CN204787951U - 返流式套管蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种返流式套管蒸发器，包括壳体(10)、上管板(21)和下管板(22)、壳程进口(31)、壳程出口(32)、管程进口(33)、管程出口(34)，上管板和下管板间隔设置以将壳体的内部空间从上到下分隔成第一腔室(41)、第二腔室(42)和第三腔室(43)，蒸发器还包括固定在上管板上的外管(51)和固定在下管板上的内管(52)，内管的下端与第三腔室连通，上端延伸进入第一腔室中；外管套在内管的外面，并且外管的上端封闭，下端与第二腔室连通，壳程进口和壳程出口均与第一腔室连通，管程进口与第三腔室连通，管程出口与第二腔室连通。本实用新型的蒸发器能够保证管壳程的之间不存在温差应力，同时能够实现对壳程介质的过热。

Description

返流式套管蒸发器

技术领域

本实用新型涉及蒸发器领域，具体地，涉及一种返流式套管蒸发器。

背景技术

在石油及化工领域中，以蒸汽为介质的管壳式蒸发器应用非常普遍。现有技术中的管壳式蒸发器一般采用卧式放置，蒸汽存在于管程或者壳程。现有管壳式蒸发器的一个特点是，蒸汽在冷却后会发生相变，凝结液体不易于排出，并且换热管(若蒸汽存在于管程)的温度会沿管的轴向逐渐降低。由于凝液不易排出，设备的换热效率会降低。并且该类型的蒸发器无法实现壳程蒸汽的过热，即将壳程蒸发后的介质进一步加热。若卧式蒸发器倾斜布置，可部分解决冷凝液排出的问题，但未能从根本上解决。若采用立式蒸发器，如图1所示，蒸汽通常存在于立式的换热管50内，蒸汽必须从换热管50的顶部进入，在自上向下流动的过程中，换热管50壁面的温度逐渐降低。此时蒸发器需制作成固定管板式，换热管50的壁面温度与壳程壳体11的壁面温度差值较大，不利于机械设计，并且换热管50不能抽出进行清洗。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种蒸发器，该蒸发器能够保证管壳程的之间不存在温差应力，同时能够实现对壳程介质的过热。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种返流式套管蒸发器，包括壳体、位于该壳体内的上管板和下管板、设置在所述壳体上的壳程进口和壳程出口以及管程进口和管程出口，所述上管板和下管板间隔设置以将所述壳体的内部空间分隔成自上而下布置的第一腔室、第二腔室和第三腔室，其中，所述蒸发器还包括固定在所述上管板上的外管和固定在所述下管板上的内管，该内管的下端与所述第三腔室连通，上端延伸进入所述第一腔室中；所述外管套设在所述内管的外面，并且该外管的上端封闭，下端与所述第二腔室连通，所述壳程进口和壳程出口均与所述第一腔室连通，所述管程进口与所述第三腔室连通，所述管程出口与所述第二腔室连通。

优选地，所述壳程进口位于所述第一腔室的下部，所述壳程出口位于所述第一腔室的上部。

优选地，所述内管的下端与所述下管板的下表面平齐，所述外管的下端与所述上管板的下表面平齐。

优选地，所述外管的长度与所述第一腔室的高度之比为0.5至0.9。

优选地，所述内管向上延伸至接近所述外管的上端。

优选地，所述壳体包括位于上方的壳程壳体和位于下方的管程壳体，所述壳程壳体与管程壳体法兰连接，所述上管板设置在所述壳程壳体的法兰和管程壳体的法兰之间。

优选地，所述蒸发器包括多个所述内管和多个所述外管，每个外管套设在对应的一个内管上。

优选地，所述蒸发器包括多组所述内管和多个所述外管，每个外管套设在对应的一组内管上，每组内管包括两个或两个以上的所述内管。

优选地，所述内管的上端设置有用于限制该内管中的气体向上流动的盖板，该盖板的下方形成有侧向通气口。

优选地，所述盖板封闭所述内管的上端口，所述侧向通气口开设在所述内管管壁的靠近所述盖板的位置。

优选地，所述内管上设置有从该内管的上边缘向上延伸的多个支撑筋，该多个支撑筋沿所述内管的周向间隔布置，所述盖板支撑在所述多个支撑筋上，相邻两个支撑筋之间形成所述侧向通气口。

优选地，所述内管的外壁上和/或所述外管的内壁上设置有定位翅片。

优选地，所述外管的内壁上设置有用于将凝结在该外管上的液体向下引导的导流凹槽。

优选地，所述导流凹槽形成为纵向槽或螺旋槽。

在本实用新型的蒸发器中，高温蒸汽从管程进口进入第三腔室后，沿内管上升，在内管的顶部流出后折返，然后沿着内管与外管之间的间隙向下流动，此时管程的蒸汽可以与壳程介质(第一腔室中的介质)进行热交换并凝结成液体。这使得外管顶部的温度最高，自上而下温度逐渐降低，从而可以实现壳程介质在第一腔室的下部得到加热或蒸发，并在第一腔室的上部被进一步加热，即实现过热。并且，由于在管程的蒸汽返流过程中，蒸汽的流向与凝液的流向一致，有利于凝液向下排出，提高传热效果。此外，由于管程与壳程分开，使得管程与壳程之间不存在温差应力。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是现有技术的立体管壳式蒸发器的结构示意图；

图2是根据实用新型的第一种实施方式的蒸发器的结构示意图；

图3是图2的局部结构示意图；

图4是根据本实用新型的第二种实施方式的蒸发器的局部结构示意图；

图5是根据本实用新型的第三种实施方式的蒸发器的局部结构示意图；

图6是根据本实用新型的第四种实施方式的蒸发器的局部结构示意图；

图7是沿图6中的A-A线截取的剖面图。

附图标记说明

10壳体11壳程壳体12管程壳体

21上管板22下管板41第一腔室

42第二腔室43第三腔室31壳程进口

32壳程出口33管程进口34管程出口

50换热管51外管511导流凹槽

52内管521侧向通气口60盖板

70支撑筋80定位翅片

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是相对于本实用新型的蒸发器正常使用时的状态而言的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。附图中的箭头代表流体的流动方向。

如图2所示，本实用新型提供一种返流式套管蒸发器，包括壳体10、设置在壳体10上的壳程进口31和壳程出口32以及管程进口33和管程出口34、位于壳体10内的上管板21和下管板22、固定在上管板21上的外管51、固定在下管板22上的内管52，上管板21和下管板22间隔设置以将壳体10的内部空间分隔成自上而下布置的第一腔室41、第二腔室42和第三腔室43，内管52的下端与第三腔室43连通，上端延伸进入第一腔室41中；外管51套设在内管52的外面，并且该外管51的上端封闭，下端与第二腔室42连通，壳程进口31和壳程出口32均与第一腔室41连通，管程进口33与第三腔室43连通，管程出口34与第二腔室42连通。

本实用新型提供的返流式套管蒸发器在正常使用时是立式放置的。高温蒸汽从管程进口33进入第三腔室43后，沿内管52上升，在内管52的顶部流出后折返，然后沿着内管52与外管51之间的间隙向下流动，此时管程的蒸汽可以与壳程介质(第一腔室41中的介质)进行热交换并凝结成液体。这使得外管51顶部的温度最高，自上而下温度逐渐降低，从而可以实现壳程介质在第一腔室41的下部得到加热或蒸发，并在第一腔室41的上部被进一步加热，即实现过热。并且，由于在管程的蒸汽返流过程中，蒸汽的流向与凝液的流向一致，有利于凝液向下排出，提高传热效果。此外，由于管程与壳程分开，使得管程与壳程之间不存在温差应力。

具体地，外管51可以采用焊接、胀接或胀焊并用的方式安装于上管板21上，而内管52可以采用焊接方式安装于下管板22上。

为了便于壳程蒸汽的排出，优选地，壳程进口31位于第一腔室41的下部，壳程出口32位于第一腔室41的上部。

具体地，如图2所示，内管52的下端与下管板22的下表面平齐，外管52的下端与上管板21的下表面平齐。

为保证壳程蒸汽充分过热，优选地，外管51的长度与第一腔室41的高度之比为0.5至0.9，即外管51的长度占第一腔室41的高度的50％至90％。

优选地，壳体10包括位于上方的壳程壳体11和位于下方的管程壳体12，壳程壳体11与管程壳体12法兰连接，上管板21设置在壳程壳体11的法兰和管程壳体12的法兰之间。采用这种结构，使得外管51和内管52均可以抽出，方便换热元件的清洗。由于管程壳体11与壳程壳体12分开，并且外管51与内管52分开，能够确保管程与壳程之间不存在温差应力。

另外，下管板22与管程壳体12之间可以采用法兰连接或者直接焊接。

作为本实用新型的一种实施方式，如图2和3所示，蒸发器包括多个内管52和多个外管51，每个外管51套设在对应的一个内管52上。

作为本实用新型的另一种实施方式，为增加换热效率，如图4所示，蒸发器包括多组内管52和多个外管51，每个外管51套设在对应的一组内管52上，每组内管52包括两个或两个以上的内管52。

如图5和图6所示，为避免管程介质对外管51顶部的直接冲击，延长外管51的使用寿命，内管52的上端设置有用于限制该内管52中的气体向上流动的盖板60，该盖板60的下方形成有侧向通气口521，以便于管程介质从内管52进入外管51中。

侧向通气口521可以通过多种方式形成。作为一种实施方式，如图5所示，内管52上设置有从该内管52的上边缘向上延伸的多个支撑筋70，该多个支撑筋70沿内管52的周向间隔布置，盖板60支撑在多个支撑筋70上，相邻两个支撑筋70之间形成侧向通气口521。

作为另一种实施方式，如图6所示，盖板60封闭内管52的上端口，侧向通气口521开设在内管52管壁的靠近盖板60的位置。

为保证外管51和内管522之间形成均匀的间隙，优选地，如图5所示，内管52的外壁上和/或外管51的内壁上设置有定位翅片80。

为便于凝结于外管51内壁上的液体可以快速排出，同时增加换热面积，如图7所示，外管51的内壁上设置有用于将凝结在该外管51上的液体向下引导的导流凹槽511。具体地，导流凹槽511可以形成为纵向槽或螺旋槽。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (14)

1.一种返流式套管蒸发器，包括壳体(10)、位于该壳体(10)内的上管板(21)和下管板(22)、设置在所述壳体(10)上的壳程进口(31)和壳程出口(32)以及管程进口(33)和管程出口(34)，所述上管板(21)和下管板(22)间隔设置以将所述壳体(10)的内部空间分隔成自上而下布置的第一腔室(41)、第二腔室(42)和第三腔室(43)，其特征在于，所述蒸发器还包括固定在所述上管板(21)上的外管(51)和固定在所述下管板(22)上的内管(52)，该内管(52)的下端与所述第三腔室(43)连通，上端延伸进入所述第一腔室(41)中；所述外管(51)套设在所述内管(52)的外面，并且该外管(51)的上端封闭，下端与所述第二腔室(42)连通，所述壳程进口(31)和壳程出口(32)均与所述第一腔室(41)连通，所述管程进口(33)与所述第三腔室(43)连通，所述管程出口(34)与所述第二腔室(42)连通。

2.根据权利要求1所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述壳程进口(31)位于所述第一腔室(41)的下部，所述壳程出口(32)位于所述第一腔室(41)的上部。

3.根据权利要求1所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述内管(52)的下端与所述下管板(22)的下表面平齐，所述外管(51)的下端与所述上管板(21)的下表面平齐。

4.根据权利要求3所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述外管(51)的长度与所述第一腔室(41)的高度之比为0.5至0.9。

5.根据权利要求1所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述内管(52)向上延伸至接近所述外管(51)的上端。

6.根据权利要求1所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述壳体(10)包括位于上方的壳程壳体(11)和位于下方的管程壳体(12)，所述壳程壳体(11)与管程壳体(12)法兰连接，所述上管板(21)设置在所述壳程壳体(11)的法兰和管程壳体(12)的法兰之间。

7.根据权利要求1所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括多个所述内管(52)和多个所述外管(51)，每个外管(51)套设在对应的一个内管(52)上。

8.根据权利要求1所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括多组所述内管(52)和多个所述外管(51)，每个外管(51)套设在对应的一组内管(52)上，每组内管(52)包括两个或两个以上的所述内管(52)。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述内管(52)的上端设置有用于限制该内管(52)中的气体向上流动的盖板(60)，该盖板(60)的下方形成有侧向通气口(521)。

10.根据权利要求9所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述盖板(60)封闭所述内管(52)的上端口，所述侧向通气口(521)开设在所述内管(52)管壁的靠近所述盖板(60)的位置。

11.根据权利要求9所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述内管(52)上设置有从该内管(52)的上边缘向上延伸的多个支撑筋(70)，该多个支撑筋(70)沿所述内管(52)的周向间隔布置，所述盖板(60)支撑在所述多个支撑筋(70)上，相邻两个支撑筋(70)之间形成所述侧向通气口(521)。

12.根据权利要求1至8中任意一项所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述内管(52)的外壁上和/或所述外管(51)的内壁上设置有定位翅片(80)。

13.根据权利要求1至8中任意一项所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述外管(51)的内壁上设置有用于将凝结在该外管(51)上的液体向下引导的导流凹槽(511)。

14.根据权利要求13所述的返流式套管蒸发器，其特征在于，所述导流凹槽(511)形成为纵向槽或螺旋槽。