CN216845820U - 一种防止超温爆管的分离式换热器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防止超温爆管的分离式换热器结构，包括吸热侧管组；放热侧管组；蒸汽上升管；液体下降管；压力缓冲装置设置在吸热侧管组旁，包括缓冲罐，缓冲罐内设有缓冲气囊，缓冲气囊与缓冲罐之间设有密封腔，缓冲罐上设有进气口和充气口，进气口与缓冲气囊连通，且进气口通过支管与蒸汽上升管连接，充气口与密封腔连通，密封腔内填充有缓冲气体。本实用新型废烟气温度过高时，高压蒸汽通过支管充入缓冲气囊内，缓冲气囊在高压蒸汽作用下逐渐撑大压迫外部的缓冲气体，直至缓冲气体和缓冲气囊内压力达到平衡；压力降低时，缓冲气囊收缩复位，避免在超温状态下出现爆管事故，避免安全隐患。

Description

一种防止超温爆管的分离式换热器结构

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，具体涉及一种防止超温爆管的分离式换热器结构。

背景技术

换热器是冶金行业中广泛使用的通用设备，其中热管换热器是常用的换热器。热管换热器内蒸发段工质受热后将沸腾或蒸发，吸收外部热源热量，产生汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流到冷凝段，蒸汽遇冷壁面及外部冷源，凝结成液体，同时放出汽化潜热，并通过管壁传给外部冷源，冷凝液靠重力或吸液芯作用下回流到蒸发段再次蒸发。如此往复，实现对外部冷热两种介质的热量传递与交换。热管换热器由于具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械、电子等行业中。

热管换热器在冶金行业中主要应用在排放废烟气的余热回收，运行温度多受生产工艺影响，在实际运行时废烟气的温度存在波动，而热管换热器仍只能在预热工况下进行吸热和放热过程，此时若废烟气温度过程，热管换热器无法进行充分吸热和放热过程会导致换热管内的压力增大，超过限值时甚至会发生爆管事故，存在很大的安全隐患。

因此，十分有必要开发一种能够有效避免超温爆管的换热器结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防止超温爆管的分离式换热器结构，以解决现有技术中存在的实际运行时废烟气的温度存在波动，而热管换热器仍只能在预热工况下进行吸热和放热过程，此时若废烟气温度过程，热管换热器无法进行充分吸热和放热过程会导致换热管内的压力增大，超过限值时甚至会发生爆管事故，存在很大的安全隐患的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种防止超温爆管的分离式换热器结构，包括：

吸热侧管组；

放热侧管组，设置在所述吸热侧管组上方；

蒸汽上升管，设置在所述吸热侧管组出口与所述放热侧管组进口之间；

液体下降管，设置在所述放热侧管组出口和所述吸热侧管组进口之间；

压力缓冲装置，设置在所述吸热侧管组旁，所述压力缓冲装置包括缓冲罐，所述缓冲罐内设有缓冲气囊，所述缓冲气囊与所述缓冲罐之间设有密封腔，所述缓冲罐上设有进气口和充气口，所述进气口与所述缓冲气囊连通，且进气口通过支管与所述蒸汽上升管靠近所述放热侧管组一端连接，所述充气口与所述密封腔连通，所述密封腔内填充有缓冲气体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型当废烟气的温度过高时，热管换热器无法进行充分吸热和放热过程导致换热器内的压力增大，此时高压蒸汽通过支管充入缓冲气囊内，起到降低管内压力作用，缓冲气囊在高压蒸汽作用下逐渐撑大压迫外部的缓冲气体，直至缓冲气体和缓冲气囊内压力达到平衡；当热管换热器内压力降低时，缓冲气囊在外部缓冲气囊的压力作用下收缩复位，蒸汽回到管中，从而实现压力控制，避免在超温状态下出现爆管事故，避免安全隐患。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步的，所述缓冲罐上还设有与所述密封腔连通的放气口，所述放气口设有安全阀。

通过采用上述方案，当密封腔内缓冲气体压力到达限制值时，为了避免安全隐患，设置带有安全阀的放气口，缓冲气体由放气口溢出，从而降低密封腔压力，允许缓冲气囊进一步撑开。

进一步的，还包括紧急泄压装置，所述紧急泄压装置包括泄压罐，所述缓冲罐上设有与所述缓冲气囊连接的泄压口，所述泄压口设置泄压阀，且泄压口与所述泄压罐连接。

通过采用上述方案，当缓冲气囊已撑开到最大值，填满整个缓冲罐，此时为了避免安全隐患，启用泄压罐，缓冲气囊的高压蒸汽压力超过泄压阀的设定值，通过泄压阀进入泄压罐，实现泄压。

进一步的，所述泄压罐为由内罐和外罐组成的双层罐体结构，且内罐和外罐的夹层之间设有温控单元。

通过采用上述方案，在夹层设置温控单元，在高压状态下控制内罐降温，从而实现高压蒸汽的液化，以降低压力，避免安全隐患；在换热器内压力下降时，打开泄压阀，并控制内罐升温，使液体蒸发压力增大回到缓冲气囊内。

进一步的，所述温控单元包括开设在所述外罐上的循环水进口和循环水出口，所述夹层内通过所述循环水进口和循环水出口形成循环水以控制所述内罐内温度。

进一步的，所述泄压口设置在所述缓冲罐顶面，所述进气口设置在所述缓冲罐底面，所述充气口设置在所述缓冲罐侧面。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型的实施例的结构示意图。

图中所示：

1、吸热侧管组；

2、放热侧管组；

3、蒸汽上升管；

4、液体下降管；

5、缓冲罐；501、进气口；502、充气口；503、缓冲气囊；504、密封腔；505、放气口；506、安全阀；507、泄压口；508、泄压阀

6、泄压罐；601、内罐；602、外罐；603、循环水进口；604、循环水出口；

7、支管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例提供的一种防止超温爆管的分离式换热器结构，包括吸热侧管组1和设置在吸热侧管组1上方的放热侧管组2。

吸热侧管组1出口与放热侧管组2进口之间设有蒸汽上升管3，放热侧管组2出口和吸热侧管组1进口之间设有液体下降管4。

吸热侧管组1旁设有压力缓冲装置。压力缓冲装置包括缓冲罐5，缓冲罐5内设有缓冲气囊503，缓冲气囊503与缓冲罐5之间设有密封腔504，缓冲罐5上设有进气口501和充气口502，进气口501与缓冲气囊503连通，且进气口501通过支管7与蒸汽上升管3靠近放热侧管组2一端连接，充气口502与密封腔504连通，密封腔504内填充有缓冲气体。

当废烟气的温度过高时，热管换热器无法进行充分吸热和放热过程导致换热器内的压力增大，此时高压蒸汽通过支管7充入缓冲气囊503内，起到降低管内压力作用，缓冲气囊503在高压蒸汽作用下逐渐撑大压迫外部的缓冲气体，直至缓冲气体和缓冲气囊503内压力达到平衡；当热管换热器内压力降低时，缓冲气囊503在外部缓冲气囊503的压力作用下收缩复位，蒸汽回到管中，从而实现压力控制，避免在超温状态下出现爆管事故，避免安全隐患。

进气口501设置在缓冲罐5底面，充气口502设置在缓冲罐5侧面。

缓冲罐5上还设有与密封腔504连通的放气口505，放气口505设有安全阀506。

当密封腔504内缓冲气体压力到达限制值时，为了避免安全隐患，设置带有安全阀506的放气口505，缓冲气体由放气口505溢出，从而降低密封腔504压力，允许缓冲气囊503进一步撑开。

缓冲罐5还连接有紧急泄压装置，紧急泄压装置包括泄压罐6，缓冲罐5上设有与缓冲气囊503连接的泄压口507，泄压口507设置在缓冲罐5顶面。

泄压口507设置泄压阀508，且泄压口507与泄压罐6连接。

当缓冲气囊503已撑开到最大值，填满整个缓冲罐5，此时为了避免安全隐患，启用泄压罐6，缓冲气囊503的高压蒸汽压力超过泄压阀508的设定值，通过泄压阀508进入泄压罐6，实现泄压。

泄压罐6为由内罐601和外罐602组成的双层罐体结构，且内罐601和外罐602的夹层之间设有温控单元。

在夹层设置温控单元，在高压状态下控制内罐601降温，从而实现高压蒸汽的液化，以降低压力，避免安全隐患；在换热器内压力下降时，打开泄压阀508，并控制内罐601升温，使液体蒸发压力增大回到缓冲气囊503内。

温控单元包括开设在外罐602上的循环水进口603和循环水出口604，夹层内通过循环水进口603和循环水出口604形成循环水以控制内罐601内温度。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种防止超温爆管的分离式换热器结构，其特征在于，包括：

吸热侧管组；

放热侧管组，设置在所述吸热侧管组上方；

蒸汽上升管，设置在所述吸热侧管组出口与所述放热侧管组进口之间；

液体下降管，设置在所述放热侧管组出口和所述吸热侧管组进口之间；

压力缓冲装置，设置在所述吸热侧管组旁，所述压力缓冲装置包括缓冲罐，所述缓冲罐内设有缓冲气囊，所述缓冲气囊与所述缓冲罐之间设有密封腔，所述缓冲罐上设有进气口和充气口，所述进气口与所述缓冲气囊连通，且进气口通过支管与所述蒸汽上升管靠近所述放热侧管组一端连接，所述充气口与所述密封腔连通，所述密封腔内填充有缓冲气体。

2.根据权利要求1所述的分离式换热器结构，其特征在于，所述缓冲罐上还设有与所述密封腔连通的放气口，所述放气口设有安全阀。

3.根据权利要求1所述的分离式换热器结构，其特征在于，还包括紧急泄压装置，所述紧急泄压装置包括泄压罐，所述缓冲罐上设有与所述缓冲气囊连接的泄压口，所述泄压口设置泄压阀，且泄压口与所述泄压罐连接。

4.根据权利要求3所述的分离式换热器结构，其特征在于，所述泄压罐为由内罐和外罐组成的双层罐体结构，且内罐和外罐的夹层之间设有温控单元。

5.根据权利要求4所述的分离式换热器结构，其特征在于，所述温控单元包括开设在所述外罐上的循环水进口和循环水出口，所述夹层内通过所述循环水进口和循环水出口形成循环水以控制所述内罐内温度。

6.根据权利要求3所述的分离式换热器结构，其特征在于，所述泄压口设置在所述缓冲罐顶面，所述进气口设置在所述缓冲罐底面，所述充气口设置在所述缓冲罐侧面。

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