CN202254638U

CN202254638U - 分置式主换热器

Info

Publication number: CN202254638U
Application number: CN2011202342471U
Authority: CN
Inventors: 章有虎
Original assignee: HANGZHOU ZHONGTAI CRYOGENIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU ZHONGTAI CRYOGENIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-07-05

Abstract

本实用新型公开了一种分置式主换热器，由品种数量和冷流体品种数量相对应的换热器组成，在换热器的侧面从下到上分别设有冷流体进口及冷流体出口，冷流体进口设置在换热器的冷端端面上，冷流体出口设置在换热器的热端端面上；在换热器的侧面的另一个位置从上到下分别设有热流体进口及热流体出口，热流体进口设置在换热器的热端端面上，热流体出口设置在换热器的冷端端面上；在换热器内腔对应的设有用于冷热流体流通的冷流体通道及热流体通道。本实用新型可解决如何使集气管长度降低、提高气流分别的均匀程度及降低流动阻力的技术问题。

Description

分置式主换热器

技术领域

本实用新型涉及一种由多个主换热器构成的分置式主换热器。

背景技术

请参考图6，在空分设备中，在换热流程中，氮气、氧气、污氮气等返流冷流体和空气、增压空气等热流体，全部设置在同一台主换热器内进行换热；在内压缩流程中，还要把高压空气、高压液氧蒸发气也设置在主换热器中。因此，在同一台换热器内至少有五股流体进行换热。当空分装置还生产有氩气等稀有气体时，同一台换热器内则至少要设置六股以上的换热通道。当采用内压缩流程时，主换热器内至少要设置七股流体通道。如此多的流体要在同一台换热器内布置，给换热气的结构设计和管路连接带来很大的困难。尤其是在换热器的两端，流体封头的布置更是困难重重，有时甚至用增加换热器的长度或流动阻力来满足对流体封头布置的需要；尤其是随着空分需求规模的不但增大，在一套空分设备中往往要使用若干台主换热器并联才可以满足换热量的需要。由于每一股流体的集气管长度必须和主换热器并联数即并联长度相适应，从而导致每一股流体的集气管长度都显得十分庸长，正是这些庸长的集齐管，导致了换热器冷箱内管路复杂、气流均匀分配困难、冷箱体积庞大、材料消耗增加，并由此导致换热效率降低、能耗指标增加、制造成本增加等很难克服的难题，而这些缺点都源自一台主换热器内多股流体并存的现实造成的。

请参考图7，冷流体由总管进入换热器组时，首先分成两股进入换热器组每一列的集气管，由于每列的结构情况不可能完全一致，因此流体分配到每列集气管的量，不可能完全一致。然后在每列的集气管中，再分成5股气流进入每一台主换热器中，5台换热器的结构也不可能完全一致，因此分别到5台换热器中的流体流量不可能完全相等。如此所有冷气流从总管，分别到每台换热器的进口流量，10台换热器肯定有10个数据值。上述现象同样要发生在热流体的身上。对一台换热器来讲，有几股流就有几种流体流量的差异，如此多的和设计工况的差异，自然要严重影响换热器的换热效率。换热器效率的降低即意味着能耗的增加。其次，如此众多数量的集气管和分配支管，要有有效的冷箱空间来布置，无形中造成冷箱空间的扩大，增大的冷箱体积，又增加了冷量的损失，进一步增加了能耗指标。众多的集气管和扩大的冷箱，无形中增加了制造成本和设备安装的占地面积。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种分置式主换热器，解决如何使集气管长度降低、提高气流分别的均匀程度及降低流动阻力的技术问题。

分置式主换热器，由品种数量和冷流体品种数量相对应的换热器组成，在换热器的侧面从下到上分别设有冷流体进口及冷流体出口，冷流体进口设置在换热器的冷端端面上，冷流体出口设置在换热器的热端端面上；在换热器的侧面的另一个位置从上到下分别设有热流体进口及热流体出口，热流体进口设置在换热器的热端端面上，热流体出口设置在换热器的冷端端面上；在换热器内腔对应的设有用于冷热流体流通的冷流体通道及热流体通道。

所述在换热器的侧面的第三位置处从上到下分别设置有第二个热流体进口及第二个热流体出口，第二个热流体进口设置在换热器的热端端面上，第二个热流体出口设置在换热器的冷端端面上；在换热器内腔对应的设有用于热流体流通的第二个热流体通道。

所述各个品种的换热器之间的冷流体进口通过管道并接联通。

所述各个品种的换热器之间的冷流体出口通过管道并接联通。

所述各个品种的换热器之间的热流体进口通过管道并接联通。

所述各个品种的换热器之间的热流体出口通过管道并接联通。

本实用新型的有益效果是，在每一品种的换热器中，仅仅有三种流体：冷流体分别为氧气、氮气、污氮气等，热流体为空气和增压空气，甚至在高压换热器内有可能仅有高压空气和液氧蒸发气两股流体换热的可能。如果有稀有气体生产时，可以增加一台稀有气体换热器。如此在每一台换热器中，冷流体仅仅是一股冷源，热流体则为两股：空气和增压空气。如此把冷源分开设置，使在每台换热器中，仅仅有三股流体存在，使换热器的结构设计非常方便：冷流体如氧气、氮气、污氮气、稀有气体等设置在换热器的两个端头上进出，可以不设置进出口导流片，大大降低了冷流体的进出口阻力，提高了冷流体均匀分布的能力。热流体设置在换热器的两个侧面上进出，每种换热器可以单独并联组成该气体的换热器组。在布置换热器组时，把各种换热器组按序排列在适当的冷箱空间中即可。如此布置，使每种换热器组的集气管长度大大降低，提高了气流分布的均匀程度，降低了流动阻力、制造成本，简化了空分装置冷箱内的管路布置和连接，降低了冷量的损失，可以进一步降低能耗指标。并大大简化了制造工序缩短了生产周期，降低了换热器制造技术的要求和产品的废品率，可进一步提高企业的经济效益。

附图说明

图1是优选实施例的结构示意图；

图2是图1内部冷流体通道的示意图；

图3是图1内部热流体通道的示意图；

图4是图1内部另一热流体通道的示意图；

图5是优选实施例的工作原理图；

图6是现有主换热器的结构示意图；

图7是现有主换热器的工作原理图；

图中 1.冷流体出口、2.冷流体进口、3.空气进口、4.空气出口、5.增压空气进口、6.增压空气出口、7.冷流体通道、8.空气通道、9.增压空气通道、10.氮气、11.氧气、12.空气、13.污氮气、14.氮气换热器、15.氧气换热器、16.污氮换热器、17.增压空气。

具体实施方式

请参考图6及图7，冷流体如氧气11、氮气10、污氮气13等由下而上从冷流体进口2流经冷流体通道7并从位于换热器热端的冷流体出口1流出换热器。热流体如空气12、增压空气17由上而下从空气进口3及增压空气进口5流经换热器的空气通道8、增压空气通道9，再从位于换热器冷端的空气出口4及增压空气出口6流出换热器。每种品种的换热器如氧气换热器15、氮气换热器14、污氮换热器16等总共有三股流体，按各自的进出口参数分别进行设计。在允许的条件下，各种换热器的几何尺寸尽量使用等数值的设计，以便于空气、增压空气17流经各个换热器的每一层时的流量可基本保持一致；每种换热器组的使用台数，按需设置。

在本实施例中，相对于常规设计的10台主换热器，本实施例的主换热器大体可以分成：氧气换热器15有2台，氮气换热器14有3台，污氮换热器16有5台，氧气换热器15组和氮气换热器14组可以布置在一列，而污氮换热器16组则单独布置成一列。氧气换热器15组仅仅有两台氧气换热器15并联组成，因而氧气总管到每台换热器的管路联接非常简单：仅仅把总管分成两根支管连到氧气换热器15上即可，不必设置集气管。和常规的氧气的流路布置相比较，本实施例的氧气的管路连接显得非常短而简洁且布置容易，从而大大改善了氧气均匀分配的程度，并可以进一步降低流动阻力的消耗和氧气管路的总长度。同样，氮气换热器14组的布置也很简单：总共3台换热器并联组成的氮气换热器14组，把氮气总管分成3个支管，分别连接到每台换热器的进出口管路上即可。和常规的氮气的流路布置相比较，本实施例的氮气的管路连接显得也非常短：集气管由两根变成一根，长度由五个支管变成三个支管，布置简洁且容易，从而大大改善了氮气均匀分配的程度，并可以进一步降低流动阻力的消耗和氮气管路的总长度。污氮换热器16组的管路布置，刚好是图7表示的常规布置的一半，污氮总管分配到集气管的数量由两个仅存一个，支管总数由10根减少到5根，因此污氮气均匀分配的程度提高了50%，管路长度、流动阻力大体上也可以降低50%左右。图5表示的管路连接与图7表示的管路连接相比较，不仅使换热器的性能得到提高，而且整套换热器冷箱内的管路少而且布置简洁，从而可以降低冷箱的体积和保温材料的消耗，使总冷量的损失降低，可以进一步降低能耗指标和制造成本。当采用内压缩空分流程时，高压换热器的管路连接和原先的主换热器管路连接相比较，其更加简洁，其优点超越任何其他一种换热器的管路连接。由于在一台换热器内仅有三种流体，因此换热器内使用的换热翅片的种类、规格最多也只有三种。因此该换热器翅片的刚性相差不大，尤其是把高压流体如高压空气和高压液氧等排除在该换热器内，使换热器翅片的刚性差别大大降低，使换热器的制造条件大大改善，因此可以大大提高换热器的成品率，进一步降低了制造成本，提高了企业的经济效益。

对于用分置式换热器构成的整套换热器冷箱来讲，其操作也应作相应的改进，可以通过在流程阀门的设置上，适当做一些更动，完全可以很方便的对运行进行控制、操作。不存在操作困难的情况，更不存在无法操作的可能性。

Claims

1.分置式主换热器，其特征在于：由品种数量和冷流体品种数量相对应的换热器组成，在换热器的侧面从下到上分别设有冷流体进口及冷流体出口，冷流体进口设置在换热器的冷端端面上，冷流体出口设置在换热器的热端端面上；在换热器的侧面的另一个位置从上到下分别设有热流体进口及热流体出口，热流体进口设置在换热器的热端端面上，热流体出口设置在换热器的冷端端面上；在换热器内腔对应的设有用于冷热流体流通的冷流体通道及热流体通道。

2.依据权利要求1所述的分置式主换热器，其特征在于：所述在换热器的侧面的第三位置处从上到下分别设置有第二个热流体进口及第二个热流体出口，第二个热流体进口设置在换热器的热端端面上，第二个热流体出口设置在换热器的冷端端面上；在换热器内腔对应的设有用于热流体流通的第二个热流体通道。

3.依据权利要求1所述的分置式主换热器，其特征在于：所述各个品种的换热器之间的冷流体进口通过管道并接联通。

4.依据权利要求1所述的分置式主换热器，其特征在于：所述各个品种的换热器之间的冷流体出口通过管道并接联通。

5.依据权利要求1所述的分置式主换热器，其特征在于：所述各个品种的换热器之间的热流体进口通过管道并接联通。

6.依据权利要求1所述的分置式主换热器，其特征在于：所述各个品种的换热器之间的热流体出口通过管道并接联通。