CN205262256U - 天然气调压站用高效双管板换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天然气调压站用换热器，具体为天然气调压站用高效双管板换热器，包括换热器壳体，换热器壳体上设置有壳程管板和管程管板，壳程管板和管程管板上设置有换热管，换热管为内波纹翅片管，壳程管板和管程管板之间设置有放空回收装置。本实用新型换热管采用内波纹翅片管，大大的提高换热效率，在壳程管板和管程管板之间设置有放空回收装置，用来收集渗漏出来的介质，还可以用来供日常定期检查预防事故用，不仅可以满足用户的需求，大量节约成本，还能实现国产化。

Description

天然气调压站用高效双管板换热器

技术领域

本实用新型涉及一种天然气调压站用换热器，具体为天然气调压站用高效双管板换热器。

背景技术

天然气调压站是燃气轮机联合循环电厂的重要组成部分，它是天然气的主要处理系统，直接影响到燃气轮机联合循环机组运行的可靠性和经济型，其中换热器的安全可靠运行有着非常重要的作用。

上游供气末站提供的天然气压力如果高于燃气轮机需要的压力，需要对天然气进行降压。考虑到上游天然气管路的温降以及天然气调压后在焦耳汤普森效应作用下的温降，为避免因天然气温度过低引发结露并损伤燃气轮机，燃气轮机入口天然气温度应满足一定要求。因此，调压站需要配置换热器对天然气进行加热，以保证在冬季上游来气温度过低时下游燃气轮机入口处天然气温度高于烃露点和水露点，并有一定的过热度而不发生结露。

对于天然气的预热，一般采用管壳式换热器，加热介质为电厂内的辅助蒸汽（低压过热蒸汽）或高温热水作为加热介质，由于天然气侧的压力通常高于辅助蒸汽（高温热水）的压力，则存在天然气泄漏到辅助蒸汽系统的风险。

目前在燃气电厂由于天然气泄漏至蒸汽加热（热水加热）系统引起的事故已有多起，人们已经意识到天然气泄漏至蒸汽加热（热水加热）系统后造成的危害，正积极研究可行性方案进行解决。

为避免天然气发生泄漏进入蒸汽加热（热水加热）系统而引起天然气爆炸事故，目前最常用的是采用双管式换热器。双管式换热器主要从国外进口，其原理为换热器管束为双层套管，内管与外管之间贴合开螺旋槽或者两层管间留有环形间隙。如果运行中换热器冷却管束发生泄漏，天然气首先泄漏至双层套管的螺旋槽或中间夹层，随着天然气泄漏量的增大，螺旋槽或中间夹层压力升高，在达到设定的压力值时开关动作并报警，提醒维护人员对冷却器进行检查，因此双管式换热器即使在一层管束泄漏后也不会对系统安全性造成影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：现有的管壳式换热器由于存在较大的压力差，存在天天气泄漏的风险，而安全性较高的双管式换热器主要是国外进口，费用比较高，传热效率较低，为解决上述问题，提供一种天然气调压站用高效双管板换热器。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

天然气调压站用高效双管板换热器，包括换热器壳体，换热器壳体上设置有壳程管板和管程管板，壳程管板和管程管板上设置有换热管，换热管为内波纹翅片管，壳程管板和管程管板之间设置有放空回收装置。

内波纹翅片管为双层套管结构，双层套管分别为内管和外管，内管和外管之间采用翅片连接，翅片为波纹翅片。

放空回收装置是指壳程管板和管程管板之间采用短节连接形成密闭的隔腔，隔腔上设置有放净口和排空口，放净口和排空口上设置有截止阀。

相对于现有技术，本实用新型换热管采用内波纹翅片管，大大的提高换热效率，在壳程管板和管程管板之间设置有放空回收装置，用来收集渗漏出来的介质，还可以用来供日常定期检查预防事故用，不仅可以满足用户的需求，大量节约成本，还能实现国产化。

附图说明

图1是双管板换热器结构示意图。

图2是换热管简化示意图。

图3是图2剖视图。

其中，1是管程管板；2是壳程管板；3是内管；4是外管；5是翅片。

具体实施方式

如图1-图3所示，天然气调压站用高效双管板换热器，包括壳程管板2和管程管板1，换热管与壳程管板2和管程管板1连接。内波纹翅片管为双层套管结构，双层套管分别为内管3和外管4。内管3和外管4之间采用翅片5连接，翅片5为波纹翅片。

壳程管板2和管程管板1设置之间有放空回收装置。放空回收装置是指壳程管板2和管程管板1之间采用短节连接形成密闭的隔腔，隔腔上设置有放净口和排空口，放净口和排空口上设置有截止阀。

管程管板1与换热管的连接采用采用强度焊加贴胀，壳程管板2与换热管采用强度胀接的连接方式。

管程管板1和壳程管板2之间由短节连接在一起，形成一个密闭的空间，称为隔腔(聚液壳或积液程)。隔腔用来收集渗漏出来的介质，在隔腔上应设放净口和排气口，并配有截止阀，形成放空回收装置。

管程介质为天然气，壳程介质为加热蒸汽，为防止介质混合，一般可在内外管板间的空腔上增加放空回收装置，供日常定期检查预防事故以及在内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外两层管板隔离。同时，可以通过从集液腔内流出的介质可以判断出是管程泄漏还是壳程泄漏。

本实用新型采用换热器中设置波纹翅片的结构特点

1、总传热系数大,换热性能好

天然气、水换热有一个特点,即天然气导热系数低,一般在-20℃-60℃时导热系数为0.020w/(m·k)～0.039w/(m·k),而水的导热系数在10℃～100℃时为0.57w/m·k～0.68w/m·k,二者之间相差10-20倍。在常规的管壳式换热器中，换热壁两侧面积基本相等，导热面积基本相同，而管程壳程介质的导热系数不同，从而导致热交换不平衡，使得总传热系数低，热交换效果不佳，造成能源的浪费。

采用内波纹翅片换热管的换热器即针对上述情形采用了管内加装内展翅片5的形式，增加了管程的二次换热面积，并使气体侧的传热得到了强化。经计算并通过多次反复实验表明，翅片5加在热阻大(即加在表面传热系数小)的一侧对改善传热更加有利，同时不会带来流体流动阻力的显著增加。传热壁两侧的热阻(即两侧的流体表面传热系数)相差越大,在热阻大(表面传热系数小)的一侧加装翅片5而产生的强化换热效果越显著。经测试,本实用新型的换热效果比列管式换热器高20个百分点以上。

2、节水效果显著

由于在换热管内使用了内展翅片5，使表面传热系数小的一侧(空气侧)换热面积加大，一般管内侧总面积与管外侧面积的比值为8:1，有效地解决了两种相互交换热量的流体导热系数相差较大的而产生的热交换不平衡问题，提高了总传热系数，从而使换热效率大幅度，节水效果显著。经测试,本实用新型与列管式换热器、外展翅片管换热器相比,节水率在50%以上。

3、不易污塞,便于用户维修设备

近几年来的许多研究都集中在换热器的污垢问题上，因为污垢对换热器的传热效果具有较大的影响。在本实用新型中，洁净的天然气走管程，管程内允许压力较大,允许通过速度较高，无污垢沉积；加热水走壳程,污垢的形成在管壁外侧,使用户对换热器的清洗十分方便。

4、结构紧凑,占地面积小

由于本实用新型采用管内加装翅片技术，使得整台设备的体积大大减小，一般为常规换热器体积的75%左右，为双管换热器的50%左右，使其占地面积也相应减小。

5、结论

综上所述，本实用新型由于具有总传热系数高，节水效果显著，不易污塞，体积小，成本低，维修、维护方便等特点，对于我国工业企业降低能源消耗，节约能源，节约水资源具有重大意义。

综上，天然气调压站用双管板高效换热器代替双管换热器，既能达到双管换热器的安全效果（有效避免天然气和加热蒸汽的串漏）、显著降低换热器的成本（换热效率大幅提高），而且能够选择国内制造厂商进行生产，具有很高的推广应用价值。

Claims (3)

1.天然气调压站用高效双管板换热器，包括换热器壳体，换热器壳体上设置有壳程管板和管程管板，壳程管板和管程管板上设置有换热管，其特征在于：换热管为内波纹翅片管，壳程管板和管程管板之间设置有放空回收装置。

2.根据权利要求1所述的天然气调压站用高效双管板换热器，其特征在于：内波纹翅片管为双层套管结构，双层套管分别为内管和外管，内管和外管之间采用翅片连接，翅片为波纹翅片。

3.根据权利要求1所述的天然气调压站用高效双管板换热器，其特征在于：放空回收装置是指壳程管板和管程管板之间采用短节连接形成密闭的隔腔，隔腔上设置有放净口和排空口，放净口和排空口上设置有截止阀。