CN210689298U - 一种水解塔的环保换热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种水解塔的环保换热装置,包括封头、筒体、翅片管、管板、折流板、管箱、隔板、法兰、定距管和耳板支座,所述的翅片是鲨腮仿生翅片,若干翅片设于翅片管上,成列装分布,所述的折流板连续螺旋折流板的形状是一个由筒体入口向出口推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体轴线重合,使筒程形成连续的螺旋状回转空间,由于螺旋折流板独特的约束作用,流体在壳程作螺旋状流动时,横向流通截面积只有壳体横截面积的1/2。本新型的换热装置结构简单、制造成本低、可靠性高、适应性强,还根据仿生翅片结构设计技术设计出一种新型仿生的翅片并且创新提出了连续螺旋折流板,强化了传热、散热的效率、节能减排。

Description

一种水解塔的环保换热装置
技术领域
本实用新型涉及热交换技术领域,具体是指一种水解塔的环保换热装置。
背景技术
空分装备超大型化与化能耗化发展,对水解换热装置的导流増效性能提出了越来越高的要求。如何高效、快速达到指定换热要求,提升超大型空分装备生产效率,成为当前空分领域亟待解决的关键问题。传统的换热装置最大缺点是流动阻力,压降较大和生产能力的不足、耗能大、高投入等不利因素,造成较大的经济和能耗损失。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是,针对以上问题提供一种水解塔的环保换热装置。
为解决上述技术问题,本实用新型提供的技术方案为:一种水解塔的环保换热装置,包括封头、筒体、翅片管、管板、折流板、管箱、隔板、法兰、定距管和耳板支座,本新型的环保换热装置是一个复合压力容器,外壳部分是由圆柱形的筒体和两端为椭圆球形的封头构成的回转体,所述的筒体内侧表面是纤维增强复合材料层缠绕制成的,环向缠绕是沿内衬圆周方向进行的缠绕。其特点为:缠绕只能在筒身段进行,不能缠到封头上去,纤维缠绕的角度通常接近90°,所述的翅片是鲨腮仿生翅片,若干翅片设于翅片管上,成列装分布,所述的管板有两个设于筒体两侧的两道焊缝处,工艺采用高分子复合材料对管板进行防腐保护,其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能,材料为100%固体,没有可挥发性物质,在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩,特别是材料良好的隔离双金属腐蚀和出色的耐冲刷性能,优异的防腐性能,从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏,可以为部件提供一个长久的保护涂层,所述的折流板连续螺旋折流板的形状是一个由筒体入口向出口推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体轴线重合,使筒程形成连续的螺旋状回转空间,由于螺旋折流板独特的约束作用,流体在壳程作螺旋状流动时,横向流通截面积只有壳体横截面积的1/2,流量相等时,与传统的弓形折流板相比,理论上螺旋折流板可以使壳程特征流速提高2倍,从而有效地提高换热器的传热效率,所述管箱设于筒体一端,筒体和管箱之间设有一个管板,管箱另一端与封头焊接连接,所述的隔板设于管箱和封头组成的腔体中,与腔体的轴线重合设置,所述的法兰按作用分为碱液进口法兰、碱液出口法兰、蒸汽进口法兰、蒸汽出口法兰Ⅰ、冷凝水出口法兰、蒸汽出口法兰Ⅱ和排空口法兰,所述的碱液进口法兰设于管箱的一侧,按照法兰标准中的规定通过人孔焊接固定,所述的碱液出口法兰设于管箱的另一侧,通过人孔焊接固定,所示蒸汽进口法兰设于筒体一侧,靠近筒体顶部的管板,通过人孔焊接固定,所述的蒸汽出口法兰Ⅰ设于筒体另一侧,靠近筒体底端的管板,通过人孔焊接固定,所述的冷凝水出口法兰设于筒体底端一侧,焊接固定于管板的上方,所述的蒸汽出口法兰Ⅱ设于筒体后侧,轴线与冷凝水出口法兰的轴线夹角90°,通过人孔焊接固定,所述的排空口法兰设于底部的封头中央,法兰轴线与筒体的轴线重合,通过焊接固定于封头中央开口,所述的定距管设于折流板的垂直方向的位置,且定距管两端的套丝旋如管板上的螺丝孔固定,减少由于流体作用引起换热管与折流板之间的摩擦,也就是控制折流板的间距,提高换热效果,所述的耳式支板为中耳式支座,两个耳式支板关于筒体轴对称,设于筒体两侧。
本实用新型与现有技术相比的优点在于:本新型的换热装置结构简单、制造成本低、可靠性高、适应性强,并且创新提出了连续螺旋折流板,强化了传热、散热的效率、节能减排,还根据仿生翅片结构设计技术,设计出一种新型仿生的翅片,改变流道内流体的流动方向,促进同层翅片不同流道内流体混合,提升换热装置相同截面不同流道温度分布的均匀程度。
作为改进,所述的筒体内侧表面的纤维增强复合材料层,采用环向缠绕制作设计,具体是沿内衬圆周方向进行的缠绕,其特点为:缠绕只能在筒身段进行,不能缠到封头上去,纤维缠绕的角度通常接近90°。
作为改进,所述的翅片是鲨腮仿生翅片,翅片可支撑换热器不同层之间的隔板,形成流体流动通道,该结构主要作用于换热器的热交换区段,强化流道内流体的湍流流动效果,同时鲨腮型翅片结构开口可改变流道内流体的流动方向,促进同层翅片不同流道内流体混合,提升换热器相同截面不同流道温度分布的均匀程度。
作为改进,所述的折流板是连续螺旋折流板的形状是一个由筒体一端向另一端推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体轴线重合,折流板所投影的截面直径与筒体内径相同,由于螺旋折流板独特的约束作用,流体在壳程作螺旋状流动时,横向流通截面积只有壳体横截面积的1/2,流量相等时,与传统的弓形折流板相比,理论上螺旋折流板可以使壳程特征流速提高2倍,从而有效地提高换热器的传热效率。
作为改进,所述的管板有两个设于筒体两侧的两道焊缝处,且表面设有高分子复合材料的涂层,其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能,材料为100%固体,没有可挥发性物质,在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩,特别是材料良好的隔离双金属腐蚀和出色的耐冲刷性能,优异的防腐性能,从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏,可以为部件提供一个长久的保护涂层。
作为改进,所述的定距管设有三根,一根设于筒体内的轴线附近,另外两根是设于筒体的内侧,两根定距管距离略小于内径尺寸,且定距管两端的套丝旋如管板上的螺丝孔固定,减少由于流体作用引起换热管与折流板之间的摩擦,也就是控制折流板的间距,提高换热效果。
作为改进,所述的所述的耳式支板为中耳式支座,材料采用5083,两个耳式支板关于筒体轴对称,具有抗疲劳强度,塑性与耐腐蚀性高,不能热处理强化,在半冷作硬化时塑性尚好,冷作硬化时塑性低,耐腐蚀好,焊接性良好,可切削性能不良,可抛光。
附图说明
图1是一种水解塔的环保换热装置的结构示意图。
图2是翅片的放大结构示意图。
如图所示:1、封头Ⅰ,2、封头Ⅱ,3、筒体,4、翅片管,5、管板Ⅰ,6、管板Ⅱ,7、折流板,8、管箱,9、隔板,10、定距管,11、耳式支座,12、碱液进口法兰,13、碱液出口法兰,14、蒸汽进口法兰,15、蒸汽出口法兰Ⅰ,16、冷凝水出口法兰,17、蒸汽出口法兰Ⅱ,18、排空口法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
本实用新型在具体实施时,一种水解塔的环保换热装置,包括封头1、2、筒体3、翅片管4、管板5、 6、折流板7、管箱8、隔板9、法兰、定距管10和耳式支座11,本新型的环保换热装置是一个复合压力容器,外壳部分是由圆柱形的筒体3和两端为椭圆球形的封头1、2构成的回转体,所述的筒体3内侧表面是纤维增强复合材料层缠绕制成的,所述的翅片是鲨腮仿生翅片,若干翅片设于翅片管4上,成列装分布,所述的管板5、6有两个设于筒体3两侧的两道焊缝处,所述的折流板7是连续螺旋折流板的形状是一个由筒体3入口向出口推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体3轴线重合,使筒程形成连续的螺旋状回转空间,所述管箱8设于筒体3一端,筒体3和管箱8之间设有一个管板Ⅱ6,管箱8另一端与封头Ⅱ1焊接连接,所述的隔板9设于管箱8和封头Ⅱ1组成的腔体中,与腔体的轴线重合设置,所述的法兰按作用分为碱液进口法兰12、碱液出口法兰13、蒸汽进口法兰14、蒸汽出口法兰Ⅰ15、冷凝水出口法兰 16、蒸汽出口法兰Ⅱ17和排空口法兰18,所述的碱液进口法兰12设于管箱8的一侧,按照法兰标准中的规定通过人孔焊接固定,所述的碱液出口法兰13设于管箱8的另一侧,通过人孔焊接固定,所示蒸汽进口法兰14设于筒体3一侧,靠近筒体3顶部的管板Ⅱ6,通过人孔焊接固定,所述的蒸汽出口法兰Ⅰ15设于筒体3另一侧,靠近筒体3底端的管板Ⅰ5,通过人孔焊接固定,所述的冷凝水出口法兰16设于筒体3 底端一侧,焊接固定于管板Ⅰ5的上方,所述的蒸汽出口法兰Ⅱ17设于筒体3后侧,轴线与冷凝水出口法兰16的轴线夹角90°,通过人孔焊接固定,所述的排空口法兰18设于底部的封头Ⅰ1中央,法兰轴线与筒体3的轴线重合,通过焊接固定于封头Ⅰ1中央开口,所述的定距管10设于折流板7的垂直方向的位置,且定距管10两端的套丝旋如管板5、6上的螺丝孔固定,所述的耳式支座11为中耳式支座,两个耳式支座11关于筒体3轴对称,设于筒体3两侧。
所述的筒体内侧表面的纤维增强复合材料层,采用环向缠绕制作设计,具体是沿内衬圆周方向进行的缠绕,其特点为:缠绕只能在筒身段进行,不能缠到封头上去,纤维缠绕的角度通常接近90°。
所述的翅片是鲨腮仿生翅片,翅片可支撑换热器不同层之间的隔板,形成流体流动通道,该结构主要作用于换热器的热交换区段,强化流道内流体的湍流流动效果,同时鲨腮型翅片结构开口可改变流道内流体的流动方向,促进同层翅片不同流道内流体混合,提升换热器相同截面不同流道温度分布的均匀程度。
所述的折流板是连续螺旋折流板的形状是一个由筒体一端向另一端推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体轴线重合,折流板所投影的截面直径与筒体内径相同,由于螺旋折流板独特的约束作用,流体在壳程作螺旋状流动时,横向流通截面积只有壳体横截面积的1/2,流量相等时,与传统的弓形折流板相比,理论上螺旋折流板可以使壳程特征流速提高2倍,从而有效地提高换热器的传热效率。
所述的管板有两个设于筒体两侧的两道焊缝处,且表面设有高分子复合材料的涂层,其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能,材料为100%固体,没有可挥发性物质,在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩,特别是材料良好的隔离双金属腐蚀和出色的耐冲刷性能,优异的防腐性能,从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏,可以为部件提供一个长久的保护涂层。
所述的定距管设有三根,一根设于筒体内的轴线附近,另外两根是设于筒体的内侧,两根定距管距离略小于内径尺寸,且定距管两端的套丝旋如管板上的螺丝孔固定,减少由于流体作用引起换热管与折流板之间的摩擦,也就是控制折流板的间距,提高换热效果。
所述的所述的耳式支板为中耳式支座,材料采用5083,两个耳式支板关于筒体轴对称,具有抗疲劳强度,塑性与耐腐蚀性高,不能热处理强化,在半冷作硬化时塑性尚好,冷作硬化时塑性低,耐腐蚀好,焊接性良好,可切削性能不良,可抛光。
本实用新型的工作原理:连续螺旋折流板的形状是一个由筒体一端向另一端推进的完整螺旋曲面,每块折流板占换热装置筒体横剖面的四分之一,其倾角朝向筒体的轴线,即与筒体轴线保持一定倾斜角度,相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状,每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率,换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少40%-50%的传热面积,节省材料30%-40%,另一方面翅片设于翅片管上,设计成鲨腮仿生翅片,翅片可支撑换热器不同层之间的隔板,形成流体流动通道,主要作用于换热器的热交换区段,强化流道内流体的湍流流动效果,同时鲨腮型翅片结构开口可改变流道内流体的流动方向,促进同层翅片不同流道内流体混合,提升换热装置相同截面不同流道温度分布的均匀程度。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种水解塔的环保换热装置,包括封头Ⅰ(1)、封头Ⅱ(2)、筒体(3)、翅片管(4)、管板Ⅰ(5)、管板Ⅱ(6)、折流板(7)、管箱(8)、隔板(9)、法兰、定距管(10)和耳式支座(11),本新型的环保换热装置是一个复合压力容器,外壳部分是由圆柱形的筒体(3)和两端为椭圆球形的封头Ⅰ(1)和封头Ⅱ(2)构成的回转体,所述的筒体(3)内侧表面是纤维增强复合材料层缠绕制成的,所述的翅片是鲨腮仿生翅片,若干翅片设于翅片管(4)上,成列装分布,所述的管板Ⅰ(5)和管板Ⅱ(6)有两个设于筒体(3)两侧的两道焊缝处,所述的折流板(7)是连续螺旋折流板的形状是一个由筒体(3)入口向出口推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体(3)轴线重合,使筒程形成连续的螺旋状回转空间,所述管箱(8)设于筒体(3)一端,筒体(3)和管箱(8)之间设有一个管板Ⅱ(6),管箱(8)另一端与封头Ⅱ(2)焊接连接,所述的隔板(9)设于管箱(8)和封头Ⅱ(2)组成的腔体中,与腔体的轴线重合设置,所述的法兰按作用分为碱液进口法兰(12)、碱液出口法兰(13)、蒸汽进口法兰(14)、蒸汽出口法兰Ⅰ(15)、冷凝水出口法兰(16)、蒸汽出口法兰Ⅱ(17)和排空口法兰(18),所述的碱液进口法兰(12)设于管箱(8)的一侧,按照法兰标准中的规定通过人孔焊接固定,所述的碱液出口法兰(13)设于管箱(8)的另一侧,通过人孔焊接固定,所示蒸汽进口法兰(14)设于筒体(3)一侧,靠近筒体(3)顶部的管板Ⅱ(6),通过人孔焊接固定,所述的蒸汽出口法兰Ⅰ(15)设于筒体(3)另一侧,靠近筒体(3)底端的管板Ⅰ(5),通过人孔焊接固定,所述的冷凝水出口法兰(16)设于筒体(3)底端一侧,焊接固定于管板Ⅰ(5)的上方,所述的蒸汽出口法兰Ⅱ(17)设于筒体(3)后侧,轴线与冷凝水出口法兰(16)的轴线夹角90°,通过人孔焊接固定,所述的排空口法兰(18)设于底部的封头Ⅰ(1)中央,法兰轴线与筒体(3)的轴线重合,通过焊接固定于封头Ⅰ(1)中央开口,所述的定距管(10)设于折流板(7)的垂直方向的位置,且定距管(10)两端的套丝旋如管板Ⅰ(5)和管板Ⅱ(6)上的螺丝孔固定,所述的耳式支座(11)为中耳式支座,两个耳式支座(11)关于筒体(3)轴对称,设于筒体(3)两侧。
2.根据权利要求1所述的一种水解塔的环保换热装置,其特征在于:所述的筒体(3)内侧表面的纤维增强复合材料层,采用环向缠绕制作设计,具体是沿内衬圆周方向进行的缠绕,其特点为:缠绕只能在筒身段进行,不能缠到封头Ⅰ(1)和封头Ⅱ(2)上去,纤维缠绕的角度接近90°。
3.根据权利要求1所述的一种水解塔的环保换热装置,其特征在于:所述的翅片是鲨腮仿生翅片,翅片可支撑换热器不同层之间的隔板(9),形成流体流动通道。
4.根据权利要求1所述的一种水解塔的环保换热装置,其特征在于:所述的折流板(7)是连续螺旋折流板的形状是一个由筒体(3)一端向另一端推进的完整螺旋曲面,其轴线与换热器筒体(3)轴线重合,折流板(7)所投影的截面直径与筒体(3)内径相同。
5.根据权利要求1所述的一种水解塔的环保换热装置,其特征在于:所述的管板Ⅰ(5)和管板Ⅱ(6)有两个设于筒体(3)两侧的两道焊缝处,且表面设有高分子复合材料的涂层。
6.根据权利要求1所述的一种水解塔的环保换热装置,其特征在于:所述的定距管(10)设有三根,一根设于筒体(3)内的轴线附近,另外两根是设于筒体(3)的内侧,两根定距管(10)距离略小于内径尺寸。
7.根据权利要求1所述的一种水解塔的环保换热装置,其特征在于:所述的耳式支座(11)为中耳式支座,材料采用5083,两个耳式支板关于筒体(3)轴对称。
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