CN202403563U - 螺旋管换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种螺旋管换热器，该换热器由进水管、出水管和连通所述进水管和出水管的换热管构成，所述换热管由多根依次套设的螺旋管构成，其中所述螺旋管底端均与进水管连通，所述螺旋管顶端均与所述出水管连通。使用时直接安装在反应器底部，冷却水从进水管进入分别流入各层螺旋管中，吸收螺旋管外部的反应热量，螺旋管内的冷却水被加热形成汽水化合物，由下而上，汇集到出水管引出反应器，送至汽包进行汽水分离，具有结构简单，制造、安装方便的优点，并能保证反应器内每个角落都有效换热，不会产生局部高温。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换热器，尤其涉及一种适用于气-液-固三相反应器的螺旋管换热器。
背景技术
F-T合成(Fischer-Tropsch Sythesis合成是指以合成气为原料，在催化剂和适当反应条件下合成以石腊烃为主的液体燃料的工艺过程，主要反应是将煤和天然气转化为液体燃料)、甲醇合成、氨合成以及甲烷化等合成反应，都是伴有放热的反应过程。例如：
1.F-T反应
CO+H2→烃类+1674kJ/m3
2.甲醇合成反应
CO+2H2→CH3OH+90.8kJ/mol
CO2+3H2→CH3OH+H2O+49.5kJ/mol
3.氨合成反应
N2+3H2→2NH3+92.4kJ/mol
4.甲烷化反应
CO+3H2→CH4+H2O+206kJ/mol
CO2+4H2→CH4+2H2O+165kJ/mol
由上列四种反应可以看出，F-T合成反应和甲烷化反应放热较为巨烈，尤其是F-T合成反应，放热最为强烈，如果不能有效移走反应热，可使反应气体温度升至1500℃左右，不但催化剂会被烧坏，反应设备也不可能承受如此高温度；所以在这些放热反应的反应器内，均有不同结构型式的换热器，及时有效地移走反应热，确保催化剂和反应器的安全，使反应能正常进行。因使用环境不同换热器的结构设计有以下几点特殊要求：第一要能满足工艺所需的换热面积，换热面积太小，不能保证移走反应热，影响反应正常进行，换热面积太大，占去了反应器的有效空间，影响反应器的生产能力；第二需合理布置换热管，换热管的布置应该使反应区内每个区域的反应热都能及时有效移走，否则就会产生局部超温，催化剂失活，反应不能正常进行；第三控制换热管内汽水混合物的流速，流速太高，阻力增加；流速太低，在换热面积一定的情况下，影响换热效果，反应也不可能正常进行；第四换热器应该是结构简单、安装维修方便。
但现有的换热器存在诸多不足之处，主要表现在以下几方面：第一换热管的布置不合理，反应床层内有的区域换热管布置较密集，有的较稀疏，甚至有的区域根本就没有反应管，这就使得反应热不能均匀地移走，产生局部超温，影响催化剂活性，影响反应器生产能力。第二换热器的结构设计不合理，使冷却水不能均匀地分配到每根换热管中，在众多换热管中水量不等，所走的反应热就不同，反应床层的温度就不均衡，就容易产生“热区”(即通常所说的“热点”)，影响反应的正常进行。第三换热器的结构太复杂。如图1所示，由多个进水总管01、多个出水总管01’、多个二级分管02、多个三级分管03构成，冷却水经进水总管01流入二级分管02，经二级分管02流入三级分管03，再经二级分管02流入出水总管01’完成换热，结构异常复杂，不但制造难度大，而且焊缝数量多，一旦出现故障，检修难度很大，有的地方甚至无法进行维修。
实用新型内容
本实用新型提供一种螺旋管换热器，用以解决现有技术中的缺陷，实现换热均匀，简化结构，便于维修，减少投资。
本实用新型实施例提供一种螺旋管换热器，由进水管、出水管和连通所述进水管和出水管的换热管构成，所述换热管由多根依次套设的螺旋管构成，其中所述螺旋管底端均与进水管连通，所述螺旋管顶端均与所述出水管连通。
特别是，所述螺旋管彼此同心设置。
其中，还包括与所述螺旋管数量相当的支撑架，所述螺旋管与所述支撑架分别固定连接。
进一步地，所述螺旋管与进水管之间、所述螺旋管与出水管之间均通过支管连通。
进一步地，每根所述螺旋管的环绕直径相等。
其中，所述进水管一端封闭，另一端设有进水口。
其中，所述出水管一端封闭，另一端设有出水口。
本实用新型提供的螺旋管换热器，使用时直接安装在反应器底部，冷却水从进水管进入分别流入各层螺旋管中，吸收螺旋管外部的反应热量，螺旋管内的冷却水被加热形成汽水化合物，由下而上，汇集到出水管引出反应器，送至汽包进行汽水分离，具有结构简单，制造、安装方便的优点，并能保证反应器内每个角落都有效换热，不会产生局部高温。
附图说明
图1为现有技术结构示意图；
图2为本实用新型实施例的主视图；
图3为图2中沿A-A向剖视结构示意图。
附图标记：
1-反应器； 2-进水管； N1-进水口；
3-出水管； N2-出水口； 4-螺旋管；
5-支管； 6-支撑架； 01-进水总管；
01’-出水总管； 02-二级分管； 03-三级分管。
具体实施方式
如图2、3所示，本实用新型实施例提供一种螺旋管换热器，该换热器由进水管2、出水管3和连通进水管2和出水管3的换热管构成，换热管由多根依次套设的螺旋管4构成，其中螺旋管4底端均与进水管2连通，螺旋管4顶端均与出水管3连通。其中每根螺旋管4每圈的环绕直径可相等(即螺旋管4呈圆柱状)，有利于换热均匀。
螺旋管4与进水管2之间、螺旋管4与出水管3之间均通过支管连通。进水管2一端封闭，另一端设有进水口N1。出水管3一端封闭，另一端设有出水口N2。
螺旋管换热器还包括与螺旋管4数量相当的支撑架6，螺旋管4与支撑架6分别固定连接。螺旋管4具体可通过紧固件与支撑架6连接，也可与支撑架6焊接，支撑架6起支撑和固定螺旋管4的作用，以增加螺旋管4结构的稳定性。可根据螺旋管4的每圈直径的大小，设置不同数量支撑架6，一般每圈可设置3～12个支撑架6。
进水管2设置在反应器1下部，每圈螺旋管4下部均设开孔，支管5一端与开孔对应焊接，支管5另一端与设在进水管2上的开口焊接，冷却水通过进水管2分配到每圈换热管中，通过控制进入每圈换热管的开孔大小不同，使每圈换热管在单位时间内，通过的冷却水流量相等。这样就能使反应区内每个部位的反应热都能有效移走，不会产生局部超温。
为了节约空间同时保证换热均匀，螺旋管4彼此同心设置；即螺旋管4在反应器1内按同心圆排列，每圈均呈螺旋状，螺旋管盘管的螺距，根据螺旋管4直径不同而不同，具体尺寸可以为50mm～120mm。螺旋管4可以由不同规格的无缝钢管组成，具体尺寸可以为Φ19mm～Φ57mm。相邻每圈螺旋管4在水平面上的间距可以是相同的尺寸，例如200mm。
出水管3设置在反应器1的上部，冷却水在换热管内向上流动的过程中，被反应器1中的反应热加热，产生的汽水混合物汇集到出水管3，引出反应器1，送至汽包进行汽水分离。
不需要悬挂在承压壳壁上，采用支撑架6，直接放置在反应器1的底部安装很方便。换热管由上向下膨胀，解决管系的热应力问题。换热器由于是螺旋结构，类似于弹簧，所以不存在因热胀造成管系很大的热应力。
冷却水从下部进水口N1进入进水管2，再分配到每圈螺旋管4中，吸收管外反应热，管内水被加热，形成汽水混合物，由下而上，汇集到出水管3从出水口N2引出反应器1，送至汽包进行汽水分离。
这种结构的换热器，最关键的是要让每一根螺旋管4在单位时间内所通过的水流量相同，也就是带走的热量相等。结构简单，制造、安装方便，尤其是能保证反应器1内每个角落都有效换热，不会产生局部高温。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种螺旋管换热器，由进水管、出水管和连通所述进水管和出水管的换热管构成，其特征在于，所述换热管由多根依次套设的螺旋管构成，其中所述螺旋管底端均与进水管连通，所述螺旋管顶端均与所述出水管连通。
2.根据权利要求1所述的螺旋管换热器，其特征在于，所述螺旋管彼此同心设置。
3.根据权利要求1所述的螺旋管换热器，其特征在于，还包括与所述螺旋管数量相当的支撑架，所述螺旋管与所述支撑架分别固定连接。
4.根据权利要求1所述的螺旋管换热器，其特征在于，所述螺旋管与进水管之间、所述螺旋管与出水管之间均通过支管连通。
5.根据权利要求1所述的螺旋管换热器，其特征在于，每根所述螺旋管的环绕直径相等。
6.根据权利要求1-5任一所述的螺旋管换热器，其特征在于，所述进水管一端封闭，另一端设有进水口。
7.根据权利要求6所述的螺旋管换热器，其特征在于，所述出水管一端封闭，另一端设有出水口。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105225803A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-06 | 四川玛瑞焊业发展有限公司 | 焊机用变压器 |
| CN112080307A (zh) * | 2020-10-08 | 2020-12-15 | 杨松 | 废旧轮胎热解反应炉专用回转耙辊 |
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- 2011-12-27 CN CN2011205542713U patent/CN202403563U/zh not_active Expired - Lifetime
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