CN215062184U - 一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，属于上升管换热器领域。本实用新型的上升管换热器，包括内筒、外筒、外圈盘管和内圈盘管，外圈盘管和内圈盘管分别螺旋缠绕于内筒和外筒之间围成的盘管安装腔内，且在外圈盘管与内圈盘管之间还设有中间分隔板，内筒与中间分隔板之间、中间分隔板与外筒之间均填充有导热填充物，荒煤气流经上升管换热器，内筒将热量传递给双回路的内外盘管，水通过吸收内外盘管的热量从而产出饱和水蒸气和过热蒸汽；该上升管换热器整体结构紧凑，具有更大的传热面积，能够承受更高的压力，传热强度强，传热系数高，适于生产中压饱和蒸汽和温度高于300℃的过热蒸汽。

Description

一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，更具体地说，涉及一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器。

背景技术

荒煤气余热回收最主要的设备是上升管余热回收装置。目前上升管余热回收装置常用的结构形式有夹套式和盘管式两种，还有热管、内插入式等结构，其中夹套式和盘管式上升管余热回收装置，由于结构简单、制作方便，换热效率高，得到广泛使用。但是普通盘管式结构由于难以抗击材料周期性线性膨胀形变的影响，存在寿命短等问题；而普通夹套式的余热回收装置在生产过热蒸汽时，由于在温度高于300℃以上时，钢材的屈服强度急剧下降，在低压状况下，容易鼓包变形，因此也不适合生产高于300℃的过热蒸汽，同时也伴随着市场中低压饱和蒸汽逐渐过剩，对蒸汽的品质和过热度的需求越来越高。为了适应用户新的需求，提高蒸汽品质，就需要研发一种承压能力更高的新型上升管余热回收装置。

在现有盘管式换热器中，也有内外双盘管设计的换热器，此类内外双盘管换热器通过两组盘管提高了热量回收效率，但其都是将内外盘管与焦炉荒煤气直接接触，虽然换热更加直接，但内外盘管上易结焦而影响换热器正常工作，且内外盘管受冷热交替变化易膨胀变形，并且需要设置专用的安装架体来支撑内外盘管，使换热器内部结构较为复杂，制作难度大，使用寿命不长。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有盘管式上升管换热器存在的上述不足，提供一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，采用本实用新型的技术方案，在上升管换热器的内筒和外筒之间螺旋缠绕设有外圈盘管和内圈盘管，在外圈盘管与内圈盘管之间还设有中间分隔板，内筒与中间分隔板之间、中间分隔板与外筒之间均填充有导热填充物，荒煤气流经上升管换热器，将热量传递给上升管换热器的内筒，内筒将热量传递给双回路的内外盘管，水通过吸收内外盘管的热量从而产出高温高压的饱和水蒸气和过热蒸汽，该上升管换热器整体结构紧凑，在单位容积内具有更大的传热面积，内外盘管通过内筒和导热填充物传热，能够承受更高的压力，传热强度强，传热系数高，适于生产中压饱和蒸汽和温度高于300℃的过热蒸汽。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，包括内筒和外筒，所述的外筒套设于内筒的外侧，所述的内筒和外筒的下端固定设有下法兰，所述的内筒和外筒的上端固定设有上法兰，还包括外圈盘管和内圈盘管，所述的外圈盘管和内圈盘管分别螺旋缠绕于内筒和外筒之间围成的盘管安装腔内，所述的外圈盘管位于内圈盘管的外侧，且在外圈盘管与内圈盘管之间还设有中间分隔板，所述的内筒与中间分隔板之间、中间分隔板与外筒之间均填充有导热填充物；所述的外圈盘管的下端设有伸出外筒的外盘管水/汽进口，所述的外圈盘管的上端设有伸出外筒的外盘管蒸汽/汽水混合物出口，所述的内圈盘管的下端设有依次伸出中间分隔板和外筒的内盘管水/汽进口，所述的内圈盘管的上端设有依次伸出中间分隔板和外筒的内盘管蒸汽/汽水混合物出口。

更进一步地，所述的外圈盘管和内圈盘管的螺旋缠绕方向相反。

更进一步地，所述的外圈盘管和内圈盘管在内筒的轴向上错位设置。

更进一步地，所述的内圈盘管与内筒的外壁焊接连接，所述的外圈盘管与中间分隔板的外壁焊接连接。

更进一步地，所述的外圈盘管和内圈盘管的进出口之间通过串并联管路连接，所述的串并联管路中设有用于改变外圈盘管和内圈盘管串并联关系的切换阀门。

更进一步地，所述的内筒的内侧壁上还设有若干翅片。

更进一步地，所述的内筒内壁和翅片表面均设有耐高温纳米涂层。

更进一步地，所述的外筒的外壁上涂有纳米隔热涂层。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其包括内筒、外筒、外圈盘管和内圈盘管，外圈盘管和内圈盘管分别螺旋缠绕于内筒和外筒之间围成的盘管安装腔内，且在外圈盘管与内圈盘管之间还设有中间分隔板，内筒与中间分隔板之间、中间分隔板与外筒之间均填充有导热填充物，荒煤气流经上升管换热器，将热量传递给上升管换热器的内筒，内筒将热量传递给双回路的内外盘管，水通过吸收内外盘管的热量从而产出高温高压的饱和水蒸气和过热蒸汽；该上升管换热器整体结构紧凑，在单位容积内具有更大的传热面积，内外盘管通过内筒和导热填充物传热，能够承受更高的压力，传热强度强，传热系数高，适于生产中压饱和蒸汽和温度高于300℃的过热蒸汽；

(2)本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其外圈盘管和内圈盘管的螺旋缠绕方向相反，使内外盘管内的水汽流向相对，使得内外盘管管程流体分布平均，为每个单程盘管通道实现生产中压饱和蒸汽和过热蒸汽创造了条件；外圈盘管和内圈盘管在内筒的轴向上错位设置，能够通过自身的二次扰流作用强化换热，相比整体水夹套式、传统盘管结构的上升管，水流不仅布水平均，而且能够更好地控制进水和调节换热效果，有利于避免因上升管吸热过多而导致的冒烟情况的发生；

(3)本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其内圈盘管与内筒的外壁焊接连接，外圈盘管与中间分隔板的外壁焊接连接，使内外盘管固定牢固，传热稳定高效，并能够承受更高的压力；

(4)本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其外圈盘管和内圈盘管的进出口之间通过串并联管路连接，串并联管路中设有用于改变外圈盘管和内圈盘管串并联关系的切换阀门，通过开闭管路中的阀门更改内外盘管的串并联，使得系统可以让上升管换热器在蒸发器和过热器角色之间自由切换，大大改善了换热器吸热的调节能力，弥补了单一水泵变频调节能力不强的缺陷，人为调节降低换热器吸热效率，从而改善上升管冒黑烟的问题；

(5)本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其内筒的内侧壁上还设有若干翅片，提高了内筒与荒煤气的接触面积，进一步提高了上升管换热器的传热面积，提升了上升管换热器的整体换热效率；内筒内壁和翅片表面均设有耐高温纳米涂层，提高了内筒的耐高温和耐荒煤气流冲击性能，还可以防结石墨和挂焦油；

(6)本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其外筒的外壁上还涂有纳米隔热涂层，减缓了热量向外传递，降低了上升管周围的环境温度。

附图说明

图1为本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器的结构示意图；

图2为本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器的横截面结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、内筒；1-1、翅片；2、中间分隔板；3、外筒；4、导热填充物；5、下法兰；6、上法兰；7、外圈盘管；7-1、外盘管水/汽进口；7-2、外盘管蒸汽/汽水混合物出口；8、内圈盘管；8-1、内盘管水/汽进口；8-2、内盘管蒸汽/汽水混合物出口。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

[实施例]

结合图1和图2所示，本实施例的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，包括内筒1和外筒3，外筒3套设于内筒1的外侧，内筒1和外筒3的下端固定设有下法兰5，内筒1和外筒3的上端固定设有上法兰6，下法兰5和上法兰6用于上升管换热器的安装，内筒1和外筒3分别与下法兰5和上法兰6焊接连接。与现有上升管换热器不同的是，还包括外圈盘管7和内圈盘管8，外圈盘管7和内圈盘管8分别螺旋缠绕于内筒1和外筒3之间围成的盘管安装腔内，该盘管安装腔由内筒1、外筒3以及下法兰5和上法兰6围成，外圈盘管7位于内圈盘管8的外侧，且在外圈盘管7与内圈盘管8之间还设有中间分隔板2，中间分隔板2可为环形板，将内外圈盘管分隔开，内筒1与中间分隔板2之间、中间分隔板2与外筒3之间均填充有导热填充物4，该导热填充物4可为现有用来增加材料导热系数的填料，如金属氧化物和金属氮化物粉体等；外圈盘管7的下端设有伸出外筒3的外盘管水/汽进口7-1，外圈盘管7的上端设有伸出外筒3的外盘管蒸汽/汽水混合物出口7-2，内圈盘管8的下端设有依次伸出中间分隔板2和外筒3的内盘管水/汽进口8-1，内圈盘管8的上端设有依次伸出中间分隔板2和外筒3的内盘管蒸汽/汽水混合物出口8-2。工作时，炭化室在无氧干馏下会产出大量高温的荒煤气，荒煤气流经上升管换热器，将热量传递给上升管换热器的内筒1，内筒1将热量传递给双回路的内外盘管，水通过吸收盘管的热量从而产出高温高压的饱和水蒸气和过热蒸汽。该上升管换热器整体结构紧凑，在单位容积内具有更大的传热面积，内外盘管通过内筒和导热填充物传热，能够承受更高的压力，传热强度强，传热系数高，适于生产中压饱和蒸汽和温度高于300℃的过热蒸汽。

如图1所示，在本实施例中优选地，外圈盘管7和内圈盘管8的螺旋缠绕方向相反，即内外盘管两者之一由下向上顺时针螺旋缠绕，另一者由下向上逆时针螺旋缠绕，且内外盘管之间用中间分隔板2隔开，将水流通道分为两个环状螺旋通道，使内外盘管内的水汽流向相对，使得内外盘管管程流体分布平均，为每个单程盘管通道实现生产中压饱和蒸汽和过热蒸汽创造了条件。进一步地，外圈盘管7和内圈盘管8在内筒1的轴向上错位设置，能够通过自身的二次扰流作用强化换热，相比整体水夹套式、传统盘管结构的上升管，水流不仅布水平均，而且能够更好地控制进水和调节换热效果，有利于避免因上升管吸热过多而导致的冒烟情况的发生。具体在本实施例中，上述的内圈盘管8与内筒1的外壁焊接连接，外圈盘管7与中间分隔板2的外壁焊接连接，中间分隔板2与内筒1外壁或上下法兰焊接连接，使内外盘管固定牢固，传热稳定高效，并能够承受更高的压力。

另外，在本实施例中，外圈盘管7和内圈盘管8的进出口之间通过串并联管路连接，串并联管路中设有用于改变外圈盘管7和内圈盘管8串并联关系的切换阀门，可以根据现场工况需求，通过开闭管路中的阀门更改内外盘管的串并联，使得系统可以让上升管换热器在蒸发器和过热器角色之间自由切换，大大改善了换热器吸热的调节能力，弥补了单一水泵变频调节能力不强的缺陷。即，可以将外圈盘管7和内圈盘管8串联或并联，在串联时，可仅用上述的内盘管水/汽进口8-1作为进水口或自产饱和蒸汽的蒸汽入口，外盘管蒸汽/汽水混合物出口7-2作为蒸汽或汽水混合物出口，内盘管蒸汽/汽水混合物出口8-2与外盘管水/汽进口7-1串联在一起，实现人为调节降低换热器吸热效率的目的，从而改善上升管冒黑烟的问题。

接图1和图2所示，在本实施例中，内筒1的内侧壁上还设有若干翅片1-1，翅片1-1为板状，翅片1-1一侧沿内筒1的内侧壁呈向内辐射状均匀分布，提高了内筒与荒煤气的接触面积，进一步提高了上升管换热器的传热面积，提升了上升管换热器的整体换热效率。在内筒1内壁和翅片1-1表面均设有耐高温纳米涂层，该耐高温纳米涂层为现有材质喷涂而成，如采用纳米陶瓷材料喷涂烧结形成耐高温纳米涂层，提高了内筒1的耐高温和耐荒煤气流冲击性能，还可以防结石墨和挂焦油。另外，外筒3优选采用不锈钢材料制成，在外筒3的外壁上还涂有纳米隔热涂层，该纳米隔热涂层采用现有该纳米隔热涂料喷涂而成，减缓了热量向外传递，降低了上升管周围的环境温度。

本实施例的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，针对荒煤气余热回收有很强的适用性，外圈盘管7和内圈盘管8的螺旋缠绕密度可以根据需要进行设计，如外圈盘管7的密度大于内圈盘管8的密度；外圈盘管7和内圈盘管8的进水量可以根据需要进行调节，改变上升管换热器的吸热量，流体在内外螺旋管内容易形成二次旋流，强化了传热效果，从而能够更好地保证整个系统的正常运行。

本实用新型的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，在上升管换热器的内筒和外筒之间螺旋缠绕设有外圈盘管和内圈盘管，在外圈盘管与内圈盘管之间还设有中间分隔板，内筒与中间分隔板之间、中间分隔板与外筒之间均填充有导热填充物，荒煤气流经上升管换热器，将热量传递给上升管换热器的内筒，内筒将热量传递给双回路的内外盘管，水通过吸收内外盘管的热量从而产出高温高压的饱和水蒸气和过热蒸汽，该上升管换热器整体结构紧凑，在单位容积内具有更大的传热面积，内外盘管通过内筒和导热填充物传热，能够承受更高的压力，传热强度强，传热系数高，适于生产中压饱和蒸汽和温度高于300℃的过热蒸汽。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，包括内筒(1)和外筒(3)，所述的外筒(3)套设于内筒(1)的外侧，所述的内筒(1)和外筒(3)的下端固定设有下法兰(5)，所述的内筒(1)和外筒(3)的上端固定设有上法兰(6)，其特征在于：还包括外圈盘管(7)和内圈盘管(8)，所述的外圈盘管(7)和内圈盘管(8)分别螺旋缠绕于内筒(1)和外筒(3)之间围成的盘管安装腔内，所述的外圈盘管(7)位于内圈盘管(8)的外侧，且在外圈盘管(7)与内圈盘管(8)之间还设有中间分隔板(2)，所述的内筒(1)与中间分隔板(2)之间、中间分隔板(2)与外筒(3)之间均填充有导热填充物(4)；所述的外圈盘管(7)的下端设有伸出外筒(3)的外盘管水/汽进口(7-1)，所述的外圈盘管(7)的上端设有伸出外筒(3)的外盘管蒸汽/汽水混合物出口(7-2)，所述的内圈盘管(8)的下端设有依次伸出中间分隔板(2)和外筒(3)的内盘管水/汽进口(8-1)，所述的内圈盘管(8)的上端设有依次伸出中间分隔板(2)和外筒(3)的内盘管蒸汽/汽水混合物出口(8-2)。

2.根据权利要求1所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的外圈盘管(7)和内圈盘管(8)的螺旋缠绕方向相反。

3.根据权利要求2所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的外圈盘管(7)和内圈盘管(8)在内筒(1)的轴向上错位设置。

4.根据权利要求3所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的内圈盘管(8)与内筒(1)的外壁焊接连接，所述的外圈盘管(7)与中间分隔板(2)的外壁焊接连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的外圈盘管(7)和内圈盘管(8)的进出口之间通过串并联管路连接，所述的串并联管路中设有用于改变外圈盘管(7)和内圈盘管(8)串并联关系的切换阀门。

6.根据权利要求5所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的内筒(1)的内侧壁上还设有若干翅片(1-1)。

7.根据权利要求6所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的内筒(1)内壁和翅片(1-1)表面均设有耐高温纳米涂层。

8.根据权利要求7所述的一种双盘管内外缠绕式荒煤气上升管换热器，其特征在于：所述的外筒(3)的外壁上涂有纳米隔热涂层。

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