CN116772612A - 一种三级串联换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三级串联换热器，涉及换热器技术领域，包括过热器、汽化器、高压蒸汽发生器，所述过热器的壳程上端与高温气入口管箱密封连接，所述过热器的壳程下端与高压蒸汽发生器的壳程上端密封连接，高压蒸汽发生器的壳程下端与汽化器的壳程上端密封连接，汽化器的壳程下端与换热器出口接管密封连接；所述过热器的壳程内置有过热器换热管，过热器换热管上端与过热器入口管板安装；本发明可实现高温气介质与一种冷介质的两次换热，同时与高压锅炉水实现一次换热，换热过程中，可保证换热器内部各个换热管与对应管板连接处的稳定性，同时避免连接处换热器内部出现冲刷腐蚀，换热器运行更加稳定安全。

Description

一种三级串联换热器

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种三级串联换热器。

背景技术

现有的换热器多采用多台设备进行换热，占地面积大，紧凑性低，尤其对于大直径的壳程为两相流介质的换热器结构，存在管、壳程物料均布性差，换热管束振动明显，换热管和管板连接处因疲劳产生裂纹、微裂纹、以及其他缺陷的扩大或扩展，换热器入口介质为两相介质，对于换热器入口的换热管冲刷腐蚀严重，在换热器内局部区域两相流引起的冲刷腐蚀严重；管头承受高温反应气的冲刷腐蚀，失效风险高；换热器尺寸大，壳程介质漏流对换热器效果影响凸显。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种三级串联换热器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种三级串联换热器，包括过热器、汽化器、高压蒸汽发生器，所述过热器的壳程上端与高温气入口管箱密封连接，所述过热器的壳程下端与高压蒸汽发生器的壳程上端密封连接，高压蒸汽发生器的壳程下端与汽化器的壳程上端密封连接，汽化器的壳程下端与换热器出口接管密封连接；

所述过热器的壳程内置有过热器换热管，过热器换热管上端与过热器入口管板安装，过热器换热管下端与过热器出口管板安装，过热器入口管板、过热器出口管板分别与过热器的壳程内壁密封连接，高压蒸汽发生器的壳程一侧设有高压蒸汽发生器壳程入口接管，另一侧设有高压蒸汽发生器壳程出口接管；

所述过热器的壳程上端连接有过热器壳程出口接管，过热器的壳程下端连接有过热器壳程入口接管，过热器壳程入口接管与连接管的上端连接，连接管的下端通过汽化器出口接管与汽化器的壳程上端连接；

所述高压蒸汽发生器的壳程内置高压蒸汽发生器换热管，高压蒸汽发生器换热管上端与高压蒸汽发生器入口管板安装，高压蒸汽发生器换热管下端与高压蒸汽发生器出口管板安装，高压蒸汽发生器入口管板、高压蒸汽发生器出口管板分别与高压蒸汽发生器的壳程内壁密封连接；

所述汽化器的壳程内置汽化器换热管，汽化器换热管的上端与汽化器入口管板安装，汽化器换热管的下端与汽化器出口管板安装，汽化器入口管板、汽化器出口管板分别与汽化器的壳程内壁密封连接；

所述汽化器的壳程下端通过环形分布器与汽化器入口接管连接。

进一步地，所述高压蒸汽发生器入口管板下表面与高压蒸汽发生器换热管焊接固定，高压蒸汽发生器入口管板的上表面设有隔热衬里，高压蒸汽发生器入口管板和隔热衬里贯穿开设有安装孔，且安装孔内固定有介质分布管，介质分布管的下端固定插设置高压蒸汽发生器换热管内侧，介质分布管的上端延伸至隔热衬里与过热器出口管板之间的区域内，且介质分布管的上端安装有封盖，介质分布管上端的侧面开设有分布孔。

进一步地，所述环形分布器包括固定套设在汽化器的壳程外侧的外筒，外筒的侧面对称安装有两个汽化器入口接管，外筒与汽化器的壳程外侧之间存在环形区域，环形区域靠近两个汽化器入口接管的区域为流体扩散区，两个流体扩散区之间的区域为导流区，所述汽化器的壳程外壁对于导流区的位置处开设有多个分布槽；

所述流体扩散区与导流区之间设有扰流片。

进一步地，所述过热器的壳程内壁以及汽化器的壳程内壁均安装有多个折流板；

位于过热器的壳程内部的所述折流板通过螺栓安装有密封档条，位于汽化器的壳程内部的所述折流板同样通过螺栓安装有密封档条。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明可实现高温气介质与一种冷介质的两次换热，同时与高压锅炉水实现一次换热，换热过程中，可保证换热器内部各个换热管与对应管板连接处的稳定性，同时避免连接处换热器内部出现冲刷腐蚀，换热器运行更加稳定安全。

附图说明

附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的整体结构示意图；

图4为本发明的整体结构示意图；

图5为本发明的整体结构示意图。

图中：1高温气入口管箱、2过热器壳程出口接管、3过热器、4过热器壳程入口接管、5连接管、6汽化器出口接管、7汽化器、70汽化器换热管、71外筒、72流体扩散区、73导流区、74扰流片、75分布槽、8折流板、81密封挡条、82螺栓、9汽化器入口接管、10换热器出口接管、11汽化器出口管板、12汽化器入口管板、13高压蒸汽发生器出口管板、14高压蒸汽发生器、141高压蒸汽发生器换热管、142介质分布管、143分布孔、144封盖、15高压蒸汽发生器入口管板、151隔热衬里、16过热器出口管板、17过热器入口管板、18高压蒸汽发生器壳程入口接管、19高压蒸汽发生器壳程出口接管；

101高温气入口介质、102高温气出口介质、103冷介质、104过热气、105高压锅炉给水、106高压蒸汽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；

参照图1-5，一种三级串联换热器，包括过热器3、汽化器7、高压蒸汽发生器14，过热器3的壳程上端与高温气入口管箱1密封连接，过热器3的壳程下端与高压蒸汽发生器14的壳程上端密封连接，高压蒸汽发生器14的壳程下端与汽化器7的壳程上端密封连接，汽化器7的壳程下端与换热器出口接管10密封连接；

过热器3的壳程内置有过热器换热管，过热器换热管上端与过热器入口管板17安装，过热器换热管下端与过热器出口管板16安装，过热器入口管板17、过热器出口管板16分别与过热器3的壳程内壁密封连接；

过热器3的壳程上端连接有过热器壳程出口接管2，过热器3的壳程下端连接有过热器壳程入口接管4，过热器壳程入口接管4与连接管5的上端连接，连接管5的下端通过汽化器出口接管6与汽化器7的壳程上端连接；

高压蒸汽发生器14的壳程内置高压蒸汽发生器换热管141，高压蒸汽发生器换热管141上端与高压蒸汽发生器入口管板15安装，高压蒸汽发生器换热管141下端与高压蒸汽发生器出口管板13安装，高压蒸汽发生器入口管板15、高压蒸汽发生器出口管板13分别与高压蒸汽发生器14的壳程内壁密封连接；高压蒸汽发生器14的壳程一侧设有高压蒸汽发生器壳程入口接管18，另一侧设有高压蒸汽发生器壳程出口接管19。

汽化器7的壳程内置汽化器换热管70，汽化器换热管70的上端与汽化器入口管板12安装，汽化器换热管70的下端与汽化器出口管板11安装，汽化器入口管板12、汽化器出口管板11分别与汽化器7的壳程内壁密封连接；

汽化器7的壳程下端通过环形分布器与汽化器入口接管9连接。

过热器3的壳程材料、过热器换热管的管束材质为耐高温不锈钢；高压蒸汽发生器14的壳程材料、高压蒸汽发生器换热管141的管束材质为碳钢；汽化器7的壳程材料、汽化器换热管70的管束材质为碳钢；

过热器出口管板16为浮动管板，过热器入口管板17为固定管板；高压蒸汽发生器入口管板15、高压蒸汽发生器出口管板13均为弧形薄管板结构；汽化器入口管板12、汽化器出口管板11为固定管板结构。

位于汽化器7的换热管束中心的汽化器换热管70为小壁厚的换热管，而靠近汽化器7的壳体内壁一圈的汽化器换热管70采用大直径壁厚的换热管，但是所有汽化器换热管70的内径保持一致，可提升管束在气液两相流条件下介质抗环隙局部冲刷腐蚀的能力，设备长效性高。

高压蒸汽发生器入口管板15下表面与高压蒸汽发生器换热管141焊接固定，高压蒸汽发生器入口管板15的上表面设有隔热衬里151，高压蒸汽发生器入口管板15和隔热衬里151贯穿开设有安装孔，且安装孔内固定有介质分布管142，介质分布管142的下端固定插设置高压蒸汽发生器换热管141内侧，介质分布管142的上端延伸至隔热衬里151与过热器出口管板16之间的区域内，且介质分布管142的上端安装有封盖144，介质分布管142上端的侧面开设有分布孔143，分布孔143的孔径为6-15mm，封盖144与介质分布管142采用螺纹形式连接，介质分布管142材质为耐高温不锈钢。可提升高温气进入高压蒸汽发生器14的管程的均布性，防止局部过热、过冷状态，换热效果好，封盖144与介质分布管142采用可拆的螺纹结构，检修方便。

环形分布器包括固定套设在汽化器7的壳程外侧的外筒71，外筒71的侧面对称安装有两个汽化器入口接管9，外筒71与汽化器7的壳程外侧之间存在环形区域，环形区域靠近两个汽化器入口接管9的区域为流体扩散区72，两个流体扩散区72之间的区域为导流区73，汽化器7的壳程外壁对于导流区73的位置处开设有多个分布槽75；

流体扩散区72与导流区73之间设有扰流片74，扰流片74采用不锈钢材质。环形分布器可提升两相流介质的均布性，降低局部冲刷腐蚀影响，降低两相流介质旋流过程中的分相问题，可靠性高。

过热器3的壳程内壁以及汽化器7的壳程内壁均安装有多个折流板8；位于过热器3的壳程内部的折流板8通过螺栓82安装有密封档条81，位于汽化器7的壳程内部的折流板8同样通过螺栓82安装有密封档条81。

密封档条81的弧形长度和折流板8与过热器3的壳程、汽化器7的壳程接触长度一致，并且接触位置采用弧形弯曲设计，弯曲方向朝向介质来流方向，可降低壳程介质环隙漏流对于大直径换热器传热效果的影响，换热器的换热性能高。

在汽化器7的壳程内设置支持板对汽化器换热管70辅助支撑，可有效降低两相流介质对汽化器换热管70的振动影响。

本发明的换热过程大致如下：高温气入口介质101首先进入高温气入口管箱1，然后进入到过热器3的换热管内，经过过热器换热管进入到141高压蒸汽发生器换热管141，再进入汽化器换热管70，最后从换热器出口接管10处流出高温气出口介质102，同时冷介质103从汽化器入口接管9、环形分布器进入汽化器7的壳程内，与流经汽化器换热管70的高温气入口介质101换热，最后冷介质103通过连接管5进入到过热器3的壳程内，与流经过热器换热管的高温气入口介质101换热，最后从过热器壳程出口接管2处排出过热气104；另外高压锅炉给水105从高压蒸汽发生器壳程入口接管18流入高压蒸汽发生器14的壳程，与流经高压蒸汽发生器换热管141的高温气入口介质101换热，然后从高压蒸汽发生器壳程出口接管19流出高压蒸汽106；

综上，本发明可实现高温气介质与一种冷介质的两次换热，同时与高压锅炉水实现一次换热。

Claims (4)

1.一种三级串联换热器，包括过热器(3)、汽化器(7)、高压蒸汽发生器(14)，其特征在于，所述过热器(3)的壳程上端与高温气入口管箱(1)密封连接，所述过热器(3)的壳程下端与高压蒸汽发生器(14)的壳程上端密封连接，高压蒸汽发生器(14)的壳程下端与汽化器(7)的壳程上端密封连接，汽化器(7)的壳程下端与换热器出口接管(10)密封连接；

所述过热器(3)的壳程内置有过热器换热管，过热器换热管上端与过热器入口管板(17)安装，过热器换热管下端与过热器出口管板(16)安装，过热器入口管板(17)、过热器出口管板(16)分别与过热器(3)的壳程内壁密封连接；

所述过热器(3)的壳程上端连接有过热器壳程出口接管(2)，过热器(3)的壳程下端连接有过热器壳程入口接管(4)，过热器壳程入口接管(4)与连接管(5)的上端连接，连接管(5)的下端通过汽化器出口接管(6)与汽化器(7)的壳程上端连接；

所述高压蒸汽发生器(14)的壳程内置高压蒸汽发生器换热管(141)，高压蒸汽发生器换热管(141)上端与高压蒸汽发生器入口管板(15)安装，高压蒸汽发生器换热管(141)下端与高压蒸汽发生器出口管板(13)安装，高压蒸汽发生器入口管板(15)、高压蒸汽发生器出口管板(13)分别与高压蒸汽发生器(14)的壳程内壁密封连接，高压蒸汽发生器(14)的壳程一侧设有高压蒸汽发生器壳程入口接管(18)，另一侧设有高压蒸汽发生器壳程出口接管(19)；

所述汽化器(7)的壳程内置汽化器换热管(70)，汽化器换热管(70)的上端与汽化器入口管板(12)安装，汽化器换热管(70)的下端与汽化器出口管板(11)安装，汽化器入口管板(12)、汽化器出口管板(11)分别与汽化器(7)的壳程内壁密封连接；

所述汽化器(7)的壳程下端通过环形分布器与汽化器入口接管(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种三级串联换热器，其特征在于，所述高压蒸汽发生器入口管板(15)下表面与高压蒸汽发生器换热管(141)焊接固定，高压蒸汽发生器入口管板(15)的上表面设有隔热衬里(151)，高压蒸汽发生器入口管板(15)和隔热衬里(151)贯穿开设有安装孔，且安装孔内固定有介质分布管(142)，介质分布管(142)的下端固定插设置高压蒸汽发生器换热管(141)内侧，介质分布管(142)的上端延伸至隔热衬里(151)与过热器出口管板(16)之间的区域内，且介质分布管(142)的上端安装有封盖(144)，介质分布管(142)上端的侧面开设有分布孔(143)。

3.根据权利要求1所述的一种三级串联换热器，其特征在于，所述环形分布器包括固定套设在汽化器(7)的壳程外侧的外筒(71)，外筒(71)的侧面对称安装有两个汽化器入口接管(9)，外筒(71)与汽化器(7)的壳程外侧之间存在环形区域，环形区域靠近两个汽化器入口接管(9)的区域为流体扩散区(72)，两个流体扩散区(72)之间的区域为导流区(73)，所述汽化器(7)的壳程外壁对于导流区(73)的位置处开设有多个分布槽(75)；

所述流体扩散区(72)与导流区(73)之间设有扰流片(74)。

4.根据权利要求1所述的一种三级串联换热器，其特征在于，所述过热器(3)的壳程内壁以及汽化器(7)的壳程内壁均安装有多个折流板(8)；

位于过热器(3)的壳程内部的所述折流板(8)通过螺栓(82)安装有密封档条(81)，位于汽化器(7)的壳程内部的所述折流板(8)同样通过螺栓(82)安装有密封档条(81)。