CN2620236Y - 一横排换热管为一管程的列管式换热器 - Google Patents
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Abstract
一种用于油、气田天然气、油田伴生气加工过程中，管程进口天然气中加有药剂(防冻剂、缓蚀剂)的卧式列管式换热器。在通用的列管式换热器的基础上，改变列管式换热器换热管的排列方式，将若干换热管设置在同一水平面上，组成一横排，管箱内设置相对应的水平分程隔板，形成一管程。设置多少横排换热管就形成多少管程。能将天然气中加入的药剂均匀分布进列管式换热器换热管内。药剂如果是防冻剂，能有效防止天然气中水分形成水化物和/或冰。防止换热器管程堵塞，防止换热器管程进出口压差增大，防止换热管传热效果变差。药剂如果是缓蚀剂，能有效防止换热管腐蚀。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种用于油、气田天然气、油田伴生气加工过程中，管程进口天然气中加有药剂(防冻剂、缓蚀剂)的卧式列管式换热器，尤其能将天然气中加有的药剂均匀地分布进列管式换热器换热管内。
背景技术
通用的列管式换热器由壳体、换热管、管板、管箱和封头组成。将在一定区域内的若干横排换热管，固接于管板上，在管箱内设置水平、竖直分程隔板，形成一管程。在一管程内，有些换热管处于上部，有些换热管处于下部。当加有药剂的天然气进入管箱以后，流速降低，直径大的药剂微粒分离下沉，天然气中药剂分布出现不均匀。进入该管程上部换热管中的药剂就少；而进入该管程下部换热管中的药剂就多。如果药剂是防冻剂，该管程上部换热管中就形成水化物和/或冰。水化物和/或冰堵塞流体通道，换热器管程进出口压差增大；水化物和/或冰履盖换热管传热面，换热管传热效果变差。该管程下部换热管中较多的高粘度的防冻剂附着在换热管内壁上，使下部换热管的传热系数减小，传热效果变差。如果药剂是缓蚀剂，该管程上部换热管中就形成腐蚀。该管程下部换热管中由于导热系数低的缓蚀剂太多使换热管传热效果变差。
目前，药剂对换热器换热的影响研究较少。美国John M.Campbell著《天然气预处理和加工》给出流体密度和最低管内流速的关联式，提出通过提高管内流速使药剂在各个换热管之间良好分布。但是，管内流速太高压力降就很大，而且管箱内流速仍然低，没有解决药剂在管箱内分离引起在各个换热管之间分布不均的问题。
发明内容
为了克服卧式列管式换热器管程天然气中药剂分布不均匀的问题，本实用新型在通用的列管式换热器的基础上进行了改进，改进后的列管式换热器管程天然气中药剂能均匀的分布进每一根换热管内。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：改变列管式换热器换热管的排列方式，将若干换热管设置在同一水平面上，组成一横排，固接于管板上，管箱内设置相对应的水平分程隔板，形成一管程。一管程内的换热管没有上部换热管和下部换热管的区别，设置多少横排换热管就形成多少管程。各个横排排列的换热管数量不等，由其所在横排排管位置决定。一横排换热管内换热管之间按通用列管式换热器三角形间距排列。管箱内只设置水平分程隔板，将在同一水平面上的一横排换热管分隔为一管程。左管箱内设置鼓形竖直隔板，以减少水平分程隔板伸入管箱内的深度，方便焊接。管箱头盖上设有放空阀。加有药剂的天然气进入管箱后，流速降低，直径小的药剂微粒同天然气一起进入换热管中，直径大的药剂微粒被分离下沉在水平分程隔板之上的药剂液面上(正常运行时药剂液面在第一横排换热管管口的下边缘位置)，然后，液面上的药剂被天然气携带均匀进入在同一水平面上设置的第一横排各个换热管中。在换热管的另一端管箱(换热管为U形管时无此管箱)，流速降低，直径大的药剂微粒又被分离下沉在水平分程隔板之上的药剂液面上(正常运行时药剂液面在第二横排换热管管口的下边缘位置)，液面上的药剂被天然气携带进入第二横排各个换热管中(换热管为U形管时，若干U形管的两条直管段设置在相邻的两个水平面上，形成上、下两横排，即第一横排换热管和第二横排换热管。形成两管程)。如此从高到低，加有药剂的天然气从最下横排换热管中流出，从管程出口排出，实现一横排换热管为一管程的换热过程。在换热管内，加有药剂的天然气流动状态为湍流，药剂能均匀分布在换热管内表面上。
本实用新型的有益效果是，能将天然气中加入的药剂均匀分布进列管式换热器换热管内。药剂如果是防冻剂，能有效防止天然气中水份形成水化物和/或冰。防止换热器管程堵塞，防止换热器管程进出口压差增大，防止换热管传热效果变差。药剂如果是缓蚀剂，能有效防止换热管腐蚀。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是一横排换热管为一管程的列管式换热器第一个实施例(固定管板式)结构示意图。
图2是图1左管箱侧管板结构和换热管排列示意图。
图3是图1右管箱侧管板结构和换热管排列示意图。
图4是一横排换热管为一管程的列管式换热器第二个实施例(浮头式)结构示意图。
图5是图4左管箱侧管板结构和换热管排列示意图。
图6是图4右管箱侧管板结构和换热管排列示意图。
图7是一横排换热管为一管程的列管式换热器第三个实施例(U形管式)结构示意图。
图8是图7管箱侧管板结构和换热管排列示意图。
具体实施方式
在图1所示的第一个实施例中，加有药剂的天然气从管程进口(3)进入左管箱(11)顶层空间，直径小的药剂微粒随天然气进入第一横排换热管(5)。直径大的药剂微粒由于流速降低，靠重力沉降在左管箱水平分程隔板(2)之上的药剂液面上，正常运行时药剂液面在第一横排换热管(5)管口的下边缘位置，液面上的药剂被天然气携带进入第一横排在同一水平面上设置的换热管(5)中。加有药剂的天然气通过第一横排换热管(5)进入右管箱(9)顶层空间，直径大的药剂微粒由于流速降低，靠重力沉降在右管箱水平分程隔板(15)之上的药剂液面上，正常运行时药剂液面在第二横排换热管(5)管口的下边缘位置，液面上的药剂被天然气携带进入第二横排在同一水平面上设置的换热管(5)中。如此从高到低，一横排换热管(5)一管程，至管程出口(12)排出。由于左管箱水平分程隔板(2)、右管箱水平分程隔板(15)水平设置，一横排中的换热管又均设置在同一水平面上，所以，进入每一根换热管中的药剂都是均匀的。制冷剂从壳程进口(7)进入外壳(6)，控制一定液面，液体吸收热量蒸发，制冷剂气体从壳程出口(8)排出。图2是图1左管箱侧管板(4)结构和换热管(5)排列示意图。图3是图1右管箱侧管板(14)结构和换热管(5)排列示意图。
在图4所示的第二个实施例中，加有药剂的天然气从管程进口(3)进入左管箱(11)顶层空间，直径小的药剂微粒随天然气进入第一横排换热管(5)。直径大的药剂微粒由于流速降低，靠重力沉降在左管箱水平分程隔板(2)之上的药剂液面上，正常运行时药剂液面在第一横排换热管(5)管口的下边缘位置，液面上的药剂被天然气携带进入第一横排在同一水平面上设置的换热管(5)中。加有药剂的天然气通过第一横排换热管(5)进入右管箱(19)顶层空间，直径大的药剂微粒由于流速降低，靠重力沉降在右管箱水平分程隔板(18)之上的药剂液面上，正常运行时药剂液面在第二横排换热管(5)管口的下边缘位置，液面上的药剂被天然气携带进入第二横排在同一水平面上设置的换热管(5)中。如此从高到低，一横排换热管(5)一管程，至管程出口(12)排出。壳程流体从壳程进口(7)进入外壳(6)，与换热管(5)换热后从壳程出口(8)排出。图5是图4左管箱侧管板(16)结构和换热管(5)排列示意图。图6是图4右管箱侧管板(17)结构和换热管(5)排列示意图。
在图7所示的第三个实施例中，加有药剂的天然气从管程进口(3)进入管箱(11)第一层空间，直径小的药剂微粒随天然气进入第一组U形换热管(21)第一横排进口。直径大的药剂微粒由于流速降低，靠重力沉降在第一层管箱水平分程隔板(2)之上的药剂液面上，正常运行时药剂液面在第一组U形换热管(21)第一横排进口的下边缘位置，液面上的药剂被天然气携带进入第一组U形换热管(21)中。加有药剂的天然气通过第一组第一横排换热管、U形弯、第二横排换热管后，流进管箱(11)第二层空间，直径大的药剂微粒由于流速降低，靠重力沉降在第二层水平分程隔板(2)之上的药剂液面上，正常运行时药剂液面在第二组U形换热管(21)第一横排进口的下边缘位置，液面上的药剂被天然气携带进入第二组U形换热管(21)中。如此从高到低，一组U形换热管(21)两横排、两管程，至管程出口(12)排出。壳程流体从壳程进口(7)进入外壳(6)，与换热管(21)换热后从壳程出口(8)排出。图8是图7管箱侧管板(22)结构和换热管(21)排列示意图。箭头所指的方向为U形换热管U形弯内流体流动方向。
Claims (3)
1、一横排换热管为一管程的列管式换热器，由壳体、换热管、管板、管箱和封头组成，其特征是：将若干换热管设置在同一水平面上，组成一横排，固接于管板上，管箱内设置相对应的水平分程隔板，形成一管程，设置多少横排换热管就形成多少管程。
2、根据权利要求1所述的一横排换热管为一管程的列管式换热器，其特征是：每一横排换热管，每一块水平分程隔板均水平设置，各个横排排列的换热管数量不等，由其所在横排排管位置决定。
3、根据权利要求1所述的一横排换热管为一管程的列管式换热器，其特征是：换热管为U形管时，若干U形管的两条直管段设置在相邻的两个水平面上，形成上、下两横排，即第一横排换热管和第二横排换热管。
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| CN103047886A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-04-17 | 上海慧得节能科技有限公司 | 一种列管式换热器管程数改造的方法 |
| CN109163580A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-08 | 华能（天津）煤气化发电有限公司 | 一种用于二段干煤粉气化炉低压换热器 |
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