流罩周向分隔布置，多个排污口沿下导流罩分隔布置。

进一步的，上导流罩和下导流罩的纵截面呈半圆状。

进一步的，上导流筒的周缘密封焊接固定壳体、上管板以及上管箱的外壁。

进一步的，下导流筒的周缘密封焊接固定壳体、下管板以及下管箱的外壁。

本发明的有益效果：

本发明的适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，具有以下优点：

1、适用于管壳程大温差场合，壳程的上下端部靠近对应管程处能够最大程度排掉高温气相介质，而充满液相介质，尽量减小管壳程温差。

2、可解决介质出入口由于受到壳体与管板连接结构限制而可能出现的介质流短路现象，有效避免壳体与管板连接位置局部高温失效的出现。通过上下导流罩的合理设置，壳程介质出入口可灵活设置，即介质出入口最高可置于与对应管板端部齐平，由此实现操作工况下壳程介质尽可能充满整个壳程，达到平衡温差的效果。

3、排气口可设置在顶部外导流筒上，并且保证排气口高于顶部管板的底端，排污口可设置在底部外导流筒上，保证排污口低于底部管板的顶端，相比于原位于管板位置的排气和排污口，排气排污效果更好。

进一步的，4、满足工艺原理及流量要求的基础上，导流罩纵截面可设置为半圆形结构，横截面可设置为1/3，1/2和全截面包覆壳体结构。

5、上下导流罩可采用类壳体结构，易于加工，不存在制造难度；设备正常操作过程中，不会出现结构的使用问题。

6、增加上下导流罩后，一定程度上优化了大型立式废锅换热器壳程结构，同时有效改进了设备工艺流程的实施。

7、上下导流罩使得介质更全方位地浸泡覆盖上下管板，可进一步避免局部高温。

附图说明

图1为实施例中的壳程排气结构的主视图。

图2为实施例中的壳程排污结构的主视图。

图3为实施例中的壳程排气排污结构的俯视图。

图4为另一实施例中的壳程排气排污结构的俯视图。

图5为又一实施例中的壳程排气排污结构的俯视图。

附图标记：

壳体1、上管板2、上管箱3、下管板4、下管箱5；

壳程空间6、上管程空间7、下管程空间8；

过流孔9；

上导流罩10、介质出口11、排气口12；

下导流罩13、介质入口14、排污口15。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，如图1和图2所示，包括壳体1、上管板2、上管箱3、下管板4、下管箱5和多条换热管(图中未示出)，壳体1为圆筒体，上管板2和下管板4分别固定于壳体1的两端部且共同围成壳程空间6，上管箱3固定于上管板2且共同围成上管程空间7，下管箱5固定于下管板4且共同围成下管程空间8。多条换热管位于壳程空间6内，且其上端部穿过上管板2连通至上管程空间7，其下端部穿过下管板4连通至下管程空间8。以上为现有废锅换热器结构，作为改进的是：

壳体1的上端部尽量靠近上管板2的位置、以及壳体1的下端部尽量靠近下管板4的位置分别设有过流孔9，壳体1的上端部外侧扣有上导流罩10，上导流罩10通过对应的过流孔9连通壳程空间6，上导流罩10设有介质出口11，上导流罩10延伸跨过上管板2盖住上管箱3的局部，上导流罩10的高于上管板2底面的位置设有朝上设置的排气口12，介质出口11的位置低于排气口12的位置。上导流筒的周缘密封焊接固定壳体1、上管板2以及上管箱3的外壁。

壳体1的下端部外侧设有下导流罩13，下导流罩13通过对应的过流孔9连通壳程空间6，下导流罩13设有介质入口14，下导流罩13延伸跨过下管板4盖住下管箱5的局部，下导流罩13的低于下管板4顶面的位置设有朝下设置的排污口15，介质入口14的位置高于排污口15的位置。下导流筒的周缘密封焊接固定壳体1、下管板4以及下管箱5的外壁。上导流罩10和下导流罩13的纵截面呈半圆状，实际可根据需要改为其它形状。

本实施例中，过流孔9为长条孔，实际中可以改为圆孔、椭圆孔或多边形孔。

本实施例中，上导流罩10和下导流罩13为弧形体，横向类似字母C形，其周向对应壳体1的30°～360°的范围，排气口12和排污口15的数量为多个，多个排气口12沿上导流罩10周向分隔布置，多个排污口15沿下导流罩13分隔布置，多个过流孔9沿壳体1的周向分布。如图3所示排气口12(排污口15)周向绕壳体1的1/3范围分隔分布，或如图4所示排气口12(排污口15)周向绕壳体1的1/2范围分隔分布，或如图5所示上导流罩10(下导流罩13)为整环形，覆盖整圈壳体1，多个排气口12(排污口15)绕壳体1的360°范围分隔分布。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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)

1.一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，包括壳体、上管板、上管箱、下管板、下管箱和多条换热管，上管板和下管板分别固定于壳体的两端部且共同围成壳程空间，上管箱固定于上管板且共同围成上管程空间，下管箱固定于下管板且共同围成下管程空间；多条换热管位于壳程空间内，且其上端部穿过上管板连通至上管程空间，其下端部穿过下管板连通至下管程空间；其特征是：壳体的上端部外侧设有连通壳程空间的上导流罩，上导流罩设有介质出口，上导流罩延伸跨过上管板盖住上管箱的局部，上导流罩的高于上管板底面的位置设有排气口；壳体的下端部外侧设有连通壳程空间的下导流罩，下导流罩设有介质入口，下导流罩延伸跨过下管板盖住下管箱的局部，下导流罩的低于下管板顶面的位置设有排污口。

2.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：介质出口的位置低于排气口的位置，介质入口的位置高于排污口的位置。

3.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：壳体的上端部和下端部设有多个过流孔，多个过流孔沿壳体的周向分布，上导流罩和下导流罩分别通过对应的过流孔连通壳程空间。

4.根据权利要求3所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：过流孔为长条孔、圆孔、椭圆孔或多边形孔。

5.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：排气口朝上设置，排污口朝下设置。

6.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：上导流罩和下导流罩为弧形体，其周向对应壳体的30°～360°的范围。

7.根据权利要求6所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：排气口和排污口的数量为多个，多个排气口沿上导流罩周向分隔布置，多个排污口沿下导流罩分隔布置。

8.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：上导流罩和下导流罩的纵截面呈半圆状。

9.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：上导流筒的周缘密封焊接固定壳体、上管板以及上管箱的外壁。

10.根据权利要求1所述的一种适用于立式管壳式废锅换热器的壳程排气排污结构，其特征是：下导流筒的周缘密封焊接固定壳体、下管板以及下管箱的外壁。

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