CN87107323A - 换热器 - Google Patents

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Abstract

一种换热器，特别是在合成气和锅炉给水之间进行热交换的换热器，具有一个给水预热区和一个蒸气发生区。为了以比较简单的结构来防止产生过高应力，将通有气体的换热器管(5)安装在固定端板式管板(3、4)上，在给水预热区(VZ)中用护套(10)将换热器管(5)围住。在护套(10)与锅壁(11)之间留有一定间距，锅炉给水即供入由护套(10)所形成的内部空间中。

Description

本发明涉及一种换热器，特别是一种在合成气和锅炉给水之间进行热交换的换热器，它具有一个给水预热区和一个蒸汽发生区。
这种换热器通常设计成管束式换热器，具有一个压力容器（或压力锅）、一个管板和许多蛇管，这些蛇管大多是U形的，其进口和出口安装在同一管板上。而定端式换热器则由于存在着换热器锅壁和换热器管子之间的温差，通常会产生过高的应力，这一现象由于给水预热区和蒸气发生区之间的温差而更为严重。因此，在设计这种换热器时不宜将换热器管子连接在两个对置的管板上，也就是在设计中不宜将合成气从一个腔室通过换热器进入另一个对置的腔室以使其部分热量释放给水或蒸气。这种温差会使换热器的管子和（或）锅壁产生极为不同的膨胀，势必采用复杂的技术措施来消除这类高压装置中的这种应力差及膨胀差。
本发明的目的是采用一种比较简单的技术措施来防止产生上述过高的应力。
为实现这一目的，可在这类换热器中，将通有气体的换热器管子汇集到两个固定端板式管板上，并在炉水进口区用一护套将管束和给水进口围住，并在护套与锅壁之间留有一定间距。
本发明在给水预热区采用了一个护套，使相当冷的锅炉给水不致一开始就与锅壁接触而使锅壁冷却。这样，循环的锅炉给水就可流经护套和锅壁之间的环形空间，在锅壁的整个长度上产生一定的高温。
因此，适当地选取护套的长度，就能使上述应力减至最小。因此在本发明中排除了在设计中采用U形管的必要性，因为这种设计，在同样的气体压降下，所需管板上的管子数比定端式换热器多一倍。因此，本发明的锅壁和管板的厚度，可以显著地减小。
本发明还在管板区域中设置了给水进口，并在进口和管板之间严密地设置了护套。
如上所述，本发明的目的是保持压力锅的壁温在热交换区的整个长度上尽可能恒定和尽可能高，以免产生上述应力。因此，在本发明的一个特定实施例中，在护套区域中设置了一个进口，用以将循环的炉水注入锅壁和护套间的环形空间中。
采用这种设计，就能使换热器在这一区域内的壁温在循环的炉水的作用下保持在与循环的炉水完全相同的温度水平上，这在工程技术上也是比较简单的。护套用作炉水流进环形空间的导向装置或导向隔板，可以确保锅壁始终被浸湿，同时还确保进入锅炉的冷的给水不致进入这一区域。
在本发明的又一实施例中设置了锅炉给水的横隔板，横隔板位于通有气体的蛇管之间，安装在护套上，为待预热的锅炉给水提供最有利的通路。
为了防止围绕护套循环流动的炉水受到护套的冷却作用，护套可用绝热材料制成。如上所述，当冷的锅炉给水进入护套内部空间时，应防止其对围绕护套流动的循环的炉水产生冷却作用，否则将间接地冷却锅壁而使换热器的效率降低。
本发明提供了一种保证护套具有绝热性能的可行方案，这就是将护套设计成夹层结构，在两层薄板之间夹有一层金属格栅，格栅空穴中填入多孔混凝土或类似材料。这样可将多孔混凝土或某种陶瓷材料作为主要的绝热体。另外，尽管采用了夹层结构，再用多孔混凝土填充空穴，也可使护套足以承受相当大的应力，特别是压力。
下面，将结合附图对本发明进行详细的说明，附图示出本发明所述换热器的一个经过简化的横截面。
装置（1）包括一个压力锅（2），在锅（2）内设置两个称作固定端板的管板（3）和（4），在管板上连接有换热器管束（5）。管板（3）和（4）将换热器内部空间（6）与进口通道（7）和出口通道（8）隔开，作为一例，进口通道（7）和出口通道（8）可用作来自蒸气再生部分或一氧化碳转化部分需要冷却的生产气体的进出口通道。
通过管板（3）区域内的一个管嘴（9），将冷的淡水供入换热器空间。从功能上讲，换热器分为两个区，即给水预热区（以VZ表示）和蒸气发生区（以DZ表示）。
本发明的一个实质性特征是：管束（5）在预热区VZ中基本上用护套（10）围住，在护套（10）与锅壁（11）之间留有一定间距，形成一个环形空间（12）。
如图所示，冷的锅炉给水通过管嘴（9）流向管束（5）而不与环形空间（12）中的流体接触，因此也不会与护套（10）区域内的锅壁（11）接触。在安装在上述区域内的横隔板（13）的作用下，锅炉给水相对于流经换热器管（5）的流体作交叉逆向流动，流动方向用箭头（14）表示。
通过另一个通向锅壁（11）和护套（10）间的环形空间（12）中的管嘴（15），将循环的炉水引入，使其围绕环形空间（12）环流，使换热器（1）的锅壁在此区域内具有与循环的炉水相同的温度。由于在蒸气发生区中的条件与此并没有实质性的差别，因此，就有可能使压力锅壁（11）在其整个长度上承受大致相同的温度。最后，如图所示，炉水的出水管嘴用标号（16）表示，生产气体的进口嘴用标号（17）表示，其出口嘴用标号（18）表示。在DZ区域中，炉水水流和给水水流汇合。
在图中作为例子示出的护套（10）大体上设计成三层，内层为金属格栅（10a），举例来说，金属格栅可以采用六角蜂窝状结构，在金属格栅上设置外层薄板（10b）。在由金属格栅构成的空穴中，可填充多孔混凝土。
当然，可以对本发明的这些实施例进行多种修改而并不超出本发明的基本构思。例如，上述换热器（1）也可构成双联换热器等。

Claims (6)

1、一种换热器，特别是在合成气和锅炉给水之间进行热交换的换热器，具有给水预热区和蒸气发生区，其特征在于：通有气体的换热器管(5)连接在两个固定端板式管板(3、4)上，并在给水预热区(VZ)内用一护套(10)将换热器管(5)围住，在护套(10)与锅壁(11)之间留有一定间距，锅炉给水即供入护套(10)所形成的内部空间中。
2、根据权利要求1的换热器，其特征在于：其给水进口（9）设置在管板（3）的区域中。
3、根据权利要求1或2的换热器，其特征在于：循环的炉水的进口嘴（15）设置在护套（10）的区域中，以便将循环的炉水注入锅壁（11）和护套（10）之间的环形空间中。
4、根据前述任一权利要求的换热器，其特征在于：护套（10）安装在通有气体的蛇管间，并带有用于锅炉给水的横隔板（13）。
5、根据前述任一权利要求的换热器，其特征在于：护套（10）用绝热材料制成。
6、根据权利要求5的换热器，其特征在于：护套（10）具有一种夹层结构，由一层金属格栅（10a）和两层薄板（10b）构成，在格栅空穴中填充多孔混凝土或类似材料。
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