WO2018201339A1

WO2018201339A1 - 冷箱面板部分内置的冷箱结构及其安装方法

Info

Publication number: WO2018201339A1
Application number: PCT/CN2017/082891
Authority: WO
Inventors: 布里格利亚⋅阿兰; 库尔茨⋅黑米
Original assignee: 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司; 布里格利亚⋅阿兰; 库尔茨⋅黑米
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2018-11-08
Also published as: US20200056840A1; EP3620738A4; EP3620738A1; CN110612422A

Abstract

一种冷箱面板（3a, 3a', 3b, 3b'）部分内置的冷箱结构及其安装方法，该冷箱结构主要应用于板翅式热交换器，尤其是高压铝制板翅式热交换器。该冷箱结构包括基座（1）、冷箱支撑框架（2）、四个冷箱面板（3a, 3a', 3b, 3b'）、冷箱顶板（4），冷箱内部放置板翅式热交换器。根据需要可以将四个冷箱面板（3a, 3a', 3b, 3b'）中的部分或者全部放置于冷箱支撑框架（2）内部。该冷箱结构能保护冷箱支撑框架（2）不受板翅式热交换器泄漏喷出的深冷蒸汽破坏，还能从冷箱面板（3a, 3a', 3b, 3b'）外表面上及时发现板翅式热交换器的泄漏情况。

Description

冷箱面板部分内置的冷箱结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种用于板翅式热交换器的冷箱结构及其安装方法，具体适用于高压铝制板翅式热交换器。

背景技术

板翅式热交换器具有结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点，在制冷、石油化工、空气分离、航空航天、动力机械和超导等工业部门得到广泛应用，被公认是高效新型热交换器之一。对于采用铝合金制造的板翅式热交换器，由于铝合金的低温延性和抗拉性好，特别适用于低温和超低温场合，在现代化工业中，也广泛用于空气分离工艺。目前空分设备几乎所有的热交换器均采用板翅式热交换器，由于在-150℃以下运行，空分设备需要放在冷箱内，并在冷箱内填充珠光砂，以起到绝热作用。

通常冷箱为长方六面体，包含基座，冷箱支撑框架，四个冷箱面板和冷箱顶板。现有技术中冷箱面板焊接在冷箱支撑框架外部。冷箱的材质可以选用碳钢或不锈钢，但由于不锈钢价格较高，实际操作中通常采用碳钢材料。但是，碳钢材料在低温下容易发生脆裂，在空气分离过程中，板翅式热交换器如果发生泄漏，低温蒸汽喷出，会导致冷箱内的珠光砂受潮、板结，还容易导致碳钢材料的冷箱面板或冷箱支撑框架受损。若不能及时发现泄漏，则可能导致其他严重后果。

传统的冷箱结构冷箱面板外置于冷箱支撑框架结构，在空气分离过程中，板翅式热交换器发生泄漏致使深冷蒸汽喷出，若泄漏蒸汽正好喷射在冷箱支撑框架上，由于冷箱面板位于冷箱支撑框架外部，遮挡住冷箱支撑框架，泄漏造成的损害不易被及时发现，导致不能及时发现板翅式热交换器泄漏，不利于空分系统的安全运行，导致空分产品质量下降，还有可能引发严重的安全事故；另外，冷箱支撑框架受损的修复工程较大，成本较高。

发明的公开

本发明提供一种部分冷箱面板内置的冷箱结构，该发明适用于板翅式热交换器，特别是应用于空气分离过程中的高压铝制板翅式热交换器。本发明中碳钢材料的冷箱尤其适用于工作压力高于20bra的钎焊铝制板翅式热交换器，因为高压板翅式热交换器在封条所在的一面容易发生泄漏，热交换器冷端温度在-196℃，泄漏喷出的深冷蒸汽对碳钢结构损害严重，可能发生脆裂等。本发明将面对板翅式热交换器封条一侧的冷箱面板内置于冷箱支撑框架内，以便泄漏发生后能从冷箱面板的霜冻、结冰情况及时发现，还起到保护冷箱支撑框架的作用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种冷箱结构，包括基座、冷箱支撑框架、四个冷箱面板、冷箱顶板，冷箱内部固定板翅式热交换器，其中面对板翅式热交换器封条一侧的冷箱面板放置于冷箱支撑框架内部，冷箱与热交换器之间填充珠光砂。

本发明中，冷箱支撑框架、冷箱面板、冷箱顶板的材料可以采用碳钢或者不锈钢。

本发明中，面对板翅式热交换器侧板一侧的冷箱面板放置于冷箱支撑框架外部，也可以将面对板翅式热交换器侧板一侧的冷箱面板放置于冷箱支撑框架内部。

该冷箱结构的安装方法为：

1)固定冷箱基座，安装冷箱支撑框架，将板翅式热交换器安装于冷箱支撑框架内部；

2)安装冷箱的四个面板，将面对板翅式热交换器封条的冷箱面板安装在冷箱支撑框架内部；将面对板翅式热交换器侧板的冷箱面板安装于冷箱支撑框架的内部或外部；

3)将冷箱顶板安装于冷箱支撑框架顶部；

4)将冷箱各部分密封焊接，在冷箱内部填充珠光砂，并根据需要充入氮气。

在安装方法中的第(2)步，可根据现场安装尺寸，将面对板翅式热交换器封条的冷箱面板提前安装在冷箱支撑框架内部，或者现场现安装在冷箱支撑框架内部。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：

1)保护冷箱支撑框架。在板翅式热交换器发生泄漏时，避免泄露蒸汽直接喷射到冷箱支撑框架上，进而保护冷箱支撑框架不受损害。

2)及时发现泄漏情况。将面对板翅式热交换器容易发生泄漏的一面，即封条所在的一面的冷箱面板，放置于冷箱支撑框架内部。当板翅式热交换器发生泄漏时，深冷蒸汽直接喷射到位于内侧的冷箱面板上，由于冷箱面板较薄，空气遇冷凝结，从冷箱外部也可以看到冷箱面板结冰或霜冻情况，以便及时发现泄漏，进行检修。若冷箱面板放置于冷箱支撑框架外部，当喷出的深冷蒸汽正好位于内侧的冷箱支撑框架上，由于支撑框架较厚，热传递较慢，空气不易凝结，加之外侧冷箱面板的遮挡，难以发现板翅式热交换器泄露的情况。

附图的简要说明

图1为板翅式热交换器示意图；

图2为冷箱支撑框架的结构示意图；

图3为本发明第一种实施例的外观示意图；

图4为本发明第二种实施例的外观示意图。

实现本发明的最佳方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1为板翅式热交换器的示意图，其中热交换器封条所在一侧为b,b’面，侧板所在一侧为a,a’面。板式热交换器(特别是钎焊铝板热交换器)具有热交换部分，热交换部分内部提供多个热交换通道。热交换通道由分隔板和仿形板(例如肋板或波纹板、翅板)或分配器件交替堆叠形成，热交换部分由该堆叠件在合适的钎焊炉加热钎焊形成。在高压下，钎焊连接处容易发生泄漏，即板翅式热交换器封条所在一侧b,b’面容易发生泄漏。

图2表示冷箱支撑框架2的示意图，其四个侧面分别为A,A’,B,B’。图中斜线区域分别为A’侧冷箱支撑框架内部和B’侧冷箱支撑框架内部，1为基座。其中，冷箱框架的B,B’侧与板翅式热交换器封条所在一侧相对，A,A’侧与板翅式热交换器盖板所在一侧相对(板翅式热交换器未在图中示出)。在安装冷箱面板的过程中，冷箱面板3b,3b’安装于冷箱支撑框架B和B’侧的内部，冷箱面板3a,3a’安装于冷箱支撑框架A和A’侧的外部或内部。

图3为本发明的第一种实施例，包括基座1，冷箱支撑框架2，冷箱顶板4，四个冷箱面板3a,3a’,3b,3b’，图中斜线区域分别为冷箱面板3a和冷箱面板3b(图3a’,3b’不可视)，其中冷箱面板3b,3b’放置于冷箱支撑框架2的内部，冷箱面板3a,3a’放置于冷箱支撑框架2的外部。

上述板翅式热交换器的a面与a’面是板翅式热交换器的对称面，b面与b’面是板翅式热交换器的另一对称面；上述冷箱框架A侧与A’侧相对称，B侧与B’侧相对称；上述冷箱面板3a与3a’相对称，3b与3b’相对称。

本发明中冷箱支撑框架内部是指：冷箱支撑框架面对热交换器的一侧；冷箱支撑框架外部是指，冷箱支撑框架面对外界空气的一侧。

本发明中冷箱面板3a,3a’,3b,3b’是指位于冷箱四个侧面的面板，冷箱顶板4是指位于冷箱顶部的面板，基座1是指位于冷箱底部，起到支撑冷箱作用的结构，冷箱支撑框架2是指支撑冷箱面板，起到固定冷箱面板作用的结构。

在实施例1中，面对板翅式热交换器b,b’面的冷箱面板3b,3b’位于冷箱支撑框架B,B’侧的内部。由于板翅式热交换器b,b’面容易泄漏，将面对b,b’面的冷箱面板3b,3b’内置于冷箱支撑框架内部，可以防止泄漏蒸汽直接喷射在冷箱支撑框架上，起到保护作用；另外，可以及时发现泄漏情况，若冷箱面板3b,3b’外置于支撑框架，若泄漏喷出的深冷蒸汽正好喷在支撑框架上，由于冷箱面板的遮挡，不易发现泄漏情况。

在实施例1中，面对板翅式热交换器a,a’面的冷箱面板3a,3a’位于冷箱支撑框架A,A’侧的外部。由于板翅式热交换器a,a’面不容易发生泄漏，为降低安装难度，将冷箱面板3a,3a’安装于冷箱支撑框架外部。

图4为本发明的第二种实施例，包括基座1，冷箱支撑框架2，冷箱顶板4，四个冷箱面板3a,3a’,3b,3b’，图中斜线区域分别为冷箱面板3a和冷箱面板3b(图中3a’,3b’不可视)。其中四个冷箱面板3a,3a’,3b,3b’都放置于冷箱支撑框架2的内部。

在实施例2中，冷箱结构包括将冷箱面板3a,3a’,3b,3b’放置于冷箱支撑框架的内侧，其中冷箱面板3a,3a’放置于冷箱支撑框架A,A’侧的内部，冷箱面板3b,3b’放置于冷箱支撑框架B,B’侧的内部。

在实施例1和实施例2中，冷箱支撑框架和冷箱面板材料为碳钢或者不锈钢。

实施例1和实施例2中的冷箱结构的安装方法如下：

1)固定冷箱基座1，安装冷箱支撑框架2，将板翅式热交换器安装于冷箱支撑框架2内部；

2)安装冷箱的四个面板3a,3a’,3b,3b’，将面对板翅式热交换器封条的冷箱面板3b,3b’安装在冷箱支撑框架B,B’侧的内部。在实施例1中，将面对板翅式热交换器侧板的冷箱面板3a,3a’安装于冷箱支撑框架A,A’侧的外部；在实施例2中，将面对板翅式热交换器侧板的冷箱面板3a,3a’安装于冷箱支撑框架A,A’侧的内部；

3)将冷箱顶板4安装于冷箱支撑框架2顶部；

4)将连接处密封焊接，在冷箱内部填充珠光砂，并根据需要充入氮气。

在前述安装方法中第(2)步，当安装尺寸受限时，可以将面对板翅式热交换器封条的冷箱面板3b,3b’提前安装在冷箱支撑框架B,B’侧的内部；若现场安装尺寸不受限制，则可在现场再将冷箱面板3b,3b’安装在冷箱支撑框架B,B’侧的内部。

当然，在工厂预制过程中，可以安装一些设备部件或附加装置，例如管道、电缆井筒、阀或查看设施及支架。

本发明不仅适用于长方体形的冷箱，同样适用于圆柱体形的冷箱。本发明也不限于适用板翅式热交换器，所有对泄漏情况可以通过冷箱表面来判断，或者需要对冷箱支撑框架进行保护情形均可适用。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实发明原理前提下的若干改进和变换，应视为本发明的保护范围。

Claims

一种冷箱结构，包括冷箱支撑框架(2)，四个冷箱面板(3a,3a’,3b,3b’)，基座(1)和冷箱顶板(4)，板翅式热交换器放置于冷箱支撑框架(2)内，冷箱与板翅式热交换器之间填充珠光砂，其特征在于，面对板翅式热交换器封条的冷箱面板(3b,3b’)位于冷箱支撑框架(2)的内部。
根据权利要求1所述的冷箱结构，其特征在于，其中的冷箱支撑框架和冷箱面板材料为碳钢或者不锈钢。
根据权利要求1所述的冷箱结构，其特征在于，面对板翅式热交换器侧板的冷箱面板(3a,3a’)位于冷箱支撑框架(A,A’)侧的外部。
据权利要求1所述的冷箱结构，其特征在于,面对板翅式热交换器侧板的冷箱面板(3a,3a’)位于冷箱支撑框架(B,B’)侧的内部。
一种适用于权利要求1所述的冷箱结构的安装方法，其特征在于：

1)固定冷箱基座(1)，安装冷箱支撑框架(2)，将板翅式热交换器安装于冷箱支撑框架(2)内部；

2)安装冷箱的四个面板(3a,3a’,3b,3b’)，其中，面对板翅式热交换器封条的冷箱面板(3b,3b’)，安装在冷箱支撑框架(B,B’)侧的内部；将面对板翅式热交换器侧板的冷箱面板(3a,3a’)安装于冷箱支撑框架(A,A’)侧的内部或外部；

3)将冷箱顶板(4)安装于冷箱支撑框架(2)顶部；

4)将冷箱各部分密封焊接，在冷箱内部填充珠光砂，并根据需要充入氮气。
根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，面对板翅式热交换器封条的冷箱面板(3b,3b’)提前安装于冷箱支撑框架(B,B’)侧的内部，或者现场安装于冷箱支撑框架(B,B’)侧的内部。