CN219736049U - 一种标准化一体化的高压气体换热器组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种标准化一体化的高压气体换热器组件，在支撑架上安装有多组串联的高压气体换热器管路；高压气体换热器管路包含有“U”形的不锈钢高压管道、散热水管和双层绝热层，散热水管和双层绝热层由内到外依次设置在“U”形的不锈钢高压管道两个直管段上，每根不锈钢高压管道两个直管段上的散热水管靠近弯头的一端通过第一水管接头密封连接，相邻两组散热水管另一端之间通过第二水管接头密封连接；相邻两组高压气体换热器管路的不锈钢高压管道之间通过直管接头密封连接。本实用新型充分利用目前所能采购到高压不锈钢钢管的有效长度和可弯管加工的特性，并对换热器进行整体的绝热保护，提高整个换热系统的可靠性。

Description

一种标准化一体化的高压气体换热器组件

技术领域

本实用新型涉及高压气体的运输和散热，具体涉及到一种标准化一体化的高压气体换热器组件。

背景技术

目前特种气体领域传统换热器是采用筒式的换热器，原理是耐高压(100MPa以上)的不锈钢钢管螺旋状盘在一个密闭承压的小型筒型容器内，筒内充满换热的冷却水，高压气体在盘管内流过，筒体内冷却水和高温特种气体通过不锈钢管壁进行逆流换热，气体的温度被降低，冷却水的温度升高。工作原理图详见图1。

由于该种气体换热器换热量比较小，如在一个气体压缩机系统中就需要多达十多个该种规格的气体换热器。因为气体压缩机管路中的气体运行压力超过20MPa以上，高压气体对不锈钢钢管焊缝的腐蚀影响大，有较高的风险，因此一般设计会采用锥面密封的螺纹连接来减少焊缝的数量，尤其是与气体直接接触焊缝的数量。因此造成与高压气体管路连接的螺纹接头数量大幅度增加，造成整个系统的可靠性大幅度下降，系统运行时间长后有泄漏的风险，需要改进提高整个压缩机系统的可靠性。此外，这种管路连接过于复杂，接口数量太多，检修也比较麻烦。

实用新型内容

本实用新型设计一种新型的高压气体压缩机配套的换热器。具体方法是考虑换热的结构和不锈钢钢管的生产工艺，因为该种耐高压的不锈钢钢管材质316L也是根据高压气体的特殊性质专门定做的，考虑运输的方便性，适合高压气体输送的单根不锈钢管的长度不超过8m长。为了尽可能减少焊缝和螺纹接口数量，本申请设计了全新套管形式的新型气体换热器，充分利用每根不锈钢钢管的本身长度进行换热，并考虑整个气体压缩机后期泄漏检测和更换维修方便，成为相对独立的一个组件，可以灵活拆卸和进行管路布置，并且尽量减少整个气体压缩机需要配置的新型换热器数量。具体方案如下：

一种标准化一体化的高压气体换热器组件，所述高压气体换热器组件包含有支撑架，在支撑架上固定安装有至少两组依次串联的高压气体换热器管路；

所述高压气体换热器管路包含有“U”形的316不锈钢高压管道、散热水管和双层绝热层，散热水管和双层绝热层由内到外依次设置在“U”形的不锈钢高压管道两个直管段外径上，每根不锈钢高压管道两个直管段上的散热水管靠近弯头的一端通过第一水管接头密封连接；

相邻两组高压气体换热器管路的不锈钢高压管道之间通过直管接头焊接连接，且相邻两组高压气体换热器管路的散热水管另一端之间通过第二水管接头密封连接；

双层绝热层由覆盖在散热水管表面的二烯烃聚合物层以及覆盖在二烯烃聚合物表面的丁烃聚合物层组成。

进一步的，在双层绝热层的外表面包裹有不锈钢外壳。

进一步的，在支撑架上安装有平行的两组高压气体换热器管路。

进一步的，直管接头包括两个空心L形接头和高压连接管，L形接头和高压连接管的材质均为316不锈钢，高压连接管的两端设有锥面螺纹分别与两个空心L形接头的一端密封连接，两个空心L形接头的另一端与相邻两个不锈钢高压管道端部通过锥面螺纹连接。

进一步的，第一水管接头、第二水管接头均为“工”字形水管接头。

本实用新型为了提高单个换热器的换热量和换热效率，减少系统使用高压气体换热器组件的数量，充分利用目前所能采购到高压不锈钢钢管的有效长度和可弯管加工的特性，并对换热器进行整体的绝热保护，形成标准化一体化的生产制造，提高整个换热系统的可靠性。采用本实用新型结构形成一定规格的标准化高压气体换热器组件，除了可以利用在特种气体的换热流程中，这种新型标准化一体化的绝热换热器组件，螺纹接口数量少，高压管焊缝没有，可靠性高的优点，也可以应用在其他高可靠性要求的危险流体的换热工艺流程中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为当前高压特种气体运输和换热的原理图；

图2为一实施例中，本实用新型提供的一种标准化一体化的高压气体换热器组件的侧视图；

图3为一实施例中，本实用新型提供的一种标准化一体化的高压气体换热器组件的俯视图；

图4为一实施例中，本实用新型提供的一种标准化一体化的高压气体换热器组件的立体图；

图5为一实施例中，本实用新型在不锈钢高压管道外依次设有散热水管、双层绝热层和不锈钢外壳的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

参照图2-4所示，本实用新型提供了一种标准化一体化的高压气体换热器组件，包含有支撑架1，在支撑架1上固定安装有两组平行布置的高压气体换热器管路2。高压气体换热器管路2包含有“U”形的316不锈钢高压管道21、散热水管22、双层绝热层23、不锈钢外壳24。

散热水管22和双层绝热层23由内到外依次设置在“U”形的不锈钢高压管道21两个直管段外径上，每根不锈钢高压管道21两个直管段上的散热水管22靠近弯头的一端通过第一水管接头22-1密封连接。散热水管22仅覆盖在不锈钢高压管道21的直线段的原因在于：1)弯制的散热水管22成本较高；2)如果散热水管22完整包覆在不锈钢高压管道21整段，由于工艺限制，只能采用分段安装，即分别将两根直线散热水管22和一根弯管散热水管22并焊接连接，费时费力且焊接难度较大。基于上述问题，本实用新型舍弃了在不锈钢高压管道21的弯管上配置散热水管22，大大降低了成本同时也可以保证散热性能，此外采用第一水管接头22-1来快速连接每根316不锈钢高压管道21两个直管段上的散热水管22，提高了装配效率，经济效益更高。

如图2-4所示，两根不锈钢高压管道21之间通过直管接头21-1密封连接，以将这两根不锈钢高压管道21串联连通在一起，高压特种气体从进气口A1进入依次经过两根“U”形的316不锈钢高压管道21后，由出气口A2排出。

相邻两组高压气体换热器管路2的散热水管22另一端之间通过第二水管接头22-2密封连接，以将两根散热水管22串联连通在一起。冷却水从进水口B1进入高压气体换热器组件中依次经过两组散热水管22由出水口B2排出。

双层绝热层23由覆盖在散热水管22表面的二烯烃聚合物层以及覆盖在二烯烃聚合物表面的丁烃聚合物层组成。不锈钢外壳24覆盖在丁烃聚合物层的表面。

由于中间的316不锈钢高压管道21管径较细，通过管路焊接连接的难度很大，本申请通过直管接头21-1来连接两根不锈钢高压管道21。如图3-4所示，直管接头21-1包括两个空心L形接头21-1a和高压连接管21-1b，L形接头21-1a和高压连接管21-1b的材质均为316不锈钢。其中，高压连接管21-1b的两端设有锥面螺纹分别与两个空心L形接头21-1a的一端密封连接，两个空心L形接头21-1a的另一端与相邻两个不锈钢高压管道21端部密封连接。

在一可选的实施例中，第一水管接头22-1、第二水管接头22-2均为“工”字形水管接头。装配时，先将第一水管接头22-1的两端插孔套入不锈钢高压管道21直至靠近弯管段，随后将两根支管的散热水管22套在不锈钢高压管道21直管段并与第一水管接头22-1焊接连接。第一水管接头22-1通过焊接或者密封圈的方式保证内部密封。

在本申请中，最内层耐高压细的不锈钢钢管材质316L，也是根据高压特种气体的特殊性质专门定做的。目前因为考虑运输的方便性，目前供货的高压氢气输送的单根不锈钢管的长度一般不超过8m长。为了尽可能减少焊缝和螺纹接口数量，本申请设计了全新套管形式的新型“U”形气体换热器，充分利用每根不锈钢高压管道21的本身长度进行换热，中间无任何焊缝，并考虑换热效率，整个流通冷却水的不锈钢换热管外部包覆有双层绝热层23进行绝热处理：在散热水管22外部首先包裹一层耐低温二烯烃聚合物材质的材质，外层再包裹一层防水汽渗透的丁烃聚合物材质绝热防护层，最外层再包裹一层不锈钢薄钢皮作为不锈钢外壳24对内部柔软的绝热材料进行防护，最终成为相对独立的一个多层复合结构的绝热防护气体换热器标准化一体化组件。

该种结构既确保了冷却水可以充分与高压气体进行换热，又降低对周围环境的热量损失，同时也防止了周围环境湿度对本换热器绝热材质的影响，避免绝热结构的失效，可以最大限度地将冷量用于气体的换热，提升了整个标准化一体化换热器的换热效率，各种材料的尺寸厚度规格可以根据实际换热媒介流体具体换热温度的要求科学化地进行计算固定，达到了工业产品可以大批量复制的产品化标准。

第一水管接头22-1、第二水管接头22-2的两端与散热水管22之间采用焊接方式进行连接即可，同时考虑维修更换，每组高压气体换热器组件上的散热水管22的进水口B1和出水口B2均预留有法兰接口。

两个高压气体换热器组件高压气体管路可以通过高压锥面螺纹和90度高压弯头连接进行组合，冷却水管路焊接连接，考虑维修更换方便，冷却水最终进出管路预留法兰接口，并设计对应的支撑结构对换热器组件进行固定，形成一个如图4所示的高压气体组合式换热器，能集成度更高的完成换热结构的布置。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种标准化一体化的高压气体换热器组件，其特征在于，所述高压气体换热器组件包含有支撑架(1)，在支撑架(1)上固定安装有至少两组依次串联的高压气体换热器管路(2)；

每组所述高压气体换热器管路(2)包含有“U”形的316不锈钢高压管道(21)、散热水管(22)和双层绝热层(23)，散热水管(22)和双层绝热层(23)由内到外依次设置在“U”形的不锈钢高压管道(21)两个直管段外径上，每根不锈钢高压管道(21)两个直管段上的散热水管(22)靠近弯头的一端通过第一水管接头(22-1)密封连接；

相邻两组高压气体换热器管路(2)的不锈钢高压管道(21)之间通过直管接头(21-1)密封连接，且相邻两组高压气体换热器管路(2)的散热水管(22)另一端之间通过第二水管接头(22-2)密封连接；

双层绝热层(23)由覆盖在散热水管(22)表面的二烯烃聚合物层以及覆盖在二烯烃聚合物表面的丁烃聚合物层组成。

2.如权利要求1所述的一种标准化一体化的高压气体换热器组件，其特征在于，在双层绝热层(23)的外表面包裹有不锈钢外壳(24)。

3.如权利要求1所述的一种标准化一体化的高压气体换热器组件，其特征在于，在支撑架(1)上安装有平行的两组高压气体换热器管路(2)。

4.如权利要求1所述的一种标准化一体化的高压气体换热器组件，其特征在于，直管接头(21-1)包括两个空心L形接头(21-1a)和高压连接管(21-1b)，L形接头(21-1a)和高压连接管(21-1b)的材质均为316不锈钢，高压连接管(21-1b)的两端设有锥面螺纹分别与两个空心L形接头(21-1a)的一端密封连接，两个空心L形接头(21-1a)的另一端与相邻两个不锈钢高压管道(21)端部密封连接。

5.如权利要求1所述的一种标准化一体化的高压气体换热器组件，其特征在于，第一水管接头(22-1)、第二水管接头(22-2)均为“工”字形水管接头。