CN210321372U - 肋片管及肋片管外取热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了热交换技术领域一种肋片管及肋片管外取热器，肋片管由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片组成，其特征在于：肋片横截面为双曲线形。肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有套管式肋片取热管，所述套管式肋片取热管为封闭式结构，由给水管插入一个大管形成的汽水混合物套管组成，所述汽水混合物套管分为肋片管段和光管段所述基管为光管。采用本实用新型的肋片管以及肋片管外取热器与现有技术相比，能显著提高肋片管传热效率，肋效率相比同厚度同高度矩形肋片提高60％～100％。

Description

肋片管及肋片管外取热器

技术领域

本实用新型属于热交换技术领域，具体涉及一种肋片管及肋片管外取热器。

背景技术

在石化行业催化裂化装置中，催化剂在反应器和再生器之间循环；失活的催化剂在再生器中烧焦再生，再生后的催化剂循环回反应器。典型的如重油催化裂化装置。催化剂在再生器中的烧焦反应要放出大量的热量，当该热量超过了催化反应所需要的热量时，就需要设置外取热器来吸收这部分过剩的热量，保证工艺操作的平稳进行。同时，外取热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽，设置外取热蒸汽发生系统成为催化裂化装置中的一项重要节能措施。外取热器由于取热量大、操作灵便，在工业上的应用十分广泛。

现有的外取热器有多种型式，翅片管(也称肋片管)外取热器是其中的一种类型。中国专利ZL201220342676.5公开了一种翅片管以及翅片管外取热器，翅片管由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的翅片组成。翅片为通长翅片；两端为低翅片，高度为18～24毫米，中间部分为高翅片，高度为28～30毫米。相邻两个翅片的两端在基管的轴向上错开布置。翅片管外取热器内设置的套管式翅片传热管，其蒸汽套管的翅片管段采用上述结构的肋片管。

国内一些炼油厂使用的一种肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有多根套管式肋片取热管。每一根套管式肋片取热管为封闭式结构，主要由给水管和绕给水管的外表面设置的汽水混合物套管组成。每根套管式取热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元。汽水混合物套管分为肋片管段和光管段，肋片管段基管的外表面密布着纵向设置的通长肋片，各肋片与基管外表面相垂直，采用错开布置型式。这种套管式肋片取热管以及采用这种套管式肋片取热管的肋片管外取热器的优点是，一个单元的套管式肋片取热管出了问题，不影响整台外取热器的使用；通长肋片的型式还能保证外取热器在工作时具有足够的取热面积。存在的主要问题是：肋片形式尚应进一步优化，以在材料耗量最小的情况下提高传热系数，双曲线肋片与同厚度矩形截面肋片相比，肋效率提高了60％～100％，从而显著强化了传热。

实用新型内容

本实用新型要解决的目的在于提供一种肋片管及肋片管外取热器，以解决现有技术换热器传热系数偏低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种肋片管，由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片组成，其特征在于：肋片横截面为双曲线形，所述基管为光管。

本实用新型一种肋片管,其进一步特征在于：所述肋片为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，所述肋片两端为低肋片，低肋片的长度M为300～400毫米，高度h为18～24毫米；所述肋片中间部分为高肋片，高肋片高度H为28～30毫米。

本实用新型一种肋片管,其进一步特征在于：所述相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，所述肋片管中相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

本实用新型一种肋片管,其进一步特征在于：所述肋片管中相邻两个肋片之间的距离为15～20毫米，肋片的厚度e为6～8毫米，厚度b为10～15mm。

本实用新型一种肋片管,其进一步特征在于：所述肋片上开有小孔，小孔直径Ф为高肋片高度的1/4～1/3，小孔间距p为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离L为高肋片高度的30％～40％。

本实用新型还提供一种肋片管外取热器，所采用的技术方案为：

一种肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有至少一根套管式肋片取热管，所述套管式肋片取热管为封闭式结构，由给水管插入一个大管形成的汽水混合物套管组成，大管下端部焊接封头封闭，内外管构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元；所述汽水混合物套管分为肋片管段和光管段，其特征在于：所述肋片管段的肋片横截面为双曲线形，肋片管段和光管段以垂直于外取热器轴线的横截面为分界线，截面以下为通长肋片管，截面以上为光管，该截面是外取热器外壁和催化剂入口管两者使用状态外壁最低交点所在平面。

本实用新型一种肋片管外取热器，其进一步特征在于：所述肋片为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，所述肋片两端为低肋片，低肋片的长度M为300～400毫米，高度h为18～24毫米；所述肋片中间部分为高肋片，高肋片高度H为28～30毫米。

本实用新型一种肋片管外取热器,其进一步特征在于：所述相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，所述肋片管中相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

本实用新型一种肋片管外取热器,其进一步特征在于：所述肋片管中相邻两个肋片之间的距离为15～20毫米，肋片的厚度为6～8毫米。

本实用新型一种肋片管外取热器,其进一步特征在于：所述肋片上开有小孔，小孔直径Ф为高肋片高度的1/4～1/3，小孔间距p为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离L为高肋片高度的30％～40％。

本实用新型一种肋片管外取热器，其进一步特征在于：所述给水管下口距汽水混合物套管底封头内底的高度为给水管内径的1.0～1.5倍。

本实用新型一种肋片管外取热器，其进一步特征在于：所述套管式肋片取热管距壳体器壁的距离(以距离器壁最近的肋片为准，指肋片顶端与器壁距离)大于50mm；相邻两根套管式肋片取热管之间的距离(指最邻近的两个肋片顶端)大于50mm。

本实用新型的肋片管以及肋片管外取热器与现有技术相比，具有如下效果：显著提高肋片管传热效率，肋效率相比同厚度同高度矩形肋片提高60％～100％。

下面用附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细，但附图和具体实施方式并不限制本实用新型的范围。

附图说明

图1是本实用新型一种肋片管的结构示意图；

图2是本实用新型肋片管肋片的结构示意图；

图3是图2的A-A截面图；

图4是本实用新型套管式肋片取热管的结构示意图；

图5是本实用新型肋片管外取热器的结构示意图；

图6是图5的A-A截面图。

图中所示附图标记为:1-给水管，2-肋片上开孔，3-脱气孔，4-套管，5-套管式肋片取热管，6-导向支架，7-流化风分布器，8-催化剂进口，9-催化剂出口，10-基管，11-双曲线肋片，12汽水混合物出口-，13-限位管，101-入水口，102-出水口，111-高肋片，113-低肋片，201-封头，202-外取热器壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如附图1、附图2和附图3所示，本实用新型的肋片管，由基管10和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的双曲线形肋片11组成，肋片11焊接于基管10的外表面上。肋片11纵向设置，是指其长度方向沿基管10轴心线的方向设置。肋片11为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，两端为低肋片112，高度h为18～24毫米，长度M为300～400毫米，中间部分为高肋片111，高度H为28～30毫米，相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，错开长度b为50～100毫米，肋片厚度为6～8毫米，相邻两个肋片11之间的距离为15～20毫米。肋片上开有直径为肋片高1/4～1/3的小孔，小孔间距为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离为肋片高的30％～40％。

本实用新型肋片管上肋片11的个数以及肋片11的总长度，按传热需要进行计算而确定。肋片管采用常用的材料和方法进行制造。

附图4所示是采用本实用新型肋片管的套管式肋片取热管。套管式肋片取热管5由给水管1和绕给水管1的外表面设置的汽水混合物套管4组成，给水管1的外表面与汽水混合物套管4的内表面之间形成供水-汽流动的环形空间。给水管1为光管；汽水混合物套管4分为肋片管段和光管段两个管段，其中的肋片管段为本实用新型的肋片管。如图4所示，套管式肋片取热管的给水管1的顶部设有入水口101，给水管1的底部设有出水口102，出水口102位于汽水混合物套管4之内的下部。汽水混合物套管4的上部设有汽水混合物出口12，汽水混合物套管4的顶部与给水管1的外壁之间为封闭式结构。汽水混合物套管4的底部设有限位管13。使用过程中，水由给水管1顶部的入水口101通入给水管1并在给水管1内向下流动，再由给水管1底部出水口102流出，进入给水管1外表面与汽水混合物套管4的内表面之间环形空间向上流动，并吸取放热介质(例如高温催化剂)放出的热量，生成的汽水混合物由汽水混合物套管4上部的汽水混合物出口12流出。附图4所示的套管式肋片取热管5为封闭式结构，其自身构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。套管式肋片取热管5主要是其汽水混合物套管4的肋片管段采用了横截面为双曲线形的肋片管，其余的结构和使用过程与现有的肋片管段采用纵向通长肋片管的套管式肋片取热管基本相同。

所述套管式肋片取热管中的给水管1下口距汽水混合物套管4底封头内底的高度h1为给水管1管径d的1.0～1.5倍。

图5和图6是本实用新型的肋片管外取热器(简称为外取热器)示意图。它包括一个垂直设置的圆筒形壳体202，壳体202的顶部设有封头201。壳体202内垂直设置有多根套管式肋片取热管5，套管式肋片取热管5的下方设有导向支架6。套管式肋片取热管5采用如图4所示型式，参见图4以及相关的文字说明。套管式肋片取热管5在外取热器中至少设置一根。每根套管式肋片取热管5的一端固定在封头201上，另一端将限位管13插入导向支架6的限位孔内，由导向支架6限位，可自由伸缩。壳体202上设有催化剂进口8、催化剂出口9和脱气口3，壳体202内的下部、导向支架6的下方设有流化风分布器7。壳体202和封头201的内壁有耐高温的隔热耐磨衬里。如图5所示，每根套管式肋片取热管5的汽水混合物套管4，在催化剂进口管8的外壁与外取热器壳体最低交点所在的外取热器壳体横截面下方为肋片管段，在该平面上方为光管段。

套管式肋片取热管距壳体202器壁的净距离(以距离器壁最近的肋片为准，指肋片顶端与器壁距离)大于50mm；相邻两根套管式肋片取热管之间的距离(指最邻近的两个肋片顶端)大于50mm。

图5所示的外取热器用作催化裂化装置外取热器的操作过程如下：从催化裂化装置再生器来的高温催化剂从催化剂进口管8进入外取热器，在外取热器内形成一段密相催化剂床层。流化风空气通过流化风分布器7进入催化剂床层，使催化剂处于流化状态，以增强高温催化剂对套管式肋片取热管5的放热作用。放热冷却后的催化剂通过催化剂出口管9排入催化裂化装置再生器，从而完成催化剂在外取热器中的冷却循环过程。流化催化剂中所夹带的烟气经脱气口3排回再生器中。由每根套管式肋片取热管5给水管1顶部的入水口通入水，水在套管式肋片取热管5中流动，并吸取高温催化剂放出的热量而生成汽水混合物；汽水混合物由汽水混合物套管4上部的汽水混合物出口12流出。在上述操作过程中，每根套管式肋片取热管5各自构成一个具有独立的水—汽回路的传热单元。高温催化剂从催化裂化装置再生器带出的过剩热量，就这样通过套管式肋片取热管5产生的汽水混合物被不断地取走。

图5所示的外取热器，主要是采用了如图4所示的套管式肋片取热管5，而该套管式肋片取热管5的汽水混合物套管4的肋片管段采用的是本实用新型的肋片管。图5所示外取热器其余结构和用于催化裂化装置的取热操作过程，与现有的设置套管式肋片取热管的肋片管外取热器基本相同。

以上结合附图和具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明。本实用新型图1至图6中，相同附图标记表示相同的技术特征。在图4和图5中，未注明附图标记的箭头表示水、汽水混合物、流化风、烟气或催化剂的流动方向。

本实用新型的外取热器，主要用于石油加工行业的催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)装置；还可以应用于具有相似要求的其它热传递场所。本实用新型的肋片管可以作为独立的传热元件使用，例如用于与本使用新型外取热器工况类似的换热器中。而采用本实用新型肋片管的套管式肋片取热管，则可用于上述催化转化装置的外取热器或内取热器中，或是用于类似工况的列管式锅炉上。

Claims (10)

1.一种肋片管，由基管和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的肋片组成，其特征在于：所述肋片横截面为双曲线形，所述基管为光管；所述肋片为通长肋片，所述肋片两端为低肋片，低肋片的长度M为300～400毫米，高度h为18～24毫米；所述肋片中间部分为高肋片，高肋片高度H为28～30毫米；所述肋片上开有小孔，小孔直径Ф为高肋片高度的1/4～1/3，小孔间距p为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离L为高肋片高度的30％～40％。

2.根据权利要求1所述的肋片管，其特征在于：所述相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，所述肋片管中相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

3.根据权利要求1所述的肋片管，其特征在于：所述肋片管中相邻两个肋片之间的距离为15～20毫米，肋片的厚度e为6～8毫米，肋片的厚度b为10～15mm。

4.一种肋片管外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有至少一根套管式肋片取热管，所述套管式肋片取热管为封闭式结构，由给水管插入一个大管形成的汽水混合物套管组成，大管下端部焊接封头封闭；所述汽水混合物套管分为肋片管段和光管段，其特征在于：所述肋片管段的肋片横截面为双曲线形，肋片管段和光管段以垂直于外取热器轴线的横截面为分界线，截面以下为肋片管，截面以上为光管。

5.根据权利要求4所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述肋片为通长肋片，所述肋片两端为低肋片，低肋片的长度M为300～400毫米，高度h为18～24毫米；所述肋片中间部分为高肋片，高肋片高度H为28～30毫米。

6.根据权利要求4所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，所述肋片管中相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

7.根据权利要求4所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述肋片管中相邻两个肋片之间的距离为15～20毫米，肋片的厚度e为6～8毫米,肋片的厚度b为10～15毫米。

8.根据权利要求4所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述肋片上开有小孔，小孔直径Ф为高肋片高度的1/4～1/3，小孔间距p为孔径的10～15倍，小孔中心与肋片顶部的距离L为高肋片高度的30％～40％。

9.根据权利要求4所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述给水管下口距汽水混合物套管底封头内底的高度为给水管管径的1.0～1.5倍。

10.根据权利要求4所述的肋片管外取热器，其特征在于：所述套管式肋片取热管距壳体器壁的距离大于50mm；相邻两根套管式肋片取热管之间的距离大于50mm。

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