CN201229140Y - 翅片管及翅片管外取热器 - Google Patents

翅片管及翅片管外取热器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了热交换技术领域的一种翅片管以及翅片管外取热器，以解决现有套管式翅片传热管采用纵向长翅片的翅片管外取热器用于催化转化装置时所存在的翅片的两端和膨胀缝U形槽的底部易产生裂纹的问题。翅片管由基管(10)和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的翅片(11)组成。翅片为通长翅片；两端为低翅片(112)，高度为18～24毫米，中间部分为高翅片(111)，高度为28～30毫米。相邻两个翅片的两端在基管的轴向上错开布置。翅片管外取热器内设置的套管式翅片传热管，其蒸汽套管的翅片管段采用上述结构的翅片管。本实用新型可用于石油加工行业的重油流化催化裂化装置等场合。

Description

翅片管及翅片管外取热器
技术领域
本实用新型涉及热交换技术领域的一种翅片管，以及一种翅片管外取热器。
背景技术
在一类催化转化工业装置中，催化剂在反应器和再生器之间循环；失活的催化剂在再生器中烧焦再生，再生后的催化剂循环回反应器。典型的如重油流化催化裂化装置。催化剂在再生器中的烧焦反应要放出大量的热，当该热量超过了催化反应所需要的热量时，就需要设置外取热器来吸收这部分过量的热量，保证工艺操作的平稳进行。同时，外取热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽，成为催化转化装置中的一项重要节能措施。外取热器由于取热量大、操作灵便，在工业上的应用十分广泛。
现有的外取热器有多种型式，翅片管外取热器是其中的一种类型。国内一些炼油厂使用的一种翅片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有多根套管式翅片传热管。每一根套管式翅片传热管为封闭式结构，主要由给水管和绕给水管的外表面设置的蒸汽套管组成。每根套管式翅片传热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。蒸汽套管分为翅片管段和光管段，翅片管段基管的外表面密布着纵向设置的长翅片。各翅片与基管外表面相垂直，长度均为1000毫米，或更长，采用错开、分段的布置型式。各翅片长度的中点处均设有膨胀缝，膨胀缝的底部为U形槽。这种套管式翅片传热管以及采用这种套管式翅片传热管的翅片管外取热器的优点是，一个单元的套管式翅片传热管出了问题，不影响整台外取热器的使用；长翅片的型式还能够保证外取热器在工作时具有足够的取热面积。存在的主要问题是：翅片的两端和膨胀缝U形槽的底部形成应力集中区，易于产生裂纹；这些裂纹的不断扩展将严重威胁到外取热器的使用安全。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种翅片管及翅片管外取热器，以解决现有套管式翅片传热管采用纵向长翅片的翅片管外取热器用于催化转化装置时所存在的翅片的两端和膨胀缝U形槽的底部易产生裂纹的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种翅片管，由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的翅片组成，其特征在于：翅片为通长翅片，两端为低翅片，高度为18～24毫米，中间部分为高翅片，高度为28～30毫米，相邻两个翅片的两端在基管的轴向上错开布置。
一种翅片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有至少一根套管式翅片传热管，每一根套管式翅片传热管为封闭式结构，由给水管和绕给水管的外表面设置的蒸汽套管组成，构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元，蒸汽套管分为翅片管段和光管段，其特征在于：蒸汽套管的翅片管段为上述结构的翅片管。
本实用新型翅片管，主要是针对现有翅片管外取热器套管式翅片传热管的蒸汽套管的翅片管段采用纵向长翅片翅片管存在的缺陷而对其进行了改进；而本实用新型翅片管外取热器的主要特点是其套管式翅片传热管的蒸汽套管的翅片管段采用了本实用新型的翅片管。所以，上述两种技术方案具有相同的特定技术特征。
采用本实用新型的翅片管以及翅片管外取热器，具有如下的有益效果：(1)翅片的两端为高度较低的低翅片，其顶部与底部的温差及温差应力均较小。相邻两个翅片的两端在基管的轴向上错开布置，可以降低翅片端部与基管之间的环向应力集中，减少危险点。因此，翅片的两端不易产生裂纹。此外，翅片不设膨胀缝及U形槽，因而不存在膨胀缝U形槽的底部产生裂纹的现象。采用本实用新型，可以延长翅片管的工作寿命，提高外取热器的使用安全性；(2)翅片为通长翅片，即每片翅片的总长度均与翅片管的长度基本相同，不再分段，能起到类似于加强筋的作用。催化剂沿翅片的长度方向流动，对翅片的磨损较轻。因此，使本实用新型翅片管以及套管式翅片传热管的刚度较大，在高温下不易变形，并具有较好的耐磨损性和可靠性，以及足够的换热面积。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。
附图说明
图1是本实用新型翅片管的结构示意图。
图2是本实用新型翅片管翅片的结构示意图。
图3是采用本实用新型翅片管的套管式翅片传热管的结构示意图。
图4是本实用新型翅片管外取热器的结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，本实用新型的翅片管，由基管10和设于基管10外表面上、与基管10的外表面相垂直并纵向设置的翅片11组成。翅片11焊接于基管10的外表面上。翅片11纵向设置，是指其长度方向沿基管10轴心线的方向设置。翅片11为通长翅片，即每片翅片的总长度均与翅片管的长度基本相同，不分段。翅片11的两端为低翅片112，高度h一般为18～24毫米；中间部分为高翅片111，高度H一般为28～30毫米。低翅片112的长度L一般为300～400毫米。参见图1，相邻两个翅片11的两端在基管10的轴向上错开布置，错开的长度p为50～100毫米。
翅片11的厚度一般为6～8毫米。相邻两个翅片11之间的距离一般为15～20毫米。该距离为相邻两个翅片相对的两个侧面在基管10外表面上的翅片根部之间的圆弧长度。
本实用新型翅片管上翅片11的个数以及翅片11的总长度，按传热需要进行计算而确定。翅片管采用常用的材料和方法进行制造。
参见图3所示采用上述本实用新型翅片管的套管式翅片传热管。套管式翅片传热管5由给水管1和绕给水管1的外表面设置的蒸汽套管4组成，给水管1的外表面与蒸汽套管4的内表面之间形成供水—汽流动的环形空间。给水管1为光管；蒸汽套管4分为翅片管段和光管段两个管段，其中的翅片管段为上述本实用新型的翅片管。如图3所示，套管式翅片传热管的给水管1的顶部设有入水口101，给水管1的底部设有出水口102，出水口102位于蒸汽套管4之内的下部。蒸汽套管4的上部设有饱和蒸汽出口12，蒸汽套管4的顶部与给水管1的外壁之间为封闭式结构。蒸汽套管4的底部设有限位管13。使用过程中，水由给水管1顶部的入水口101通入给水管1并在给水管1内向下流动，再由给水管1底部的出水口102流出，进入给水管1的外表面与蒸汽套管4的内表面之间的环形空间向上流动，并吸取放热介质(例如高温催化剂)放出的热量；生成的饱和蒸汽由蒸汽套管4上部的饱和蒸汽出口12流出。由以上说明可知，图3所示的套管式翅片传热管5为封闭式结构，其自身构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。图3所示的套管式翅片传热管5主要是其蒸汽套管4的翅片管段采用了本实用新型的翅片管，其余的结构和使用过程与现有的翅片管段采用纵向长翅片翅片管的套管式翅片传热管基本相同。
图4所示，是本实用新型的翅片管外取热器(简称为外取热器)。它包括一个垂直设置的圆筒形壳体202，壳体202的顶部设有封头201。壳体202内垂直设置有多根套管式翅片传热管5，套管式翅片传热管5的下方设有导向支架6。套管式翅片传热管5采用如图3所示的型式，参见图3以及相关的文字说明。套管式翅片传热管5至少设置一根。每根套管式翅片传热管5的一端固定在封头201上，另一端将限位管13插入导向支架6的限位孔内，由导向支架6限位，可自由伸缩。壳体202上设有催化剂进口管8、催化剂出口管9和脱气口3，壳体202内的下部、导向支架6的下方设有流化风分布器7。壳体202和封头201的内壁有耐高温的隔热耐磨衬里。如图4所示，每根套管式翅片传热管5的蒸汽套管，在催化剂进口管8的下方为翅片管段，在催化剂进口管8的上方为光管段。
图4所示的外取热器用作重油流化催化裂化装置(简称催化裂化装置)外取热器的操作过程如下：从催化裂化装置再生器来的高温催化剂从催化剂进口管8进入外取热器，在外取热器内形成一段密相催化剂床层。流化风(空气)通过流化风分布器7进入催化剂床层，使催化剂处于流化状态，以增强高温催化剂对套管式翅片传热管5的放热作用。放热冷却后的催化剂通过催化剂出口管9排入催化裂化装置再生器，从而完成催化剂在外取热器中的冷却循环过程。流化催化剂中所夹带的烟气经脱气口3排回再生器中。由每根套管式翅片传热管5给水管1顶部的入水口通入水，水在套管式翅片传热管5内流动，并吸取高温催化剂放出的热量而生成饱和蒸汽；饱和蒸汽由蒸汽套管上部的饱和蒸汽出口12流出。在上述的操作过程中，每根套管式翅片传热管5各自构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。高温催化剂从催化裂化装置再生器带出的过剩热量，就这样通过套管式翅片传热管5产生的饱和蒸汽被不断地取走。上述套管式翅片传热管5的详细结构和工作过程，参见对图3的说明。图4所示的外取热器，主要是采用了如图3所示的套管式翅片传热管5，而该套管式翅片传热管5的蒸汽套管4的翅片管段采用的是本实用新型的翅片管。图4所示外取热器其余的结构和用于催化裂化装置的取热操作过程，与现有的设置套管式翅片传热管(其蒸汽套管的翅片管段采用纵向长翅片翅片管)的翅片管外取热器基本相同。
以上结合附图和具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明。本实用新型图1至图4中，相同附图标记表示相同的技术特征。图3和图4中，未注明附图标记的箭头表示水、饱和蒸汽、流化风、烟气或催化剂的流动方向。
本实用新型的外取热器，主要用于石油加工行业的重油流化催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的其它催化转化装置，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)装置；还可应用于具有相似要求的其它热传递场所。本实用新型的翅片管可以作为独立的传热元件使用，例如用于与本实用新型外取热器工况类似的换热器中。而采用本实用新型翅片管的套管式翅片传热管，则可用于上述催化转化装置的外取热器或内取热器中，或是用于类似工况的列管式锅炉上。

Claims (5)

1、一种翅片管，由基管(10)和设于基管(10)外表面上、与基管(10)的外表面相垂直并纵向设置的翅片(11)组成，其特征在于：翅片(11)为通长翅片，两端为低翅片(112)，高度h为18～24毫米，中间部分为高翅片(111)，高度H为28～30毫米，相邻两个翅片(11)的两端在基管(10)的轴向上错开布置。
2、根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于：低翅片(112)的长度L为300～400毫米。
3、根据权利要求1所述的翅片管，其特征在于：相邻两个翅片(11)的两端错开的长度p为50～100毫米。
4、根据权利要求1或2或3所述的翅片管，其特征在于：翅片(11)的厚度为6～8毫米，相邻两个翅片(11)之间的距离为15～20毫米。
5、一种翅片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体(202)，壳体(202)内垂直设置有至少一根套管式翅片传热管(5)，每一根套管式翅片传热管(5)为封闭式结构，由给水管(1)和绕给水管(1)的外表面设置的蒸汽套管(4)组成，构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元，蒸汽套管(4)分为翅片管段和光管段，其特征在于：蒸汽套管(4)的翅片管段为权利要求1所述的翅片管。
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