CN117490470A - 换热装置及其换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热装置及其换热器，换热装置包括壳体、活动管板、管程排气管和填料函密封结构，活动管板的外周面与壳体的内壁之间设有间隙，填料函密封结构用于密封管程排气管和壳体的端部之间的缝隙。该换热装置，将活动管板与壳体分离设置，从而使得活动管板与管程排气管脱离壳体束缚，运行时可以自由膨胀位移；为了实现该换热装置的密封，通过设置填料函密封结构，将填料函密封结构设置在管程排气管和壳体的端部之间，以密封二者之间的缝隙；填料函密封结构并不限制活动管板与管程排气管的位移，消除了管程排气管和壳体之间的热应力，不需要设置膨胀节(特别是温差大的工况)，简化了结构的同时还降低了成本。

Description

换热装置及其换热器

技术领域

本发明涉及裂解炉技术领域，尤其涉及一种换热装置及其换热器。

背景技术

换热器是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，广泛应用于各个行业。换热器包括管程和壳程，管程内流经有管程介质，壳程内流经有壳程介质，通过管程介质和壳程介质的热交换，以实现对管程介质的温度调节。常见的管壳式换热器，换热器的两个或一个管板通常与壳体固定连接，但都存在管程介质和壳程介质温差问题，使管程和壳程之间存在热应力差，导致需要设置膨胀节或者其他结构吸收热应力，从而导致换热器的结构复杂且成本增加，也不利于管壳程的密封。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热装置及其换热器，该换热装置解决了由于管壳程介质温度差而引起的换热器热应力问题，并且该换热装置不需要使用膨胀节，能够简化换热装置的结构，同时也能够降低换热装置的成本，并且管壳程的密封性好，能够避免管程介质泄漏到换热装置外。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种换热装置，包括：壳体，以与所述壳体的中心轴线平行的方向为第一方向；活动管板，设于所述壳体内，所述活动管板的外周面与所述壳体的内壁之间设有间隙；活动管板管程排气管，一端连接于所述活动管板；填料函密封结构，所述管程排气管远离所述活动管板的端部可活动地插设于所述填料函密封结构；所述填料函密封结构设于所述管程排气管的端部，用于密封所述管程排气管的端部和所述壳体的端部之间的缝隙。

可选地，所述填料函密封结构包括填料、填料压盖和固定组件；所述填料套设于所述管程排气管远离所述活动管板的一端，且位于所述管程排气管和所述壳体的端部之间，用于密封所述管程排气管的端部和所述壳体的端部之间的缝隙；所述填料压盖沿所述第一方向的一端抵接于所述填料；所述固定组件能够固定连接所述填料压盖与所述壳体的端部。

可选地，所述填料为陶瓷纤维盘根、石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨、工程塑料、复合材料中的至少一种。

可选地，所述填料压盖包括压紧部和连接所述压紧部的固定部，所述压紧部背离所述固定部的一端抵接于所述填料，所述固定部通过所述固定组件与所述壳体的端部连接。

可选地，所述固定组件设有多个，全部所述固定组件围绕所述压紧部的周向间隔设置。

可选地，所述填料压盖包括压盖筒体和沿所述第一方向间隔凸设于所述压盖筒体外壁的第一凸缘和第二凸缘；所述压盖筒体的一端抵接于所述填料；所述固定组件能够固定连接所述第一凸缘和所述壳体的端部；所述第二凸缘用于连接所述换热装置和所述换热装置的下游管道。

可选地，所述壳体的端部设有安装槽，所述安装槽围绕所述管程排气管的周向设置，所述填料设于所述安装槽内。

一种换热器，包括固定管板、换热管、管程出口结构和换热装置；所述固定管板固定设于所述壳体沿所述第一方向的一端；所述换热管的一端穿设于所述固定管板，另一端穿设于所述活动管板；所述管程出口结构可拆卸地设于所述壳体的端部远离所述活动管板的一端，用于连接所述换热器和所述换热器的下游管道。

可选地，所述壳体的端部还设有与所述壳体内部连通的连通孔，所述换热器还包括排污结构，所述排污结构的入口与所述连通孔连通，以使所述壳体内的杂质和结焦流经所述连通孔排出。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种换热装置及其换热器，换热装置包括壳体、活动管板、管程排气管和填料函密封结构，活动管板的外周面与壳体的内壁之间设有间隙，填料函密封结构用于密封管程排气管和壳体的端部之间的缝隙。该换热装置，将活动管板与壳体分离设置，从而使得活动管板与管程排气管脱离壳体束缚，运行时可以自由膨胀位移；为了实现该换热装置的密封，通过设置填料函密封结构，将填料函密封结构设置在管程排气管和壳体的端部之间，以密封二者之间的缝隙；填料函密封结构并不限制活动管板与管程排气管的位移，消除了管程排气管和壳体之间的热应力，不需要设置膨胀节(特别是温差大的工况)，简化了结构的同时还降低了成本。

附图说明

图1是本发明一实施例中部分换热装置的主视示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是换热器整体的主视示意图；

图4是本发明一实施例中填料函密封结构的轴侧剖视示意图；

图5是本发明一实施例中填料函密封结构、管程排气管和壳程的端部装配后的轴侧剖视示意图；

图6是本发明一实施例中另一填料函密封结构设于换热装置的主视示意图；

图7是图6中B处的局部放大示意图。

附图标号说明：

100、换热装置；11、壳体；；111、安装槽；112、连通孔；12、活动管板；13、固定管板；14、换热管；15、管程排气管；16、填料函密封结构；161、填料；162、填料压盖；1621、压紧部；1622、固定部；163、固定组件；17、管程出口结构；18、排污结构；X、第一方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。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。

参阅图1至图3，本发明提供了一种换热装置100，包括壳体11、活动管板12、管程排气管15和填料函密封结构16。活动管板12设于壳体11内，活动管板12的外周面与壳体11的内壁之间设有间隙，管程排气管15的一端连接于活动管板12，管程排气管15远离活动管板12的端部可活动地插设于填料函密封结构16，填料函密封结构16设于管程排气管15的端部，用于密封管程排气管15的端部和壳体11的端部之间的缝隙。

如此，本发明的换热装置100，将活动管板12与壳体11分离设置，从而使得活动管板12与管程排气管15脱离壳体11束缚，运行时可以自由膨胀位移；为了实现该换热装置100的密封，通过设置填料函密封结构16，将填料函密封结构16设置在管程排气管15和壳体11的端部之间，以密封二者之间的缝隙；填料函密封结构16并不限制活动管板12与管程排气管15的位移，消除了管程排气管15和壳体11之间的热应力，不需要设置膨胀节(特别是温差大的工况)，简化了结构的同时还降低了成本。

具体地在一些实施例中，参阅图1至图5，填料函密封结构16包括填料161、填料压盖162和固定组件163。填料161套设于管程排气管15远离活动管板12的一端，且位于管程排气管15和壳体11的端部之间，用于密封管程排气管15的端部和壳体11的端部之间的缝隙；填料压盖162沿第一方向X的一端抵接于填料161；固定组件163能够固定连接填料压盖162与壳体11的端部。

如此，该填料函密封结构16，通过填料压盖162压紧填料161以密封管程排气管15和壳体11的端部之间的间隙，从而避免管程介质和壳程介质发生混合，解决了管程出口和壳程的密封；通过固定组件163将填料压盖162固定于壳体11的端部，以使密封可靠；通过将填料161密封结构设置在管程排气管15和壳体11的端部之间，避免了管程介质泄漏到换热装置100外，有利于提高换热装置100的安全性；并且，由于填料161套设于管程排气管15，管程排气管15可以相对于填料函密封结构16移动，从而有效地解决了壳程和管程之间存在热应力差的问题，换热装置100也就不用设置膨胀节，从而就不存在膨胀节容易堆积结焦、不利于清洗和排出结焦的问题，同时也降低了投资成本。

在一些实施例中，填料161为陶瓷纤维盘根、石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨、工程塑料、复合材料中的至少一种。可以理解的是，填料161的具体材料并不限于本发明列举的材料，也可以是其他任何满足使用需要的材料，可以根据换热装置100的应用场景和要求选择合适的填料161，并不局限于本发明列举的填料161的材料。

需要说明的是，本发明设计了两种不同的填料函密封结构16，图1至图5对应的实施例为一种填料函密封结构16，图6和图7对应的实施例为另一种填料函密封结构16。

其中一种填料函密封结构16如下。继续参阅图1、图2和图5，在一些实施例中，填料压盖162包括压紧部1621和连接压紧部1621的固定部1622，压紧部1621背离固定部1622的一端抵接于填料161，固定部1622通过固定组件163与壳体11的端部连接。进一步地，在本实施例中，填料161、压紧部1621和固定部1622均呈圆环形，填料161的环宽尺寸等于压紧部1621的环宽尺寸，固定部1622的外径大于压紧部1621的外径。可以理解的是，压紧部1621用于抵接填料161以压紧填料161，所以压紧部1621和填料161的抵接面至少部分重合，但填料161的环宽尺寸和压紧部1621的环宽尺寸可以根据实际需要设置；由于固定部1622需要与壳体11的端部连接，固定部1622连接于压紧部1621的外周面，所以固定部1622的外径大于压紧部1621的外径，在此不做过多限定。

继续参阅图1和图2，在一些实施例中，固定组件163设有多个，全部固定组件163围绕压紧部1621的周向间隔设置，且固定组件163穿设于固定部1622和壳体11的端部。可选地，固定组件163为相配合的螺栓和螺母，螺栓和螺母的安装方便，连接可靠，且便于拆卸。可以理解的是，固定组件163也可以是螺钉、铆钉、销等其他具体结构，在此不做过多限定。

另外一种填料函密封结构16如下。参阅图6和图7，填料压盖162包括压盖筒体162a和沿第一方向间隔凸设于压盖筒体162a外壁的第一凸缘162b和第二凸缘162c；压盖筒体162a的一端抵接于填料161；固定组件163能够固定连接第一凸缘162b和壳体11的端部；第二凸缘162c用于连接换热装置100和换热装置100的下游管道。可以理解的是，换热装置100可以应用在各种不同的设备上，以满足设备的换热需求，降温后的管程介质还根据需要排出，为此，本发明还设置了下游管道，使降温后的管程介质通过下游管道排出。

如此，在该实施例中，填料压盖162不仅能够压紧填料161，同时还能够连接排气设备，由于填料压盖162可以设置为一体成型的结构，与图1的填料压盖162和管程出口结构17相比，本实施例的填料压盖162的结构简单，且有利于节省拆装时间。

在一些实施例中，参阅图2，壳体11的端部设有安装槽111，安装槽111围绕管程排气管15的周向设置，填料161设于安装槽111内。

本发明还提供了一种换热器，包括固定管板13、换热管14、管程出口结构17和换热装置100。固定管板13固定设于壳体11沿第一方向X的一端；换热管14的一端穿设于固定管板13，另一端穿设于活动管板12；管程出口结构17可拆卸地设于壳体11的端部远离活动管板12的一端，用于连接换热器和换热器的下游管道。可选地，管程出口结构17为法兰，当然，管程出口结构17也可以选用其他连接结构，能够满足实际使用需求即可。

在一些实施例中，参阅图2，壳体11的端部还设有与壳体11内部连通的连通孔112，换热器还包括排污结构18，排污结构18的入口与连通孔112连通，以使壳体11内的杂质和结焦流经连通孔112排出。具体地，连接孔呈“L”字型，连接孔的入口连通壳体11与管程排气管15之间的间隙，连通孔112的出口连通排污结构18的入口。如此，通过设置排污结构18，以使壳体11内的结焦等杂质能够顺利排出。

需要说明的是，在本发明中，固定管板13和壳体11固定连接，由于固定管板13与壳体11是固定连接的，所以填料函密封结构16可实现对管程出口和壳程的密封，既可以避免管程介质和壳程介质混合，又可以避免管程介质泄露到换热器以外，特别是易燃易爆有毒的管程介质。

可以理解的是，在本发明中，固定管板13、换热管14、活动管板12和管程排气管15共同构成供管程介质流通的管程，固定管板13靠近换热管14一侧的壁面、换热管14的外壁、活动管板12的外壁、管程排气管15的外壁和壳体11的内壁共同构成供壳程介质流通的壳程。

为了便于理解，以裂解炉为例，将本发明的换热器应用在裂解炉上，通过换热器冷却裂解气，也即，裂解气为上文中的管程介质，由于裂解气的温度较高，并且裂解气为易爆的气体，所以需要在裂解炉中设置换热器，通过壳程介质与裂解气进行热交换，从而降低裂解气的温度，同时也能够抑制裂解气发生二次反应，影响乙烯的收率。并且，可以以裂解原料作为壳程介质，从而在冷却裂解气的同时加热裂解原料，有利于节省成本。

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，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 (9)

1.一种换热装置，其特征在于，包括：

壳体(11)，以与所述壳体(11)的中心轴线平行的方向为第一方向；

活动管板(12)，设于所述壳体(11)内，所述活动管板(12)的外周面与所述壳体(11)的内壁之间设有间隙；

管程排气管(15)，一端连接于所述活动管板(12)；

填料函密封结构(16)，所述管程排气管(15)远离所述活动管板(12)的端部可活动地插设于所述填料函密封结构(16)；所述填料函密封结构(16)设于所述管程排气管(15)的端部，用于密封所述管程排气管(15)的端部和所述壳体(11)的端部之间的缝隙。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述填料函密封结构(16)包括填料(161)、填料压盖(162)和固定组件(163)；

所述填料(161)套设于所述管程排气管(15)远离所述活动管板(12)的一端，且位于所述管程排气管(15)和所述壳体(11)的端部之间，用于密封所述管程排气管(15)的端部和所述壳体(11)的端部之间的缝隙；

所述填料压盖(162)沿所述第一方向的一端抵接于所述填料(161)；

所述固定组件(163)能够固定连接所述填料压盖(162)与所述壳体(11)的端部。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述填料(161)为陶瓷纤维盘根、石棉织物、碳纤维、橡胶、柔性石墨、工程塑料、复合材料中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述填料压盖(162)包括压紧部(1621)和连接所述压紧部(1621)的固定部(1622)，所述压紧部(1621)背离所述固定部(1622)的一端抵接于所述填料(161)，所述固定部(1622)通过所述固定组件(163)与所述壳体(11)的端部连接。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所述固定组件(163)设有多个，全部所述固定组件(163)围绕所述压紧部(1621)的周向间隔设置。

6.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述填料压盖(162)包括压盖筒体(162a)和沿所述第一方向间隔凸设于所述压盖筒体(162a)外壁的第一凸缘(162b)和第二凸缘(162c)；

所述压盖筒体(162a)的一端抵接于所述填料(161)；所述固定组件(163)能够固定连接所述第一凸缘(162b)和所述壳体(11)的端部；所述第二凸缘(162c)用于连接所述换热装置(100)和所述换热装置(100)的下游管道。

7.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述壳体(11)的端部设有安装槽(111)，所述安装槽(111)围绕所述管程排气管(15)的周向设置，所述填料(161)设于所述安装槽(111)内。

8.一种换热器，其特征在于，包括固定管板(13)、换热管(14)、管程出口结构(17)和如权利要求1-7任一项所述的换热装置(100)；

所述固定管板(13)固定设于所述壳体(11)沿所述第一方向的一端；所述换热管(14)的一端穿设于所述固定管板(13)，另一端穿设于所述活动管板(12)；所述管程出口结构(17)可拆卸地设于所述壳体(11)的端部远离所述活动管板(12)的一端，用于连接所述换热器和所述换热器的下游管道。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述壳体(11)的端部还设有与所述壳体(11)内部连通的连通孔(112)，所述换热器还包括排污结构(18)，所述排污结构(18)的入口与所述连通孔(112)连通，以使所述壳体(11)内的杂质和结焦流经所述连通孔(112)排出。