CN203258628U - 一种化工用承压蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种化工用承压蒸发器，安装在高压高温化学气体通道上，包括水入口集箱、汽水出口集箱和用于承压并有介质冷却的密封筒体，该水入口集箱和汽水出口集箱分别与该密封筒体的两端密封连接，该汽水出口集箱设置有化学气体入口，该水入口集箱设置有化学气体出口，该化学气体入口与该化学气体通道的高温端连接，该化学气体出口与该化学气体通道的低温端连接，该密封筒体内设置有多组热交换装置，该密封筒体与该热交换装置之间及各组热交换装置内部设置有用于高压高温化学气体冷却的换热通道，该换热通道分别与该化学气体入口及该化学气体出口连通，该高压高温化学气体经化学气体入口流入该换热通道并经该热交换装置冷却后从该化学气体出口流出。

Description

一种化工用承压蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种化工用承压蒸发器，特别是一种可以保证高压高温化学气体在安全不泄露的前提下得到冷却生产额定参数饱和蒸汽的固定式承压蒸发器。

背景技术

在目前我国大力开发的各种化工新技术中，需要装备将高压高温化学气体进行冷却生产额定参数饱和蒸汽的设备。常规化学气体冷却器一般采用以下几种形式：火管式，刺刀管式，鼓泡床式等等。这些设备的缺点比较明显，比如火管式由于传热系数低受热面大设备笨重，火管两端法兰与筒体连接处由于火管膨胀大引起二次应力值高，需要有膨胀补偿结构，提高了设备的造价；刺刀管式虽然化学气体在管外冲刷，但属于纵向冲刷，传热系数也比较低，而且在汽水出口法兰处由于蒸汽界面不稳定易造成设备疲劳破坏；鼓泡床式虽然传热系数很高设备重量轻，但磨损严重，检修工作量大，设备可用率低。而且上述设备的外壳都没有工质冷却，需要在外壳内表面敷设耐火材料和保温材料，也增加了设备的重量，增大了维修工作量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构新效能高的化工用承压蒸发器，可以将高压高温化学气体的热能传递给低温水，生产高温水或者饱和蒸汽。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种化工用承压蒸发器，安装在高压高温化学气体通道上，其中，包括水入口集箱、汽水出口集箱和用于承压并有介质冷却的密封筒体，所述水入口集箱和汽水出口集箱分别与所述密封筒体的两端密封连接，所述汽水出口集箱设置有化学气体入口，所述水入口集箱设置有化学气体出口，所述化学气体入口与所述高压高温化学气体通道的高温端连接，所述化学气体出口与所述化学气体通道的低温端连接，所述密封筒体内设置有多组热交换装置，所述密封筒体与所述多组热交换装置之间及所述多组热交换装置内部均设置有用于高压高温化学气体冷却的换热通道，所述换热通道分别与所述化学气体入口及所述化学气体出口连通，所述高压高温化学气体经化学气体入口流入所述换热通道并经所述热交换装置冷却后从所述化学气体出口流出。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述热交换装置包括水入口立管、汽水出口立管和传热组件，所述水入口立管和汽水出口立管分别与所述水入口集箱及所述汽水出口集箱连通，所述传热组件包括多个内螺纹管，所述多个内螺纹管平行设置且每个所述内螺纹管分别与所述水入口立管和所述汽水出口立管连通。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述内螺纹管的内螺纹为设置在所述内螺纹管的内表面的多道沿所述内螺纹管的轴向螺旋上升的浅槽。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述内螺纹管的外表面还设置有扩展受热面，所述扩展受热面为沿所述内螺纹管的轴向焊接的平直钢板片，或者为沿所述内螺纹管的环向缠绕焊接的螺旋状钢板片。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述水入口立管内还倾斜安装有节流装置，所述节流装置位于最上层所述传热组件和所述汽水出口集箱之间。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述密封筒体由所述水入口立管、所述汽水出口立管和多个立管围合而成，所述水入口立管、所述汽水出口立管和所述多个立管之间分别通过扁钢板焊接密封，所述立管分别与所述水入口集箱及所述汽水出口集箱连通。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述扁钢板与所述立管、所述水入口立管及所述汽水出口立管之间为角焊缝焊接，所述扁钢板每边两侧的所述角焊缝的最薄处的厚度相加大于或等于所述扁钢板的厚度。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述汽水出口立管和所述立管内均水平安装有节流装置，所述节流装置位于最下层所述传热组件和所述水入口集箱之间。

上述的化工用承压蒸发器，其中，在所述密封筒体内靠近所述立管处还设置有多层阻流板，所述阻流板上设置有用于补偿膨胀差的缝隙。

上述的化工用承压蒸发器，其中，所述密封筒体的外表面还安装有多个T形加强环。

本实用新型的有益功效在于：

本实用新型能在保证高压高温化学气体不泄露的情况下，对高压高温化学气体进行有效冷却。由于水进口集箱、汽水出口集箱、立管、水入口立管、汽水出口立管和扁钢板形成一个能够承受内部压力的筒体，可以密封住高压高温化学气体不泄露。由于立管、水入口立管和汽水出口立管的内部存在冷却水，可以承受化学气体的高温，所以设备内部不需要敷设耐火材料和保温材料，由于传热组件采用异形钢管，可以保证管子内部不会产生汽水分层，运行安全，由于采用扩展受热面，使传热组件布置紧凑，体积小。本实用新型可以避免现有技术设备的缺点，内表面不需敷设耐火材料和保温材料，设备重量轻、体积小，传热效率高，维修工作量少，使用安全且使用寿命长。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型一实施例的结构示意图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为图2的C-C剖视图；

图5为图2的D-D剖视图。

其中，附图标记

1  化学气体通道

2  水入口集箱

21  化学气体出口

3  汽水出口集箱

31  化学气体入口

4  密封筒体

41  立管

42  扁钢板

5  热交换装置

51  水入口立管

52  汽水出口立管

53  传热组件

531  扩展受热面

532  内螺纹管

533  浅槽

6  换热通道

7  节流装置

8  阻流板

9  T形加强环

10  保温材料层

a  高压高温化学气体进入方向

b  高压高温化学气体流出方向

c  水入口方向

d  汽水出口方向

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1，图1为本实用新型结构框图。本实用新型的化工用承压蒸发器，安装在高压高温化学气体通道1上，包括用于冷却介质（水）循环的水入口集箱2、汽水出口集箱3和用于承压并有介质冷却的密封筒体4，所述水入口集箱2和汽水出口集箱3分别与所述密封筒体4的两端密封连接，优选密封焊接，所述汽水出口集箱3设置有化学气体入口31，所述水入口集箱2设置有化学气体出口21，所述化学气体入口31与所述高压高温化学气体通道1的高温端连接，所述化学气体出口21与所述化学气体通道1的低温端连接，所述汽水出口集箱3与所述化学气体通道1的高温端优选为法兰连接或环形钢板连接，所述水入口集箱2与所述化学气体通道1的低温端优选为法兰连接或环形钢板连接。所述密封筒体4内设置有多组热交换装置5，在高压高温化学气体冲刷下，可有效进行热交换。所述密封筒体4与所述热交换装置5之间，以及在每组热交换装置5内部设置有用于高压高温化学气体冷却的换热通道6，所述换热通道6分别通过所述化学气体入口31及所述化学气体出口21与所述化学气体通道1连通，所述高压高温化学气体经化学气体入口31流入所述换热通道6并经所述热交换装置5冷却后从所述化学气体出口21流出。

参见图2及图3，图2为本实用新型一实施例的结构示意图（图3的A-A剖视图），图3为图2的B-B剖视图。其中，a为高压高温化学气体进入方向，b为高压高温化学气体流出方向，c为水入口方向，d为汽水出口方向。本实施例中，所述热交换装置5包括水入口立管51、汽水出口立管52和传热组件53，所述水入口立管51和汽水出口立管52分别与所述水入口集箱2及所述汽水出口集箱3连通，所述传热组件53包括多个内螺纹管532，每组传热组件53内所述多个内螺纹管532平行设置且每个所述内螺纹管532分别与所述水入口立管51和所述汽水出口立管52连通。或者，所述传热组件53在水平方向由若干根管子平行并列组成一组，每根管子两端分别连接到相应位置上的水入口立管51和汽水出口立管52上，在垂直方向根据传热要求均匀布置若干组。其中，所述内螺纹管532的内螺纹为设置在所述内螺纹管532的内表面的多道（优选6-8道）沿所述内螺纹管532的轴向螺旋上升的浅槽533（参见图5）。其中，所述内螺纹管532的外表面还可设置有扩展受热面531，所述扩展受热面531可以为沿所述内螺纹管532的轴向焊接的平直钢板片，或者也可为沿所述内螺纹管532的环向缠绕焊接的螺旋状钢板片。在化学气体温度较高，化学气体中灰分粘结性高时，需采用平直钢板片扩展受热面531；在化学气体温度较低，化学气体中灰分粘结性不高时，可采用螺旋状钢板片扩展受热面531。本实施例中，在化学气体入口温度很高且其中灰分粘结性很高时，或者有特殊布置要求时，内螺纹管532也可采用光管，其外表面不设置扩展受热面。

本实施例中，所述密封筒体由所述水入口立管51、所述汽水出口立管52和多个立管41围合而成，所述水入口立管51、所述汽水出口立管52和所述多个立管41之间分别通过扁钢板42焊接密封，形成可以承受化学气体高压的密封筒体4，所述水入口立管51、汽水出口立管52、立管41与所述扁钢板42应选用膨胀系数相近的碳钢材料。所述立管41分别与所述水入口集箱2及所述汽水出口集箱3连通。其中，所述扁钢板42与所述立管41、所述水入口立管51及所述汽水出口立管52之间优选为角焊缝焊接，所述扁钢板42每边两侧的所述角焊缝的最薄处的厚度相加优选大于或等于所述扁钢板42的厚度，以保证所述扁钢板42吸收的热量能够传递出去。为保证所述扁钢板42的运行温度不超过钢材的氧化温度，需要对所述扁钢板42的尺寸加以限制，其厚度应大于等于6毫米；其宽度取决于化学气体入口31温度，化学气体入口31温度大于650℃时，宽度应小于15毫米，化学气体入口31温度小于650℃时，宽度可放大到15至30毫米。

参见图4，图4为图2的C-C剖视图。本实施例中，所述水入口立管51内靠近所述汽水出口集箱3的一端还安装有节流装置7，所述节流装置7位于最上层（组）所述传热组件53和所述汽水出口集箱3之间。为避免饱和蒸汽滞留在所述水入口立管51受热一侧，所述节流装置7应倾斜安装，同时其开孔应该靠近水入口立管51不受热一侧。所述汽水出口立管52和所述立管41内靠近所述水入口集箱2的一端均安装有节流装置7，所述节流装置7位于最下层（组）所述传热组件53和所述水入口集箱2之间，因为此处没有饱和蒸汽，所述节流装置7可以水平安装。所述节流装置7允许通过的水流量，应与其安装的管子吸收的热量相适配。

其中，所述水进口集箱和/或所述汽水出口集箱3的管径大于所述立管41、所述水入口立管51和/或所述汽水出口立管52的管径，所述立管41、所述水入口立管51和/或所述汽水出口立管52的管径大于所述内螺纹管532的管径。在所述密封筒体4内靠近所述立管41处还设置有多层阻流板8，所述阻流板8上设置有用于补偿膨胀差的缝隙。

其中，所述水入口集箱2和/或汽水出口集箱3优选为圆环形结构，所述圆环形结构为大口径钢管（优选无缝钢管）弯制件，优选所述汽水出口集箱3和水入口集箱2采用相同弯曲半径弯制。所述圆环形结构的圆环直径与所述密封筒体4的直径相适配。所述密封筒体4为圆筒形结构，所述立管41、水入口立管51和汽水出口立管52优选沿所述圆筒形结构的圆周方向均匀设置。所述水入口立管51、汽水出口立管52和立管41由圆形钢管（优选无缝钢管）制成，其管径小于所述汽水出口集箱3和水入口集箱2的管径。构成所述传热组件53的钢管为圆形的内螺纹管532，外表面装有扩展受热面531，内螺纹管532的管径小于所述水入口立管51、汽水出口立管52和立管41的管径。

所述密封筒体4两端分别与汽水出口集箱3和水入口集箱2密封焊接。所述传热组件53由多层水平布置的管排组成，每层管排平行布置有多根带有扩展受热面531的内螺纹管532，每根管分别连接到相应的水入口立管51和汽水出口立管52上，所有的内螺纹管532都由水入口立管51供水，受热产生的汽水混合物由汽水出口立管52引出。所述立管41不连接传热组件53，只在形成密封筒体4时起作用。所述阻流板8分若干层焊接到所述立管41上，以增加所述立管41附近空间的流动阻力，防止化学气体主流不经过所述传热组件53而在此形成短路。所述阻流板8的材质应该按所处位置化学气体的温度选取。由于所述阻流板8与所述立管和所述扁钢板42的材质和工作温度不相同，需要在所述阻流板8上对应所述扁钢板42的位置开一定长度的缝隙，以补偿运行时产生的膨胀差。

本实施例中的放热介质为高温化学气体，高温化学气体的流程如下：高温化学气体由高压高温化学气体入口31引入，首先经过汽水出口集箱3，然后经换热通道6分别与水入口立管51、汽水出口立管52、立管41和传热组件53进行热交换，最后经过水入口集箱2，从高压高温化学气体出口21流出。

本实施例中的冷却介质为水，水的主要流程如下：从水入口集箱2引入，由于水入口立管51上部装有节流装置7，所以绝大部分水只能通过传热组件53，在传热组件53中水被加热产生饱和蒸汽，由于内螺纹的存在，汽水混合物被迫在内螺纹管532内做旋转流动，不会在管内上半部形成蒸汽分层而引起管子局部过热，从传热组件53流出的汽水混合物，通过汽水出口立管52引入到汽水出口集箱3，再从汽水出口集箱3引出。

本实施例中水的循环流动可以采用自然循环方法，也可以采用强制循环方法。采用自然循环时，蒸发器要通过下水管和出水管与锅筒连接（图未示）。对下水管和出水管的管径和数量，锅筒相对于蒸发器的高度，需要通过水循环计算来选取一个合理的数值。采用强制循环方法时，要提供足够的水流量，保证在汽水出口集箱3处不能出现过热蒸汽。因上述水循环方法为较成熟的现有技术，故在此不作赘述。

由于高压高温化学气体中一般带有灰分，针对灰分不同的磨损性能，相应对气体的流速加以限制。如果灰分的磨损性强，则流过传热组件53最窄处的气体平均流速不应大于7米∕秒。其他情况气体平均流速可取10米∕秒左右。

为了防止在事故工况下化学气体超过设计压力时使所述密封筒体4产生严重变形甚至破坏，还可在所述密封筒体4的外表面沿圆周方向安装至少一个（优选数个）T形加强环9，优选所述T形加强环9等间距安装，所述T形加强环9与所述密封筒体4之间应留有膨胀间隙。

由于所述密封筒体4管内有水冷却，可以承受化学气体的高温，所述密封筒体4内表面不需要铺设耐火材料和保温材料；所述密封筒体4外表面为水温，为避免热损失，可敷设保温材料层10。

由于本实用新型的化工用承压蒸发器本身为刚体，不能吸收膨胀，所以该化工用承压蒸发器在不设支座时，整套设备需要悬挂或座到化学气体通道1上；如果设支座，应该按照膨胀量和荷重选取弹性支座。本实用新型保证在化学气体不泄露的情况下，对高压高温化学气体进行有效冷却，生产额定参数的饱和蒸汽。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种化工用承压蒸发器，安装在高压高温化学气体通道上，其特征在于，包括水入口集箱、汽水出口集箱和用于承压并有介质冷却的密封筒体，所述水入口集箱和汽水出口集箱分别与所述密封筒体的两端密封连接，所述汽水出口集箱设置有化学气体入口，所述水入口集箱设置有化学气体出口，所述化学气体入口与所述高压高温化学气体通道的高温端连接，所述化学气体出口与所述化学气体通道的低温端连接，所述密封筒体内设置有多组热交换装置，所述密封筒体与所述多组热交换装置之间及所述多组热交换装置内部均设置有用于高压高温化学气体冷却的换热通道，所述换热通道分别与所述化学气体入口及所述化学气体出口连通，所述高压高温化学气体经化学气体入口流入所述换热通道并经所述热交换装置冷却后从所述化学气体出口流出。 

2.如权利要求1所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述热交换装置包括水入口立管、汽水出口立管和传热组件，所述水入口立管和汽水出口立管分别与所述水入口集箱及所述汽水出口集箱连通，所述传热组件包括多个内螺纹管，所述多个内螺纹管平行设置且每个所述内螺纹管分别与所述水入口立管和所述汽水出口立管连通。 

3.如权利要求2所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述内螺纹管的内螺纹为设置在所述内螺纹管的内表面的多道沿所述内螺纹管的轴向螺旋上升的浅槽。 

4.如权利要求3所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述内螺纹管的外表面还设置有扩展受热面，所述扩展受热面为沿所述内螺纹管的轴向焊接的平直钢板片，或者为沿所述内螺纹管的环向缠绕焊接的螺旋状钢板片。 

5.如权利要求2、3或4所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述水入口立管内还倾斜安装有节流装置，所述节流装置位于最上层所述传热组件和所述汽水出口集箱之间。 

6.如权利要求2所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述密封筒体由所述水入口立管、所述汽水出口立管和多个立管围合而成，所述水入口立管、所述汽水出口立管和所述多个立管之间分别通过扁钢板焊接密封，所述立管分别与所述水入口集箱及所述汽水出口集箱连通。 

7.如权利要求6所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述扁钢板与所述立管、所述水入口立管及所述汽水出口立管之间为角焊缝焊接，所述扁钢板每边两侧的所述角焊缝的最薄处的厚度相加大于或等于所述扁钢板的厚度。 

8.如权利要求6或7所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述汽水出口立管和所述立管内均水平安装有节流装置，所述节流装置位于最下层所述传热组件和所述水入口集箱之间。 

9.如权利要求6或7所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，在所述密封筒体内靠近所述立管处还设置有多层阻流板，所述阻流板上设置有用于补偿膨胀差的缝隙。 

10.如权利要求6所述的化工用承压蒸发器，其特征在于，所述密封筒体的外表面还安装有多个T形加强环。 

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