CN116045698A - 一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，涉及换热器技术领域，包括壳体，所述壳体上下两端固定安装有空冷器，上端所述空冷器上设置有蒸汽进口、排气口，所述芯组一端通过螺钉安装有前管板，所述前管板远离芯组的一端安装有第一外管板，所述芯组另一端通过螺钉安装有后管板，所述后管板远离芯组的一端安装有第二外管板，本发明通过通过将冷、热介质设计成双管板隔开，双管板中间有一个密封的空腔，可以收集管端泄漏的介质，使泄漏的介质不与另外一种介质混合。双管板中间的密封空腔接排放口和报警器，泄漏后的介质及时通过报警器报警，设备操作人员能及时发现故障而停机维修或更换换热器，制止了后续设备的损坏。

Description

一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器。

背景技术

现在大多数蒸汽加热器、蒸汽再生器、蒸汽冷凝器、烟气加热器等高温换热器的结构为固定管板式换热器系列，这类换热器蒸汽、烟气等高温介质在换热管外（壳程）流通，换热管内为冷却水，也有蒸汽、烟气等高温介质在换热管内流通，管外为其它低温介质。

蒸汽、烟气等高温介质介质一般工作温度180-600℃，高温的工作介质流通过换热器时，与低温或常温的冷却水等介质进行热量交换。由于冷、热介质的温差大，温差产生的热变形就大，如果换热器结构不合理，就会造成换热器的热应力破坏。

目前高温换热器现有技术是：冷、热介质通过单管板隔开。高温和低温介质侧全部采用焊接，不可折也不可以更换。低温侧的壳体采用膨胀节消除热应力。热侧介质没有采用消除热应力的结构。

这种高温换热器虽然制造简单、成本低，但使用后发现存在许多问题和缺点： 冷、热介质通过单管板隔开，管端泄漏后，设备操作人员不能及时发现故障而停机维修或更换换热器。如果换热管端部与管板焊接处出现泄漏，泄漏的介质进入低压侧，出现介质的混合，液体介质进入高温介质后迅速汽化，危险性大。这是换热器所不允许的，有时造成后续设备的损坏。高温和低温介质侧全部采用焊接，不可折也不可以更换，不能维修和更换冷却芯组。换热器出现故障后只能是整台换热器报废更换，低温侧的壳体采用膨胀节消除热应力，而热侧介质没有采用消除热应力的结构。这种高温差的换热器不能完全消除工作热应力，造成换热器的损坏。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，解决了冷、热介质通过单管板隔开，管端泄漏后，设备操作人员不能及时发现故障而停机维修或更换换热器。如果换热管端部与管板焊接处出现泄漏，泄漏的介质进入低压侧，出现介质的混合，液体介质进入高温介质后迅速汽化，危险性大。这是换热器所不允许的，有时造成后续设备的损坏。高温和低温介质侧全部采用焊接，不可折也不可以更换，不能维修和更换冷却芯组。换热器出现故障后只能是整台换热器报废更换，低温侧的壳体采用膨胀节消除热应力，而热侧介质没有采用消除热应力的结构。这种高温差的换热器不能完全消除工作热应力，造成换热器的损坏的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，包括壳体，所述壳体上下两端固定安装有空冷器，上端所述空冷器上设置有蒸汽进口、排气口，所述壳体外壁一侧设置有气体出口，所述壳体外壁另一侧设置有氮气进口，下端所述空冷器上设置有蒸汽出口、泄露排放口，所述壳体上下两端均设置有排净口，所述壳体内部安装有芯组，所述芯组一端通过螺钉安装有前管板，所述前管板远离芯组的一端安装有第一外管板，所述芯组另一端通过螺钉安装有后管板，所述后管板远离芯组的一端安装有第二外管板。

作为优选，所述壳体上端通过第一螺栓安装有壳体垫片，所述第一螺栓上设置有第一螺母。

作为优选，所述壳体下端与空冷器之间设置有氟橡胶，所述壳体中部一体化设置有膨胀节。

作为优选，所述壳体两侧内壁均固定安装有压板，所述压板直之间安装有密封条。

作为优选，所述密封条上通过第三螺栓安装在压板内壁之间，所述第三螺栓上设置有第三螺母。

作为优选，所述壳体下端通过第二螺栓安装有支撑基座。

作为优选，所述芯组一侧固定安装有上侧板。

作为优选，所述芯组另一侧固定安装有下侧板。

作为优选，所述下侧板与芯组之间安装有复合管。

作为优选，所述芯组一侧内壁上固定安装有导流管，所述芯组另一侧内壁上固定安装有衬板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过将冷、热介质设计成双管板隔开，双管板中间有一个密封的空腔，可以收集管端泄漏的介质，使泄漏的介质不与另外一种介质混合。双管板中间的密封空腔接排放口和报警器，泄漏后的介质及时通过报警器报警，设备操作人员能及时发现故障而停机维修或更换换热器，制止了后续设备的损坏。

（2）只有高温介质侧采用焊接，高温侧与低温侧采用螺栓组装，可以折装，也可以维修和更换冷却芯组。

（3）低温侧介质和热侧介质都采用了消除热应力的结构。这种二次自动消除高温差热应力的结构能完全消除工作热应力。壳体筒节中间增加膨胀节和管侧汇集管，都可以自动伸缩，从而自动消除热应力。二种结构可以同时二次消除热应力，彻底消除由于工作温差大，热胀冷缩的热应力对换热器造成的破坏。

附图说明

图1为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的结构示意图；

图2为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的测试结构示意图；

图3为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的壳体内部结构示意图；

图4为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的仰视结构示意图；

图5为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的俯视结构示意图；

图6为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的B处放大结构示意图;

图7为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的A处放大结构示意图;

图8为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的芯组结构示意图;

图9为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的芯组侧视结构示意图;

图10为本发明一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的芯组内部结构示意图。

图中：1、壳体；2、第一螺栓；3、第一螺母；4、空冷器；5、蒸汽进口；6、排气口；7、壳体垫片；8、氮气进口；9、第二螺栓；10、排净口；11、蒸汽出口；12、泄露排放口；13、气体出口；14、芯组；15、氟橡胶；16、压板；17、密封条；18、第三螺栓；19、第三螺母；20、第一外管板；21、前管板；22、复合管；23、上侧板；24、下侧板；25、后管板；26、第二外管板；27、螺钉；28、导流管；29、衬板；30、支撑基座；31、膨胀节。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3、4、8、9所示，一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，包括壳体1，所述壳体1上下两端固定安装有空冷器4，上端所述空冷器4上设置有蒸汽进口5、排气口6，所述壳体1外壁一侧设置有气体出口13，所述壳体1外壁另一侧设置有氮气进口8，下端所述空冷器4上设置有蒸汽出口11、泄露排放口12，所述壳体1上下两端均设置有排净口10，所述壳体1内部安装有芯组14，所述芯组14一端通过螺钉27安装有前管板21，所述前管板21远离芯组14的一端安装有第一外管板20，所述芯组14另一端通过螺钉27安装有后管板25，所述后管板25远离芯组14的一端安装有第二外管板26。

如图1所示，所述壳体1上端通过第一螺栓2安装有壳体垫片7，所述第一螺栓2上设置有第一螺母3，通过在壳体1上端通过第一螺栓2安装有壳体垫片7，能够使此装置的稳定更好，低温侧介质和热侧介质都采用了消除热应力的结构。这种二次自动消除高温差热应力的结构能完全消除工作热应力。壳体筒节中间增加膨胀节和管侧汇集管，都可以自动伸缩，从而自动消除热应力。二种结构可以同时二次消除热应力，彻底消除由于工作温差大，热胀冷缩的热应力对换热器造成的破坏。

如图1、7所示，所述壳体1下端与空冷器4之间设置有氟橡胶15，所述壳体1中部一体化设置有膨胀节31。通过在壳体1下端与空冷器4之间设置有氟橡胶15能够是此装置的密封性更强。

如图6所示，所述壳体1两侧内壁均固定安装有压板16，所述压板16直之间安装有密封条17，所述密封条17上通过第三螺栓18安装在压板16内壁之间，所述第三螺栓18上设置有第三螺母19，通过壳体1两侧内壁均固定安装有压板16，所述压板16直之间安装有密封条17，所述密封条17上通过第三螺栓18安装在压板16内壁之间，所述第三螺栓18上设置有第三螺母19能够更加便于对芯组14进行安装。

如图1所示，所述壳体1下端通过第二螺栓9安装有支撑基座30，通过在壳体1下端通过第二螺栓9安装有支撑基座30，能够对此装置起到支撑的作用。

如图3、8、9、10所示，所述芯组14一侧固定安装有上侧板23，所述芯组14另一侧固定安装有下侧板24，所述下侧板24与芯组14之间安装有复合管22，所述芯组14一侧内壁上固定安装有导流管28，所述芯组14另一侧内壁上固定安装有衬板29，芯组14的另一端小管板与壳体法兰的内表面通过螺栓连接，其间有O形密封圈密封，二次消除热应力的结构。采用管侧汇集管和壳体筒节中间增加膨胀节的二种结构可以二次消除热应力，彻底消除由于工作温差大，产生热胀冷缩的热应力问题。冷、热介质设计成双管板隔开，双管板中间有一个密封的空腔，可以收集管端泄漏的介质，使泄漏的介质不与另外一种介质混合。双管板中间的密封空腔接排放口和报警器，泄漏后的介质及时通过报警器报警，设备操作人员能及时发现故障而停机维修或更换换热器，制止了后续设备的损坏，只有高温介质侧采用焊接，高温侧与低温侧采用螺栓组装，可以折装，也可以维修和更换冷却芯组，低温侧介质和热侧介质都采用了消除热应力的结构。这种二次自动消除高温差热应力的结构能完全消除工作热应力。壳体筒节中间增加膨胀节和管侧汇集管，都可以自动伸缩，从而自动消除热应力。二种结构可以同时二次消除热应力，彻底消除由于工作温差大，热胀冷缩的热应力对换热器造成的破坏，解决了泄漏报警问题、消除了热应力，更换容易，该结构的换热器使用可靠性提高。

该一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器的工作原理：

使用时，换热管的每端都与二块管板连接，二块双管板中间有一个密封的空腔。管板的管孔内开有环形密封槽，增加换热管与管板的密封性和可靠性，换热芯组由内管板、外管板、换热管、支撑板、侧板、管箱、汇集管等组成。汇集管有消除管侧热应力的作用，壳体由转制的圆筒、壳体法兰、进出口法兰、膨胀节、支座等组成， 换热芯组可以进、出壳体。芯组的一端大管板与壳体法兰外表面通过螺栓连接，其间有O形密封圈密封。芯组的另一端小管板与壳体法兰的内表面通过螺栓连接，其间有O形密封圈密封，二次消除热应力的结构。采用管侧汇集管和壳体筒节中间增加膨胀节的二种结构可以二次消除热应力，彻底消除由于工作温差大，产生热胀冷缩的热应力问题。冷、热介质设计成双管板隔开，双管板中间有一个密封的空腔，可以收集管端泄漏的介质，使泄漏的介质不与另外一种介质混合。双管板中间的密封空腔接排放口和报警器，泄漏后的介质及时通过报警器报警，设备操作人员能及时发现故障而停机维修或更换换热器，制止了后续设备的损坏，只有高温介质侧采用焊接，高温侧与低温侧采用螺栓组装，可以折装，也可以维修和更换冷却芯组。低温侧介质和热侧介质都采用了消除热应力的结构。这种二次自动消除高温差热应力的结构能完全消除工作热应力。壳体筒节中间增加膨胀节和管侧汇集管，都可以自动伸缩，从而自动消除热应力。二种结构可以同时二次消除热应力，彻底消除由于工作温差大，热胀冷缩的热应力对换热器造成的破坏，解决了泄漏报警问题、消除了热应力，更换容易，该结构的换热器使用可靠性提高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）上下两端固定安装有空冷器（4），上端所述空冷器（4）上设置有蒸汽进口（5）、排气口（6），所述壳体（1）外壁一侧设置有气体出口（13），所述壳体（1）外壁另一侧设置有氮气进口（8），下端所述空冷器（4）上设置有蒸汽出口（11）、泄露排放口（12），所述壳体（1）上下两端均设置有排净口（10），所述壳体（1）内部安装有芯组（14），所述芯组（14）一端通过螺钉（27）安装有前管板（21），所述前管板（21）远离芯组（14）的一端安装有第一外管板（20），所述芯组（14）另一端通过螺钉（27）安装有后管板（25），所述后管板（25）远离芯组（14）的一端安装有第二外管板（26）。

2.根据权利要求1所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述壳体（1）上端通过第一螺栓（2）安装有壳体垫片（7），所述第一螺栓（2）上设置有第一螺母（3）。

3.根据权利要求2所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述壳体（1）下端与空冷器（4）之间设置有氟橡胶（15），所述壳体（1）中部一体化设置有膨胀节（31）。

4.根据权利要求3所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述壳体（1）两侧内壁均固定安装有压板（16），所述压板（16）直之间安装有密封条（17）。

5.根据权利要求4所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述密封条（17）上通过第三螺栓（18）安装在压板（16）内壁之间，所述第三螺栓（18）上设置有第三螺母（19）。

6.根据权利要求5所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述壳体（1）下端通过第二螺栓（9）安装有支撑基座（30）。

7.根据权利要求6所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述芯组（14）一侧固定安装有上侧板（23）。

8.根据权利要求7所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述芯组（14）另一侧固定安装有下侧板（24）。

9.根据权利要求8所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述下侧板（24）与芯组（14）之间安装有复合管（22）。

10.根据权利要求9所述的一种能自动报警和消除热效应力的可靠性高温换热器，其特征在于：所述芯组（14）一侧内壁上固定安装有导流管（28），所述芯组（14）另一侧内壁上固定安装有衬板（29）。

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