CN203797612U - 一种化工用卧式换热器 - Google Patents

Abstract

一种化工用卧式换热器，安装在化学气体通道上，包括用于化学气体放热的化学气体入口，密封筒体，化学气体出口；用于工质加热的水入口集箱，水分配管，密封筒体，汽水引出管，汽水出口集箱。所述水入口集箱通过所述水分配管与所述密封筒体的底部连接，所述汽水出口集箱通过所述汽水引出管与所述密封筒体的顶部连接；所述密封筒体水平布置，由环管传热组件和密封件间隔焊接连接形成；所述环管传热组件由垂直布置的圆形环管，隔板和传热元件组成，所述隔板安装在所述圆形环管内腔水平位置的左右端，所述传热元件布置在所述圆形环管的圆环内侧。化学气体流过密封筒体时可以得到有效冷却，加热低温水并生产额定参数及流量的高温水或者饱和蒸汽。

Description

一种化工用卧式换热器

技术领域

本实用新型涉及一种化工用卧式换热器，特别是一种可以保证化学气体在安全不泄露的前提下得到冷却生产额定参数及流量的高温水或者饱和蒸汽的固定式换热器。 

背景技术

利用化学气体热量将低温水加热成高温水或饱和蒸汽，目前在我国化工领域一般采用管壳式换热器。管壳式换热器具有明显的缺点：由于化学气体在火管内进行纵向流动，传热系数低需要的受热面积大，造成设备笨重；火管两端与筒体连接处由于火管与筒体之间在运行时存在膨胀差，筒体端部法兰板或端板二次应力值高，需要有膨胀补偿结构，提高了设备的造价，而且设备起停引起二次应力变化，容易导致设备疲劳破坏，缩短了设备的使用寿命；同时在化学气体进入设备的部位，火管入口端需要插入高硬度耐高温防磨短管，短管外围需填充耐火材料，这既增加了设备的重量，也增大了维修工作量。本实用新型化工用卧式换热器可以避免以上设备的缺点，传热效率高，设备重量小，不需要安装防磨短管和耐火材料，维修量少，运行时不存在热膨胀差，使用安全，寿命长。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构新效能高重量轻的卧式换热器，可以将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，可将本实用新型化工用卧式换热器，安装在化学气体通道上。其特征在于，包括用于化学气体放热的化学气体入口，密封筒体，化学气体出口，用于工质加热的水入口集箱，水分配管，密封筒体， 汽水引出管，汽水出口集箱；所述密封筒体两端分别与所述化学气体入口和所述化学气体出口连接，所述水入口集箱通过所述水分配管与所述密封筒体底部连接，所述汽水出口集箱通过所述汽水引出管与所述密封筒体顶部连接，所述密封筒体水平布置，由环管传热组件和密封件间隔焊接连接形成；所述环管传热组件由垂直布置的圆形环管，隔板和传热元件组成，所述隔板安装在所述圆形环管内腔水平位置的左右端，所述传热元件布置在所述圆形环管的圆环内侧。 

上述化工用卧式换热器，其中，若干组所述圆形环管在水平方向平行并列排列，借助密封件焊接形成密封筒体结构。圆形环管用钢管弯制，其环径尺寸与化学气体通道通径大小相匹配。圆形环管外侧上下两端相应位置上分别布置有汽水引出管和水分配管，所述传热元件由小管径钢管组成，在所述圆形环管的圆环内侧紧密排列；所述隔板安装在所述圆形环管内腔水平位置的左右端，每个所述隔板上钻有一细小孔洞，用于疏水和排空气。所述隔板将圆形环管内腔分隔成上下两部分，上述传热元件的每根钢管两端分别连接到这两部分环管上。 

组成上述传热元件的钢管，其内表面可以采用光滑表面的光管，也可以采用带有6-8道沿管子轴向螺旋上升浅槽的内螺纹管，其外表面可以为光管，也可以带有扩展受热面。 

上述化工用卧式换热器，其中，所述圆形环管相邻两组之间用密封件将间隙填充并进行密封焊接，焊缝尺寸应满足传热和化学气体压力的要求 

上述化工用卧式换热器，其中，所述水入口集箱，水分配管，汽水出口集箱，汽水引出管，采用碳钢无缝钢管制造。所述圆形环管和传热元件，采用碳钢或低合金钢无缝钢管制造。 

上述化工用卧式换热器，采用各种无缝钢管的管径分配如下：所述水入口集箱，所述汽水出口集箱的管径最大、所述水分配管，汽水引出管，圆形环管管径小一些、所述传热元件采用的钢管管径最小。 

上述化工用卧式换热器，所述圆形环管和密封件围成的筒体外表面敷设有保温材料层(附图未示出)。 

上述化工用卧式换热器，其中，所述化学气体入口与所述化学气体通道高温端为法兰连接或环形钢板连接，所述化学气体出口与所述化学气体通道低温端为法兰连接或环形钢板连接。 

本实用新型的技术效果在于：本实用新型能对化学气体进行有效冷却。由于所述圆形环管和密封件围成的圆筒形筒体能够承受化学气体内部压力，可以密封住化学气体不泄露。由于所述圆形环管和传热元件内部存在冷却水，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或者保温材料，由于传热元件基本为垂直布置，可以保证管子内部汽水混合物向上流动，水循环通畅，运行安全，由于采用小管径钢管并紧密布置，使传热元件布置紧凑，传热效率高，设备体积小。 

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正视图； 

图3为图2的A-A剖视图： 

(图2及图3中，保温材料未示出) 

其中，附图标记 

1，化学气体通道； 

2，水入口集箱； 

21，水分配管； 

3，汽水出口集箱； 

31，汽水引出管： 

4，密封筒体： 

41，化学气体入口： 

42，化学气体出口： 

43，环管传热组件： 

431，圆形环管； 

432，传热元件； 

433，隔板： 

44，密封件： 

5，支座： 

a，化学气体进入方向； b，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

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述： 

参见图1，图1为本实用新型的结构框图。本实用新型化工用卧式换热器，安装在化学气体通道1上，其特征在于，包括用于化学气体放热的化学气体入口41，密封筒体4，化学气体出口42，用于工质加热的水入口集箱2，水分配管21，密封筒体4，汽水引出管31，汽水出口集箱3；所述密封筒体4两端分别与所述化学气体入口41和所述化学气体出口42连接，所述水入口集箱2通过所述水分配管21与所述密封筒体4底部连接，所述汽水出口集箱3通过所述汽水引出管31与所述密封筒体4顶部连接，所述密封筒体4水平布置，由环管传热组件43和密封件44间隔焊接连接形成；所述环管传热组件43由垂直布置的圆形环管431，隔板433和传热元件432组成，所述隔板433安装在所述圆形环管431内腔水平位置的左右端，所述传热元件432布置在所述圆形环管431的圆环内侧。 

本实施例中的放热介质为化学气体，化学气体的流程如下：化学气体由化学气体入口41引入，依次通过串联布置的圆形环管431内部，对传热元件432进行冲刷，放出一定热量后，从化学气体出口42流出。 

本实施例中的冷却介质为水，水的主要流程如下：水从水入口集箱2引入后，水流顺次通过水分配管21，圆形环管431下半环，传热元件432，圆形环管431上半环，汽水引出管31，最终到达汽水出口集箱3，再从汽水出口集箱3引出。 

参见图2及图3，图2为本实用新型的结构正视图，图3为图2的A-A剖视图。整台设备为水平卧式布置。 

设备的主体由水分配管21，水进口集箱2，密封筒体4，汽水引出管31 和汽水出口集箱3组成。所述密封筒体4由圆形环管431和密封件44在外侧密封焊接而成，形成可以承受化学气体压力的圆筒形密封筒体，其两端设有化学气体入口41和化学气体出口42，可以与化学气体通道串联连接。环管传热组件43由圆形环管431，传热元件432和隔板433组成。圆形环管431用钢管弯制，圆环的直径与化学气体通道通径相匹配，传热元件432由小管径钢管组成，在所述圆形环管431圆环内侧紧密排列，可横向承受化学气体冲刷，吸收化学气体的热量，并将其传递给管中的水流。所述隔板433安装在所述圆形环管431内腔水平位置左右端，每个所述隔板433上钻有一细小孔洞，用于疏水和排空气。所述隔板433将圆形环管431内腔分隔成上下两部分，传热元件432的每根钢管两端分别连接到这两部分环管上，可以使绝大部分水通过传热元件432从下向上流动，以保证传热效率和水循环通畅安全可靠。所述水入口集箱2布置在圆形环管431下方，在所述圆形环管431和所述水入口集箱2之间，连接有所述水分配管21，汽水出口集箱3布置在圆形环管431上方，在所述圆形环管431和汽水出口集箱3之间，连接有所述汽水引出管31。所述水入口集箱2，水分配管21，圆形环管431，传热元件432，汽水引出管31和汽水出口集箱3串联在一起，在换热器内部形成一个完整的水循环通道。 

在圆形环管431内腔水平位置的左右端安装有隔板433。虽然隔板433上设有疏水和放空气的小孔，但孔径很小，允许通过的水量很小，所以绝大部分水量只能通过传热元件432来吸收热量，由于组成传热元件432的受热管垂直布置，保证了汽水混合物能够顺畅的向上流动，既使水循环安全可靠，又可对传热元件432受热管内壁进行有效冲刷，降低了管壁壁温，保证了传热元件432的运行安全。 

组成所述传热元件432的小管径钢管，可以根据水侧压力的不同，选取不同内表面。比如压力小于等于10MPa，可以采用光滑表面的光管，压力大于10MPa，可以采用带有6-8道沿管子轴向螺旋上升浅槽的内螺纹管。其外表面可以根据化学气体入口温度的不同，选取不同形状，比如化学气体入口温度大于等于650℃，可以采用光管，低于上述温度，可以采用带有扩展受热面的管子，以减小设备尺寸。 

所述圆形环管431与密封件44之间采用密封焊接，密封件44可根据具体使用工况不同，采用圆钢或者扁钢条，所述圆钢或者扁钢条的热膨胀系数应与圆形环管431热膨胀系数相同。焊缝尺寸应该足够大，以满足传热和承受化学气体压力的要求。圆形环管431采用相同管径的钢管用相同的弯曲半径弯制，相邻两个圆形环管431之间的中心线距离和管径之差，在化学气体入口温度大于等于650℃时，应不大于5-6毫米，此时采用圆钢密封；在化学气体入口温度小于650℃时，上述差值可大于5-6毫米，此时采用扁钢条密封，当扁钢条宽度超过12毫米时，需要对扁钢条运行工况下的最高温度进行计算，确保其小于扁钢条材质的抗氧化温度，同时扁钢条的厚度应满足承受化学气体压力的要求。圆形环管431管径的选取，应考虑到传热元件432受热管纵向节距的要求，圆形环管431和传热元件432受热管的管壁厚度，应满足焊接和水侧压力的要求。 

考虑到工作状态下换热器各组成部分壁面温度的不同，相应选取不同的材质。对水入口集箱2，水分配管21，汽水出口集箱3，汽水引出管31，可采用碳钢无缝钢管制造。对圆形环管431和传热元件432，可采用碳钢或者低合金钢无缝钢管制造。对密封件44可采用碳钢或者低合金钢圆钢或者扁钢条制造。 

鉴于水循环和传热的要求，考虑到加工量大小及难度，对各种无缝钢管的管径应选取合理的配比数值：对水入口集箱2，汽水出口集箱3，应选取较大管径、对水分配管21，汽水引出管31，圆形环管431应选取小一些管径、对传热元件432应选取小管径。 

由于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。如果灰分浓度较高且磨损性强，则流过传热元件432最窄处的气体平均流速不应大于7米/秒，同时采取一定的防磨措施。其他情况下气体平均流速可取10米/秒左右。 

所述支座5安装在密封筒体4的下方，为满足密封筒体4膨胀的要求，至少有一个支座应该为滑动支座。 

由于所述密封筒体4管内有水冷却，其外表温度为水温，为避免热损失，可敷设一定厚度保温材料(图未示出)。 

按照化学气体通道与上述化工用卧式换热器的接口要求，所述化学气体入口41与所述化学气体通道1可以为法兰连接或环形钢板连接；所述化学气体出口42与化学气体通道1可以为法兰连接或环形钢板连接。 

本实施例中的水循环方式可以采用自然循环，也可以采用强制循环。采用自然循环时，卧式换热器要通过下水管和出水管与锅筒连接(图未示出)。对下水管和出水管的管径，数量和形状，锅筒相对于卧式换热器的高度，需要通过水循环计算来选取一个合理的数值。采用强制循环时，要提供足够的水流量，保证在汽水出口集箱处不能出现过热蒸汽。因上述水循环方法为成熟的现有技术，在此不作赘述。 

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，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 (1)

1.一种化工用卧式换热器，安装在化学气体通道上，其特征在于，包括用于化学气体放热的化学气体入口，密封筒体，化学气体出口，用于工质加热的水入口集箱，水分配管，密封筒体，汽水引出管，汽水出口集箱；所述密封筒体两端分别与所述化学气体入口和化学气体出口连接；所述水入口集箱通过所述水分配管与所述密封筒体的底部连接，所述汽水出口集箱通过所述汽水引出管与所述密封筒体的顶部连接；所述密封筒体水平布置，由环管传热组件和密封件间隔焊接连接形成；所述环管传热组件由垂直布置的圆形环管，隔板和传热元件组成，所述隔板安装在所述圆形环管内腔水平位置的左右端，所述传热元件布置在所述圆形环管的圆环内侧。