CN202092492U - 一种环向管板列管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环向管板列管换热器，属于工业用换热器技术领域。技术方案是包含上管板（3）、换热室壳体（4）、若干换热件（5）、环向管板（6），上管板设置在换热室的顶部，设置在换热室壳体内的若干换热件一端固定在上管板上、另一端经过朝外侧弯曲固定在环向管板上，通过若干换热件将上管板与环向管板连通。本实用新型具有结构简单、加工制作方便、温差应力清除彻底等特点，能够长期承受换热件的膨胀变形，也可以长期承受单个换热件的膨胀变形，使换热设备能够长周期稳定运行，延长使用寿命，减少设备的运行成本，特别适用于化学反应后高温介质的热回收或高温介质的快速降温。

Description

一种环向管板列管换热器

技术领域

本实用新型涉及一种环向管板列管换热器，属于工业用换热器技术领域。

背景技术

目前，工业上用的列管换热器，常见的有如下两种结构；第一种是上管板、下管板之间的换热管为直型结构；第二种是采用一块管板、换热管为U型结构。第一种上、下管板结构的列管换热器，上管板的上部可以作为反应室或燃烧室，存在问题是当直管型列管换热器管内介质温度较高时，管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹，造成设备损坏，影响使用寿命和正常生产；第二种单管板U型管换热器的管板的上部则不能作为反应室或燃烧室，本实用新型是针对第一种上、下管板结构的列管换热器而进行的改进。

当上管板的上部作为化学反应或燃烧的空间时，该空间一般为筒体或其它形状结构，称之为反应室或燃烧室，上管板的下部是把反应或燃烧后高温介质产物快速冷却或进行热量回收的装置，其结构为若干换热管通过上管板、下管板设置在换热室壳体内的结构，整个结构称之为列管换热器，其工作原理与火管式余热锅炉相同。上管板既是反应室或燃烧室筒体的底，也是换热室壳体的顶，在反应器的运行中，上管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹，造成设备损坏，影响使用寿命和正常生产。上管板与换热管之间的焊缝产生裂纹的根本原因是：换热管壁因温度高而伸长，而换热室壳体因温度低而缩短（或伸长少），二者运动通过上管板产生冲突。为了解决上述技术问题，人们考虑了很多方案，有的在换热室壳体上加膨胀节，把变形让换热室壳体承使；有的采用挠性管板；还有的采用波节管等等；但是，因为化学反应或燃烧反应有时是不均匀的局部反应，上述方法解决起来都有些力不从心，收效甚微，都不够理想，不能从根本上解决问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种环向管板列管换热器，结构简单可靠，能够长期承受换热件的膨胀变形，同时可以承受单个换热件的膨胀变形，从而延长换热器的使用寿命，减少设备的运行成本，解决背景技术存在的上述问题。

本实用新型的技术方案为：

一种环向管板列管换热器，包含上管板、换热室壳体、换热件、环向管板，上管板设置在换热室的顶部，设置在换热室壳体内的若干换热件一端固定在上管板上、另一端经过朝外侧弯曲固定在环向管板上，通过若干换热件将上管板与环向管板连通。

所说的若干换热件在换热室壳体内弯曲、环向360度布置在环向管板上。

所说的换热件弯曲角度为大于0度、小于180度，较佳弯曲角度为45—100度，90度为最佳弯曲角度。

所说的换热件的截面形状是任意的，数量是任意的，根据工艺需要确定。换热件较佳的形状是换热管，截面为管型，圆形或扁形管为最佳。若干换热管在换热室壳体内分别有规则的朝外侧、环向360度方向弯曲布置在环向管板上；较佳的方式是：换热管为弧状弯曲，有规律排列。

上管板、环向管板上均设有管孔，若干环热管形成换热管束，换热管束的每只管子，与上管板、环向管板的管孔插入连接，每只管子与上管板和环向管板的连接方法为焊接或胀接，连接方法均属公知技术。

环向管板与换热器壳体等径或不等径均可，换热器壳体与环向管板环向连接形成完整的换热器壳体；环向管板外部为筒体或其他结构，用于将换热后的介质集中到换热器出口。环向管板的下部全部封闭，与环向管板外面的筒体断开。

本实用新型所说的上管板，其结构形式为火管式余热锅炉或反应器的管板结构形式，管板本身不作为换热室的壳体的一部分。换热器壳体下部的环向管板既是连接换热件的管板，也是换热器壳体的一部分。

本实用新型的环向管板换热室壳体上设有换热介质进出口、排污口等，所说的换热介质是液体或气体。

本实用新型的积极效果是：针对直管型列管换热器存在的问题，下部采用环向管板结构形式，将换热件在换热壳体内向外弯曲有规则的360度布置在环向管板上，具有结构简单、加工制作方便、温差应力清除彻底等特点，能够长期承受换热件的膨胀变形，也可以长期承受单个换热件的膨胀变形，使换热设备能够长周期稳定运行，延长使用寿命，减少设备的运行成本，特别适用于化学反应后高温介质的热回收或高温介质的快速降温。

本实用新型可以应用在甲醇氧化生产甲醛的反应器、氨氧化法制硝酸的氧化器或其它类似反应器上。

附图说明

附图1是本实用新型示意图；

附图2是本实用新型一个实施例结构示意图；

图中：反应介质进口1、反应室2、上管板3、壳体4、换热件5、环向管板6、反应物出口7、换热介质进口8、换热介质出口9、换热介质排污口10。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。

参照附图1，一种环向管板列管换热器，包含上管板3、换热室壳体4、若干换热件5、环向管板6，上管板设置在换热室的顶部，上管板的上部接触高温热源、直接作为高温介质的进口，设置在换热室壳体内的换热件一端固定在上管板上、另一端固定在环向管板上，环向管板为壳体的一部分与壳体环向连接，若干换热件在换热室壳体内有规则的朝外侧弯曲布置在环向管板上。换热件弯曲角度90度为最佳弯曲角度。所说的换热件的截面形状圆形管为最佳，换热管为弧状弯曲。环向管板为换热壳体的一部分与壳体环向连接，上管板和环向管板上面设有管孔，换热管束的每只管子，与上管板、环向管板的管孔插入连接，连接方法为焊接或胀接，环向管板外侧为筒体或其他结构，将反应后的介质集中引到换热器出口，环向管板下部封闭。

本实用新型的工作原理是：发生化学反应后的高温介质经由上管板进入换热管束的换热管子内，换热管受热伸长，由于换热管束为弯曲结构，对上管板和环向管板的顶力很小，从而避免管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹。高温反应物的热量迅速传给换热管外的换热介质，高温介质降温后，经过环向管板流出进入环向管板外面的筒体集中到换热器出口，换热介质由换热室壳体进入，在换热管束的管外流动，吸收换热管内高温反应物的热量后排出。

参照附图2，本实施例为以甲醇为原料空气催化氧化制甲醛的反应器应用本实用新型。

上管板3的上面是反应室2，反应室设有反应物进口1；反应室底部上管板上面设置丝网，丝网上设置催化剂触媒；换热室壳体4内是换热管束5，并与上管板3、环向管板6相连结，环向管板外面的筒体下部封头上有反应物出口7，环向管板下部连接的封头上有换热介质排污口10，换热室壳体上设有给水口8、上部有汽水混合物出口9。

实施例工作过程是：原料气在催化剂作用下发生氧化反应后，高温反应物经由上管板进入弯曲管束的换热管子内，换热管受热伸长，由于是弯曲的换热管束结构，对上管板的顶力或拉力很小，从而避免管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹。高温反应物的热量迅速传给换热管外的水，降温后的反应物360度径向流出环向管板，经环向管板外面的筒体下封头出口排出，给水由换热壳体下部给水口进入，在弯曲换热管束的管外流动，吸收换热管内高温反应物的热量后汽化，汽液混合物由换热壳体上部的汽水混合物出口排出。

Claims (10)

1.一种环向管板列管换热器，其特征在于包含上管板（3）、换热室壳体（4）、若干换热件（5）、环向管板（6），上管板设置在换热室的顶部，设置在换热室壳体内的若干换热件一端固定在上管板上、另一端经过朝外侧弯曲固定在环向管板上，通过若干换热件将上管板与环向管板连通。

2.根据权利要求1所述之环向管板列管换热器，其特征在于所说的若干换热件在换热室壳体内弯曲、环向360度布置在环向管板上。

3.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于所说的换热件弯曲角度为大于0度、小于180度。

4.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于换热件的形状是换热管，截面为管型。

5.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于换热管为弧状弯曲，有规律排列。

6.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于上管板、环向管板上均设有管孔，若干环热管形成换热管束，换热管束的每只管子，与上管板、环向管板的管孔插入连接。

7.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于环向管板与换热器壳体等径或不等径，换热器壳体与环向管板环向连接形成完整的换热器壳体。

8.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于环向管板外部为筒体。

9.根据权利要求8所述之环向管板列管换热器，其特征在于环向管板的下部全部封闭，与环向管板外面的筒体断开。

10.根据权利要求1或2所述之环向管板列管换热器，其特征在于换热器壳体下部的环向管板既是连接换热件的管板，也是换热器壳体的一部分。

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