CN204286169U - 一种用于高温高压腐蚀性环境的换热器 - Google Patents
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Abstract
一种用于高温高压腐蚀性环境的换热器，包括套管式换热器以及设在套管式换热器冷流入口的第一同心套管和设在套管式换热器冷流出口的第二同心套管；套管式换热器包括由冷端外管主体和热端内管本体组成的套管；第一、二同心套管均包括一端密封、另一端开口的冷端外管，冷端外管的另一端分别与冷端外管本体端和冷流管道相连通；本实用新型换热器所有管路连接均采用金属卡套连接，无焊接点，不仅可以在高温、高压、一定腐蚀性介质等苛刻的服役条件下长期使用，而且具有制作简便、不易泄露、导热效率高、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于换热器设备领域，具体涉及一种用于高温高压腐蚀性环境的换热器。
背景技术
换热器是将热端流体的热量传递给冷端流体，加热冷端流体同时实现自身的降温，与此同时，冷端流体吸收热端流体热量而使自身温度升高，这样既可以提高热能利用率，同时大大节约能源。套管式换热器由于其传热效率高而被广泛应用。现有技术中套管换热器大都采用焊接方式连接，焊接处由于存在焊接缺陷或残余应力，不仅不能耐高温(325℃)高压(20MPa)，而且在含有一定腐蚀性介质环境中(如氯离子)更容易发生泄露。
申请号为201320130457.5的中国专利，其发明名称为单焊点同轴套管式换热器公开了一种供热泵热水机用的单焊点同轴套管式换热器，通过一次性焊接进行固定连接，避免了因为使用传统焊接三通而造成的管与管之间的焊点多的问题。该技术减少了焊点，一定程度减少了因为焊接问题造成泄漏的风险，然而仍然存在焊接点，在长期运行过程中可能发生泄露，特别是在高温、高压、一定腐蚀性介质等苛刻的服役条件下，焊接部位更容易发生失效，导致泄露。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于高温高压腐蚀性环境的换热器，不仅解决现有技术中换热器结构复杂、焊接位置易泄露、制作过程繁琐的问题，而且可以在高温、高压、一定腐蚀性介质等苛刻的服役条件下长期使用。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括套管式换热器以及设在套管式换热器冷流入口的第一同心套管和设在套管式换热器冷流出口的第二同心套管；套管式换热器包括由冷端外管主体和热端内管本体组成的套管；
所述的第一同心套管包括一端密封、另一端开口的第一冷端外管，第一冷端外管的另一端分别与冷端外管本体的入口端和冷流入口管道相连通；第二同心套管包括一端密封、另一端开口的第二冷端外管，第二冷端外管的另一端分别与冷端外管本体的出口端和冷流出口管道相连通；热端内管本体依次穿过第一冷端外管、冷端外管本体和第二冷端外管；且热端内管本体的入口端伸出第二冷端外管的密封端，热端内管本体的出口端伸出第二冷端外管的密封端；
其中，第一冷端外管与冷流入口管道之间、第一冷端外管与冷端外管本体的入口端之间、第二冷端外管与冷流出口管道之间、第二冷端外管与冷端外管本体的出口端之间均通过金属连接件相连。
所述的第一冷端外管与冷端外管本体的入口端之间的金属连接件采用与冷流入口管道相连的第一三通，第二冷端外管与冷端外管本体的出口端之间的金属连接件采用与冷流出口管道相连的第二三通。
所述的第一三通包括第一三通主管以及与第一三通主管相连通的第一三通支管；第一三通主管的一端与第一冷端外管相连通，另一端与冷端外管本体的入口端相连通，第一三通支管与冷流入口管道相连通；
第二三通包括第二三通主管以及与第二三通主管相连通的第二三通支管；第二三通主管的一端与第二冷端外管相连通，另一端与冷端外管本体的出口端相连通，第二三通支管与冷流出口管道相连通。
所述的第一三通主管的一端与第一冷端外管之间、第一三通主管的另一端与冷端外管本体的入口端之间、第一三通支管与冷流入口管道之间均采用卡套相连；第二三通主管的一端与第二冷端外管之间、第二三通主管的另一端与冷端外管本体的出口端之间、第二三通支管与冷流出口管道均采用卡套相连。
所述的热端内管本体伸出第一冷端外管密封端的部分与第一冷端外管的密封端之间采用第一变径接头连接，热端内管本体伸出第二冷端外管密封端的部分与第二冷端外管的密封端之间采用第二变径接头连接。
所述的第一变径接头的小口径端通过卡套与热端内管本体伸出第一冷端外管密封端的部分连接；第一变径接头的大口径端通过卡套与第一冷端外管的密封端相连；
第二变径接头的小口径端通过卡套与热端内管本体伸出第二冷端外管密封端的部分连接；第二变径接头的大口径端通过卡套与第二冷端外管的密封端相连。
所述的套管式换热器还包括用于对套管进行保温的保温装置。
所述的保温装置包括外壳以及填充套管与外壳之间的保温材料。
所述的套管为螺旋状盘管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型的换热器中第一冷端外管与冷流入口管道之间、第一冷端外管与冷端外管本体的入口端之间、热端内管本体的出口端与第一冷端外管之间、第二冷端外管与冷流出口管道之间、第二冷端外管与冷端外管本体的出口端之间、热端内管本体的入口端与第二冷端外管之间均通过金属连接件相连；这种连接方式不仅制作简便、安装方便，而且长期可靠，避免了传统换热器中因为焊接而造成的各种泄露问题，而且还能够在高温、高压、一定腐蚀性介质等苛刻的服役条件长期可靠运行。
附图说明
图1是本实用新型热交换器整体结构示意图；
图2是本实用新型设在套管式换热器冷流入口的第一同心套管的结构示意图；
图3为本实用新型设在套管式换热器冷流出口的第二同心套管的结构示意图；
其中，1A、热端内管本体的出口端，1B、热端内管本体的入口端，2A、冷流入口管道，2B、冷流出口管道，3A、冷端外管本体的入口端，3B、冷端外管本体的出口端，4A、第一变径接头，4B、第二变径接头，5A、第一三通，5B、第二三通，6A、第一冷端外管，6B、第二冷端外管，7、热端内管本体，8、外壳，9、保温材料。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型换热器做进一步详细说明。
参见图1，本实用新型用于高温高压腐蚀性环境的换热器包括套管式换热器以及设在套管式换热器冷流入口的第一同心套管和设在套管式换热器冷流出口的第二同心套管；套管式换热器包括由冷端外管主体和热端内管本体7组成的套管，套管为螺旋状盘管；管式换热器还包括用于对套管进行保温的保温装置，提高热能利用率，节约能源，保温装置包括外壳8以及填充套管与外壳8之间的保温材料9。
参见图2-3，第一同心套管包括一端密封、另一端开口的第一冷端外管6A，第一冷端外管的另一端分别与冷端外管本体的入口端3A和冷流入口管道2A相连通；第二同心套管包括一端密封、另一端开口的第二冷端外管6B，第二冷端外管的另一端分别与冷端外管本体的出口端3B和冷流出口管道2B相连通；热端内管本体7依次穿过第一冷端外管6A、冷端外管本体和第二冷端外管6B；热端内管本体的出口端1A伸出第二冷端外管6A的密封端；且热端内管本体的入口端1B伸出第二冷端外管6B的密封端。
其中，第一冷端外管6A与冷流入口管道2A之间、第一冷端外管6A与冷端外管本体的入口端3A之间、第二冷端外管6B与冷流出口管道2B之间、第二冷端外管6B与冷端外管本体的出口端3B之间均通过金属连接件相连；
第一冷端外管6A与冷端外管本体的入口端3A之间的金属连接件采用与冷流入口管道2A相连的第一三通5A，第一三通5A包括第一三通主管以及与第一三通主管相连通的第一三通支管；第一三通主管的一端与第一冷端外管6A相连通，另一端与冷端外管本体的入口端3A相连通，第一三通支管与冷流入口管道2A相连通；第一三通主管的一端与第一冷端外管6A之间、第一三通主管的另一端与冷端外管本体的入口端3A之间、第一三通支管与冷流入口管道2A之间均采用卡套相连；热端内管本体伸出第一冷端外管密封端的部分与第一冷端外管6A的密封端之间采用第一变径接头4A连接，第一变径接头4A的小口径端通过卡套与热端内管本体伸出第一冷端外管密封段的部分连接；第一变径接头4A的大口径端通过卡套与第一冷端外管6A的密封端相连；
第二冷端外管6B与冷端外管本体的出口端3B之间的金属连接件采用与冷流出口管道2B相连的第二三通5B；第二三通5B包括第二三通主管以及与第二三通主管相连通的第二三通支管；第二三通主管的一端与第二冷端外管6B相连通，另一端与冷端外管本体的出口端3B相连通，第二三通支管与冷流出口管道2B相连通；第二三通主管的一端与第二冷端外管6B之间、第二三通主管的另一端与冷端外管本体的出口端3B之间、第二三通支管与冷流出口管道2B均采用卡套相连。热端内管本体伸出第二冷端外管密封端的部分与第二冷端外管6B的密封端之间采用第二变径接头4B连接。第二变径接头4B的小口径端通过卡套与热端内管本体伸出第二冷端外管密封端的部分连接；第二变径接头4B的大口径端通过卡套与第二冷端外管6B的密封端相连。
上述热端内管本体7、冷端外管主体还有第一、二冷端外管6A，6B的材质是根据管内介质的温度、压力及腐蚀性不同选择不同材质，例如：Inconel625、C-276或316不锈钢等。而涉及的第一、二三通、变径接头以及卡套采用的材质与内管本体7、冷端外管主体还有第一、二冷端外管6A，6B的材质相同，通过上述结构描述还可以发现，本实用新型所有连接处均涉及到金属卡套密封。根据管内具体流量及换热量不同选择不同的冷端外管和热端内管的规格及长度，以满足不同换热需求。
以换热器内介质为高温高压含10ppb氯离子(质量分数)的纯水为例：使用压力为20MPa，热端管进口为325℃高温高压水，冷端管进口为常温水。
本实用新型换热器选择的冷端外管主体选择长3米、外径为1/2英寸、壁厚为0.083英寸的Inconel625无缝管，热端内管主体选取长3.4米、外径为1/4英寸、壁厚为0.049英寸的Inconel625无缝管，第一、二三通和第一、二变径接头选用的材质均为Inconel625。
参见图1-3，本实用新型的使用方法为：从热端内管本体的入口端1B处通入20MPa、325℃高温高压的热水，从冷流入口管道处通入常温水，热水由热端内管本体的入口端1B引入，由热端内管本体的出口端1A流出，常温水由冷流入口管道2A引入，经第一冷端外管6A、冷端外管本体、第二冷端外管6B，从冷流出口管道2B流出，且冷水和热水流动方向相反，提高换热效率。
本实用新型的安装方法为：
第一同心套管的安装方法：热端内管本体的出口端1A通过卡套与第一三通主管的一端密封连接，第一三通主管另一端通过卡套密封连接了第一冷端外管6A，第一冷端外管6A接着通过卡套与第一变径接头的大口径端密封连接；热端内管本体依次穿过第一三通主管、第一冷端外管6A的密封端、第一变径接头4A；第二同心套管的安装方法与第一同心套管安装方法相同。最后将所有金属拧紧，这样就完成了该套换热器。
Claims (9)
1.一种用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：包括套管式换热器以及设在套管式换热器冷流入口的第一同心套管和设在套管式换热器冷流出口的第二同心套管；套管式换热器包括由冷端外管主体和热端内管本体(7)组成的套管；
所述的第一同心套管包括一端密封、另一端开口的第一冷端外管(6A)，第一冷端外管的另一端分别与冷端外管本体的入口端(3A)和冷流入口管道(2A)相连通；第二同心套管包括一端密封、另一端开口的第二冷端外管(6B)，第二冷端外管的另一端分别与冷端外管本体的出口端(3B)和冷流出口管道(2B)相连通；热端内管本体(7)依次穿过第一冷端外管(6A)、冷端外管本体和第二冷端外管(6B)；且热端内管本体的入口端(1B)伸出第二冷端外管(6B)的密封端，热端内管本体的出口端(1A)伸出第二冷端外管(6A)的密封端；
其中，第一冷端外管(6A)与冷流入口管道(2A)之间、第一冷端外管(6A)与冷端外管本体的入口端(3A)之间、第二冷端外管(6B)与冷流出口管道(2B)之间、第二冷端外管(6B)与冷端外管本体的出口端(3B)之间均通过金属连接件相连。
2.根据权利要求1所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的第一冷端外管(6A)与冷端外管本体的入口端(3A)之间的金属连接件采用与冷流入口管道(2A)相连的第一三通(5A)，第二冷端外管(6B)与冷端外管本体的出口端(3B)之间的金属连接件采用与冷流出口管道(2B)相连的第二三通(5B)。
3.根据权利要求2所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的第一三通(5A)包括第一三通主管以及与第一三通主管相连通的第一三通支管；第一三通主管的一端与第一冷端外管(6A)相连通，另一端与冷端外管本体的入口端(3A)相连通，第一三通支管与冷流入口管道(2A)相连通；
第二三通(5B)包括第二三通主管以及与第二三通主管相连通的第二三通支管；第二三通主管的一端与第二冷端外管(6B)相连通，另一端与冷端外管本体的出口端(3B)相连通，第二三通支管与冷流出口管道(2B)相连通。
4.根据权利要求3所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的第一三通主管的一端与第一冷端外管(6A)之间、第一三通主管的另一端与冷端外管本体的入口端(3A)之间、第一三通支管与冷流入口管道(2A)之间均采用卡套相连；第二三通主管的一端与第二冷端外管(6B)之间、第二三通主管的另一端与冷端外管本体的出口端(3B)之间、第二三通支管与冷流出口管道(2B)均采用卡套相连。
5.根据权利要求1所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的热端内管本体伸出第一冷端外管密封端的部分与第一冷端外管(6A)的密封端之间采用第一变径接头(4A)连接，热端内管本体伸出第二冷端外管密封端的部分与第二冷端外管(6B)的密封端之间采用第二变径接头(4B)连接。
6.根据权利要求5所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的第一变径接头(4A)的小口径端通过卡套与热端内管本体伸出第一冷端外管(6A)密封端的部分连接；第一变径接头(4A)的大口径端通过卡套与第一冷端外管(6A)的密封端相连；
第二变径接头(4B)的小口径端通过卡套与热端内管本体伸出第二冷端外管(6B)密封端的部分连接；第二变径接头(4B)的大口径端通过卡套与第二冷端外管(6B)的密封端相连。
7.根据权利要求1所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的套管式换热器还包括用于对套管进行保温的保温装置。
8.根据权利要求7所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的保温装置包括外壳(8)以及填充套管与外壳(8)之间的保温材料(9)。
9.根据权利要求1或7所述的用于高温高压腐蚀性环境的换热器，其特征在于：所述的套管为螺旋状盘管。
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