CN210773539U - 一种热能转换高效的外取热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热能转换高效的外取热器，涉及炼油催化裂化装置用的外取热器技术领域，包括：壳体1、水管3、蒸汽管2、气体分布器41、导流板8。导流板8具有：通风口81、导流片82和偏置弹件83。导流片82向蒸汽管2方向倾斜。导流板8通过偏置弹件83连接通风口81的侧壁。本实用新型通过导流板8将流化风A的流动方向集中于蒸汽管2的外表面，进而增加其径向的返混程度，延长待冷却催化剂在换热空间内的停留时间，并且催化剂径向的流动对蒸汽管2表面的冲击力增加，从而削弱了蒸汽管2表面的颗粒滞留层对换热的影响，减小了壳程换热热阻，强化了外取热器的换热过程。

Description

一种热能转换高效的外取热器

技术领域

本实用新型涉及炼油催化裂化装置用的外取热器技术领域，特别涉及一种热能转换高效的外取热器。

背景技术

我国催化裂化原料不断重质化，生焦率的提高使得再生系统的热量过剩，需要及时移走多余的热量以维持反再系统的热平衡。此外，为了提高目标产品的收率和企业的效益，需要尽可能在不降低进料温度的条件下灵活提高催化裂化的剂油比，同样也需要对高温再生催化剂进行适当冷却。因此，将催化剂所携带的过剩热量取走就显得至关重要。外取热器安置在反应—再生系统的外部，操作相对灵活且取热负荷易于调控，取热器出现问题时可作为独立的单元进行整修而不影响反应—再生系统的正常运行。外取热器这些独有的优势使其适应性较强，因此，外取热器在石油催化裂化行业中获得了广泛的应用。

目前，炼油厂重油催化裂化的外取热器内催化剂流动的方向可分为两种形式：即下流式密相传热外取热器和上流式稀相传热外取热器。因其在流化状态下，高温催化剂颗粒传热系数高，取热负荷和操作弹性范围大且能耗低等特点，在重油催化裂化装置中得到广泛使用，成为必不可缺少的关键设备。在外取热器内部设置一定数量的取热管(蒸汽管及水管)，热催化剂在管外流动，水由取热管内设置的取热管自上而下引入到取热管内底部，然后由取热管与管内的取热管之间的环形间隙自下而上流动，换热后产生饱和蒸汽流出取热管。

在实际应用中，装置中的外取热器立式安装，高温催化剂一般由外取热器上部流入，流经取热管换热后，由底部流出，流化风经由外取热器内底部设置的气体分布器流入，进行流化形成鼓泡床，这样的方式因风量存在不稳定的情况使得催化剂颗粒的局部流化较差，造成床层上下温度一般相差到100-150℃，在不同的高度，床层无论沿轴向还是径向都存在着相当大地温差，其较低的催化剂浓度限制了其传热效率，故该外取热器有待于进一步的优化。

实用新型内容

本实用新型目的之一是解决现有技术中催化剂颗粒的局部流化较差导致其传热效率低的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种热能转换高效的外取热器，其中，包括：壳体，所述壳体顶部为可拆卸连接，所述壳体内具有：换热空间，所述换热空间具有：催化剂进口，所述催化剂进口设置在所述换热空间的上端；催化剂出口，所述催化剂出口设置在所述换热空间的下端；水管，所述水管的下部垂直分布在所述壳体的换热空间中，所述水管的上部伸出至所述壳体的外部，所述水管的顶部具有入水口；蒸汽管，所述蒸汽管密封套置在所述水管外部，所述蒸汽管的上部伸出至所述壳体的外部，所述蒸汽管顶部具有饱和蒸汽出口；气体分布器，所述气体分布器安装在所述换热空间的下端，所述气体分布器位于所述水管的下方，所述气体分布器上具有：流化风入口，所述流化风入口与所述壳体的外部连通；导流板，所述导流板设置在所述换热空间内，所述蒸汽管穿过所述导流板并与其固定连接，所述导流板具有：通风口，所述通风口贯通所述导流板上下；导流片，所述导流板位于所述通风口中，所述导流片倾斜于所述蒸汽管方向；偏置弹件，所述导流板通过所述偏置弹件连接所述通风口的侧壁。

在上述技术方案中，本实用新型实施例使用时，待冷却催化剂B自催化剂进口进入壳体内，同时，通过水管上入水口内加水D，流化风A经气体分布器的流化风入口进入壳体1的换热空间内，并向换热空间上部喷射，待冷却催化剂B在换热空间中自上而下流动，在流化风A的作用下，待冷却催化剂B与蒸汽管和水管进行对流换热，换热后的冷却催化剂C经换热空间底部的催化剂出口流出；由于换热，水管内的水气化为饱和水蒸气E经蒸汽管的饱和饱和蒸汽出口排出。其中，流化风A向换热空间上部喷射过程中经过导流板通风口中倾斜导流片的限制，使得流化风A的流动方向集中于蒸汽管的外表面，进而增加其径向的返混程度。在此过程中，导流片的限制是根据流化风的大小进而通过偏置弹件自主调整导流片的倾斜角度，从而控制流化风风力对蒸汽管的影响。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述催化剂进口为一斜管，所述斜管倾斜向上设置。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述导流片相对于所述蒸汽管的倾斜角度为15°至80°。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述导流片呈弯曲的弧形结构。加强气流的紊乱，有利于会起到破碎气泡的作用，增加局部固含率的同时增强了蒸汽管表面的颗粒更新频率，使催化剂对流换热系数增大。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述偏置弹件为偏置弹簧。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述导流板沿所述蒸汽管的垂直方向间隔分布在所述换热空间中。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述导流板上还具有多个供催化剂通过的开口，所述开口为圆形、方形、锥形或三角形，且所述开口占所述导流板板面面积的15％～40％。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述热能转换高效的外取热器还包括：取热针，所述取热针分布在所述蒸汽管上，所述取热针位于所述导流板的上方。通过取热针增加换热的接触面积，有利于强化换热系数。

更进一步地，在本实用新型实施例中，所述取热针倾斜向下设置，所述取热针的倾斜角度为15°至80°，所述取热针内具有：导流空间，所述导流空间的侧壁为弧形；通气口，所述通气口分布在所述取热针的壁面上，所述通气口贯通所述导流空间与所述换热空间。通过导流空间导入流化风，在其经过与取热针换热的流化风通过通气口导出，有利于取热针的快速换热。

更进一步地，在本实用新型实施例中，所述取热针内还具有：紊流风扇，所述紊流风扇安装在所述导流空间中。

本实用新型的有益效果是：

第一，本实用新型通过导流板将流化风A的流动方向集中于蒸汽管的外表面，进而增加其径向的返混程度，延长待冷却催化剂在换热空间内的停留时间，并且催化剂径向的流动对蒸汽管表面的冲击力增加，从而削弱了蒸汽管表面的颗粒滞留层对换热的影响，减小了壳程换热热阻，强化了外取热器的换热过程。

第二，本实用新型根据流化风的大小进而通过偏置弹件自主调整导流片的倾斜角度，在保证有足够风力的情况下能够削弱了蒸汽管表面的颗粒滞留层对换热的影响，也能够避免过强的风力导致催化剂对换热管的冲蚀和磨损，使自催化剂进口进入的催化剂在换热空间的周径向分布更加均匀，有利于加强换热效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例热能转换高效的外取热器的结构示意图。

图2为本实用新型实施例导流板的立体示意图。

图3为本实用新型实施例导流板的立体效果示意图。

图4为本实用新型实施例取热针的结构示意图。

附图中

1、壳体 2、蒸汽管 21、饱和蒸汽出口

3、水管 4、气体分布器 5、斜管

6、催化剂进口 7、催化剂出口 8、导流板

81、通风口 82、导流片 83、偏置弹件

9、取热针 91、导流空间 92、通气口

93、紊流风扇 A表示流化风 B表示待冷却催化剂

C表示冷却催化剂 D表示水 E表示饱和水蒸气

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本实用新型实施例，并不用于限定本实用新型实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知房梁、支撑柱连接方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

实施例一：

一种热能转换高效的外取热器，其中，如图1所示，包括：壳体1、水管3、蒸汽管2、气体分布器41、导流板8。

壳体1顶部为可拆卸连接，壳体1内具有换热空间，换热空间具有催化剂进口6和催化剂出口7，催化剂进口6设置在换热空间的上端，催化剂出口7设置在换热空间的下端，催化剂进口6和催化剂出口7皆与换热空间连通。

水管3，水管3的下部垂直分布在壳体1的换热空间中，水管3的上部伸出至壳体1的外部并与其固定，水管3的顶部具有入水口。

蒸汽管2，蒸汽管2密封套置在水管3外部，蒸汽管2的上部伸出至壳体1的外部并与其固定，蒸汽管2顶部具有饱和蒸汽出口21。

气体分布器41，气体分布器41安装在换热空间的下端，气体分布器41位于水管3的下方，气体分布器41上具有流化风入口，流化风入口与壳体1的外部连通。

如图2、3所示，导流板8，导流板8设置在换热空间内，蒸汽管2穿过导流板8并与其固定连接，导流板8具有：通风口81、导流片82和偏置弹件83。

通风口81贯通导流板8上下。导流板8位于通风口81中，导流片82向蒸汽管2方向倾斜。导流板8通过偏置弹件83连接通风口81的侧壁。

实施步骤：待冷却催化剂B自催化剂进口6进入壳体1内，同时，通过水管3上入水口内加水D，流化风A经气体分布器41的流化风入口进入壳体11的换热空间内，并向换热空间上部喷射，待冷却催化剂B在换热空间中自上而下流动，在流化风A的作用下，待冷却催化剂B与蒸汽管2和水管3进行对流换热，换热后的冷却催化剂C经换热空间底部的催化剂出口7流出。由于换热，水管3内的水气化为饱和水蒸气E经蒸汽管2的饱和蒸汽出口21排出。其中，流化风A向换热空间上部喷射过程中经过导流板8通风口81中倾斜导流片82的限制，使得流化风A的流动方向集中于蒸汽管2的外表面，进而增加其径向的返混程度。在此过程中，导流片82的限制是根据流化风的大小进而通过偏置弹件83自主调整导流片82的倾斜角度，从而控制流化风风力对蒸汽管2的影响。

第一，本实用新型通过导流板8将流化风A的流动方向集中于蒸汽管2的外表面，进而增加其径向的返混程度，延长待冷却催化剂在换热空间内的停留时间，并且催化剂径向的流动对蒸汽管2表面的冲击力增加，从而削弱了蒸汽管2表面的颗粒滞留层对换热的影响，减小了壳程换热热阻，强化了外取热器的换热过程。

第二，本实用新型根据流化风的大小进而通过偏置弹件83自主调整导流片82的倾斜角度，在保证有足够风力的情况下能够削弱了蒸汽管2表面的颗粒滞留层对换热的影响，也能够避免过强的风力导致催化剂对换热管的冲蚀和磨损，使自催化剂进口6进入的催化剂在换热空间的周径向分布更加均匀，有利于加强换热效率。

优选地，如图1所示，催化剂进口6为一斜管5，斜管5倾斜向上设置。

优选地，导流片82相对于蒸汽管2的倾斜角度为15°至80°。

优选地，导流片82呈弯曲的弧形结构。加强气流的紊乱，有利于会起到破碎气泡的作用，增加局部固含率的同时增强了蒸汽管2表面的颗粒更新频率，使催化剂对流换热系数增大。

优选地，偏置弹件83为偏置弹簧。

优选地，导流板8沿蒸汽管2的垂直方向间隔分布在换热空间中。

优选地，导流板8上还具有多个供催化剂通过的开口(未图示)，开口为圆形、方形、锥形或三角形，且开口占导流板8板面面积的15％～40％。

优选地，如图1、4所示，热能转换高效的外取热器还包括取热针9，取热针9分布在蒸汽管2上，取热针9位于导流板8的上方。通过取热针9增加换热的接触面积，有利于强化换热系数。

更优选地，如图4所示，取热针9倾斜向下设置，取热针9的倾斜角度为15°至80°，取热针9内具有导流空间91和通气口92。

导流空间91的侧壁为弧形。通气口92分布在取热针9的壁面上，通气口92贯通导流空间91与换热空间。通过导流空间91导入流化风，在其经过与取热针9换热的流化风通过通气口92导出，有利于取热针9的快速换热。

更优选地，取热针9内还具有紊流风扇93，紊流风扇93安装在导流空间91中。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本实用新型，但是本实用新型不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本实用新型精神和范围内，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种热能转换高效的外取热器，其中，包括：

壳体，所述壳体内具有：

换热空间，所述换热空间具有：

催化剂进口，所述催化剂进口设置在所述换热空间的上端；

催化剂出口，所述催化剂出口设置在所述换热空间的下端；

水管，所述水管的下部垂直分布在所述壳体的换热空间中，所述水管的上部伸出至所述壳体的外部，所述水管的顶部具有入水口；

蒸汽管，所述蒸汽管密封套置在所述水管外部，所述蒸汽管的上部伸出至所述壳体的外部，所述蒸汽管顶部具有饱和蒸汽出口；

气体分布器，所述气体分布器安装在所述换热空间的下端，所述气体分布器位于所述水管的下方，所述气体分布器上具有：

流化风入口，所述流化风入口与所述壳体的外部连通；

导流板，所述导流板设置在所述换热空间内，所述蒸汽管穿过所述导流板并与其固定连接，所述导流板具有：

通风口，所述通风口贯通所述导流板上下；

导流片，所述导流板位于所述通风口中，所述导流片倾斜于所述蒸汽管方向；

偏置弹件，所述导流板通过所述偏置弹件连接所述通风口的侧壁。

2.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述催化剂进口为一斜管，所述斜管倾斜向上设置。

3.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述导流片相对于所述蒸汽管的倾斜角度为15°至80°。

4.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述导流片呈弯曲的弧形结构。

5.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述偏置弹件为偏置弹簧。

6.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述导流板沿所述蒸汽管的垂直方向间隔分布在所述换热空间中。

7.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述导流板上还具有多个供催化剂通过的开口，所述开口为圆形、方形、锥形或三角形，且所述开口占所述导流板板面面积的15％～40％。

8.根据权利要求1所述热能转换高效的外取热器，其中，所述热能转换高效的外取热器还包括：

取热针，所述取热针分布在所述蒸汽管上，所述取热针位于所述导流板的上方。

9.根据权利要求8所述热能转换高效的外取热器，其中，所述取热针倾斜向下设置，所述取热针的倾斜角度为15°至80°，所述取热针内具有：

导流空间，所述导流空间的侧壁为弧形；

通气口，所述通气口分布在所述取热针的壁面上，所述通气口贯通所述导流空间与所述换热空间。

10.根据权利要求9所述热能转换高效的外取热器，其中，所述取热针内还具有：

紊流风扇，所述紊流风扇安装在所述导流空间中。

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