一種化工用臥式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種化工用臥式換熱器，安裝在化學(xué)氣體通道上，包括用于化學(xué)氣體放熱的化學(xué)氣體入口，密封筒體，化學(xué)氣體出口；用于工質(zhì)加熱的水入口集箱，水分配管，密封筒體，汽水引出管，汽水出口集箱。所述水入口集箱通過(guò)所述水分配管與所述密封筒體的底部連接，所述汽水出口集箱通過(guò)所述汽水引出管與所述密封筒體的頂部連接；所述密封筒體水平布置，由環(huán)管傳熱組件和密封件間隔焊接連接形成；所述環(huán)管傳熱組件由垂直布置的圓形環(huán)管，隔板和傳熱元件組成，所述隔板安裝在所述圓形環(huán)管內(nèi)腔水平位置的左右端，所述傳熱元件布置在所述圓形環(huán)管的圓環(huán)內(nèi)側(cè)?；瘜W(xué)氣體流過(guò)密封筒體時(shí)可以得到有效冷卻，加熱低溫水并生產(chǎn)額定參數(shù)及流量的高溫水或者飽和蒸汽。
【專利說(shuō)明】一種化工用臥式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種化工用臥式換熱器，特別是一種可以保證化學(xué)氣體在安全不泄露的前提下得到冷卻生產(chǎn)額定參數(shù)及流量的高溫水或者飽和蒸汽的固定式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]利用化學(xué)氣體熱量將低溫水加熱成高溫水或飽和蒸汽，目前在我國(guó)化工領(lǐng)域一般采用管殼式換熱器。管殼式換熱器具有明顯的缺點(diǎn):由于化學(xué)氣體在火管內(nèi)進(jìn)行縱向流動(dòng)，傳熱系數(shù)低需要的受熱面積大，造成設(shè)備笨重；火管兩端與筒體連接處由于火管與筒體之間在運(yùn)行時(shí)存在膨脹差，筒體端部法蘭板或端板二次應(yīng)力值高，需要有膨脹補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，提高了設(shè)備的造價(jià)，而且設(shè)備起停引起二次應(yīng)力變化，容易導(dǎo)致設(shè)備疲勞破壞，縮短了設(shè)備的使用壽命；同時(shí)在化學(xué)氣體進(jìn)入設(shè)備的部位，火管入口端需要插入高硬度耐高溫防磨短管，短管外圍需填充耐火材料，這既增加了設(shè)備的重量，也增大了維修工作量。本實(shí)用新型化工用臥式換熱器可以避免以上設(shè)備的缺點(diǎn)，傳熱效率高，設(shè)備重量小，不需要安裝防磨短管和耐火材料，維修量少，運(yùn)行時(shí)不存在熱膨脹差，使用安全，壽命長(zhǎng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)新效能高重量輕的臥式換熱器，可以將化學(xué)氣體的熱能傳遞給低溫水，生產(chǎn)高溫水或者飽和蒸汽。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，可將本實(shí)用新型化工用臥式換熱器，安裝在化學(xué)氣體通道上。其特征在于，包括用于化學(xué)氣體放熱的化學(xué)氣體入口，密封筒體，化學(xué)氣體出口，用于工質(zhì)加熱的水入口集箱，水分配管，密封筒體，汽水引出管，汽水出口集箱；所述密封筒體兩端分別與所述化學(xué)氣體入口和所述化學(xué)氣體出口連接，所述水入口集箱通過(guò)所述水分配管與所述密封筒體底部連接，所述汽水出口集箱通過(guò)所述汽水引出管與所述密封筒體頂部連接，所述密封筒體水平布置，由環(huán)管傳熱組件和密封件間隔焊接連接形成；所述環(huán)管傳熱組件由垂直布置的圓形環(huán)管，隔板和傳熱元件組成，所述隔板安裝在所述圓形環(huán)管內(nèi)腔水平位置的左右端，所述傳熱元件布置在所述圓形環(huán)管的圓環(huán)內(nèi)側(cè)。
[0005]上述化工用臥式換熱器，其中，若干組所述圓形環(huán)管在水平方向平行并列排列，借助密封件焊接形成密封筒體結(jié)構(gòu)。圓形環(huán)管用鋼管彎制，其環(huán)徑尺寸與化學(xué)氣體通道通徑大小相匹配。圓形環(huán)管外側(cè)上下兩端相應(yīng)位置上分別布置有汽水引出管和水分配管，所述傳熱元件由小管徑鋼管組成，在所述圓形環(huán)管的圓環(huán)內(nèi)側(cè)緊密排列；所述隔板安裝在所述圓形環(huán)管內(nèi)腔水平位置的左右端，每個(gè)所述隔板上鉆有一細(xì)小孔洞，用于疏水和排空氣。所述隔板將圓形環(huán)管內(nèi)腔分隔成上下兩部分，上述傳熱元件的每根鋼管兩端分別連接到這兩部分環(huán)管上。
[0006]組成上述傳熱元件的鋼管，其內(nèi)表面可以采用光滑表面的光管，也可以采用帶有6-8道沿管子軸向螺旋上升淺槽的內(nèi)螺紋管，其外表面可以為光管，也可以帶有擴(kuò)展受熱面。[0007]上述化工用臥式換熱器，其中，所述圓形環(huán)管相鄰兩組之間用密封件將間隙填充并進(jìn)行密封焊接，焊縫尺寸應(yīng)滿足傳熱和化學(xué)氣體壓力的要求
[0008]上述化工用臥式換熱器，其中，所述水入口集箱，水分配管，汽水出口集箱，汽水引出管，采用碳鋼無(wú)縫鋼管制造。所述圓形環(huán)管和傳熱元件，采用碳鋼或低合金鋼無(wú)縫鋼管制造。
[0009]上述化工用臥式換熱器，采用各種無(wú)縫鋼管的管徑分配如下:所述水入口集箱，所述汽水出口集箱的管徑最大、所述水分配管，汽水引出管，圓形環(huán)管管徑小一些、所述傳熱元件采用的鋼管管徑最小。
[0010]上述化工用臥式換熱器，所述圓形環(huán)管和密封件圍成的筒體外表面敷設(shè)有保溫材料層(附圖未示出)。
[0011 ] 上述化工用臥式換熱器，其中，所述化學(xué)氣體入口與所述化學(xué)氣體通道高溫端為法蘭連接或環(huán)形鋼板連接，所述化學(xué)氣體出口與所述化學(xué)氣體通道低溫端為法蘭連接或環(huán)形鋼板連接。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型能對(duì)化學(xué)氣體進(jìn)行有效冷卻。由于所述圓形環(huán)管和密封件圍成的圓筒形筒體能夠承受化學(xué)氣體內(nèi)部壓力，可以密封住化學(xué)氣體不泄露。由于所述圓形環(huán)管和傳熱元件內(nèi)部存在冷卻水，可以承受化學(xué)氣體的高溫，所以設(shè)備內(nèi)部不需要敷設(shè)耐火材料或者保溫材料，由于傳熱元件基本為垂直布置，可以保證管子內(nèi)部汽水混合物向上流動(dòng)，水循環(huán)通暢，運(yùn)行安全，由于采用小管徑鋼管并緊密布置，使傳熱元件布置緊湊，傳熱效率高，設(shè)備體積小。
[0013]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為本實(shí)用新型的限定。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0016]圖3為圖2的A-A剖視圖:
[0017](圖2及圖3中，保溫材料未示出)
[0018]其中，附圖標(biāo)記
[0019]I，化學(xué)氣體通道；
[0020]2，水入口集箱；
[0021]21，水分配管；
[0022]3，汽水出口集箱；
[0023]31，汽水引出管:
[0024]4，密封筒體:
[0025]41，化學(xué)氣體入口:
[0026]42，化學(xué)氣體出口:
[0027]43，環(huán)管傳熱組件:
[0028]431，圓形環(huán)管；
[0029]432，傳熱元件；[0030]433，隔板:
[0031]44，密封件:
[0032]5，支座:
[0033]a,化學(xué)氣體進(jìn)入方向；b,化學(xué)氣體流出方向；
[0034]C，水入口方向；d，汽水出口方向；
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述:
[0036]參見圖1，圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)用新型化工用臥式換熱器，安裝在化學(xué)氣體通道I上，其特征在于，包括用于化學(xué)氣體放熱的化學(xué)氣體入口 41，密封筒體4，化學(xué)氣體出口 42，用于工質(zhì)加熱的水入口集箱2，水分配管21，密封筒體4，汽水引出管31，汽水出口集箱3 ;所述密封筒體4兩端分別與所述化學(xué)氣體入口 41和所述化學(xué)氣體出口 42連接，所述水入口集箱2通過(guò)所述水分配管21與所述密封筒體4底部連接，所述汽水出口集箱3通過(guò)所述汽水引出管31與所述密封筒體4頂部連接，所述密封筒體4水平布置，由環(huán)管傳熱組件43和密封件44間隔焊接連接形成；所述環(huán)管傳熱組件43由垂直布置的圓形環(huán)管431，隔板433和傳熱元件432組成，所述隔板433安裝在所述圓形環(huán)管431內(nèi)腔水平位置的左右端，所述傳熱元件432布置在所述圓形環(huán)管431的圓環(huán)內(nèi)側(cè)。
[0037]本實(shí)施例中的放熱介質(zhì)為化學(xué)氣體，化學(xué)氣體的流程如下:化學(xué)氣體由化學(xué)氣體入口 41引入，依次通過(guò)串聯(lián)布置的圓形環(huán)管431內(nèi)部，對(duì)傳熱元件432進(jìn)行沖刷，放出一定熱量后，從化學(xué)氣體出口 42流出。
[0038]本實(shí)施例中的冷卻介質(zhì)為水，水的主要流程如下:水從水入口集箱2引入后，水流順次通過(guò)水分配管21，圓形環(huán)管431下半環(huán)，傳熱元件432，圓形環(huán)管431上半環(huán)，汽水引出管31，最終到達(dá)汽水出口集箱3，再?gòu)钠隹诩?引出。
[0039]參見圖2及圖3，圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)正視圖，圖3為圖2的A-A剖視圖。整臺(tái)設(shè)備為水平臥式布置。
[0040]設(shè)備的主體由水分配管21，水進(jìn)口集箱2，密封筒體4，汽水引出管31和汽水出口集箱3組成。所述密封筒體4由圓形環(huán)管431和密封件44在外側(cè)密封焊接而成，形成可以承受化學(xué)氣體壓力的圓筒形密封筒體，其兩端設(shè)有化學(xué)氣體入口 41和化學(xué)氣體出口 42，可以與化學(xué)氣體通道串聯(lián)連接。環(huán)管傳熱組件43由圓形環(huán)管431，傳熱元件432和隔板433組成。圓形環(huán)管431用鋼管彎制，圓環(huán)的直徑與化學(xué)氣體通道通徑相匹配，傳熱元件432由小管徑鋼管組成，在所述圓形環(huán)管431圓環(huán)內(nèi)側(cè)緊密排列，可橫向承受化學(xué)氣體沖刷，吸收化學(xué)氣體的熱量，并將其傳遞給管中的水流。所述隔板433安裝在所述圓形環(huán)管431內(nèi)腔水平位置左右端，每個(gè)所述隔板433上鉆有一細(xì)小孔洞，用于疏水和排空氣。所述隔板433將圓形環(huán)管431內(nèi)腔分隔成上下兩部分，傳熱元件432的每根鋼管兩端分別連接到這兩部分環(huán)管上，可以使絕大部分水通過(guò)傳熱元件432從下向上流動(dòng)，以保證傳熱效率和水循環(huán)通暢安全可靠。所述水入口集箱2布置在圓形環(huán)管431下方，在所述圓形環(huán)管431和所述水入口集箱2之間，連接有所述水分配管21，汽水出口集箱3布置在圓形環(huán)管431上方，在所述圓形環(huán)管431和汽水出口集箱3之間，連接有所述汽水引出管31。所述水入口集箱2，水分配管21，圓形環(huán)管431，傳熱元件432，汽水引出管31和汽水出口集箱3串聯(lián)在一起，在換熱器內(nèi)部形成一個(gè)完整的水循環(huán)通道。
[0041]在圓形環(huán)管431內(nèi)腔水平位置的左右端安裝有隔板433。雖然隔板433上設(shè)有疏水和放空氣的小孔，但孔徑很小，允許通過(guò)的水量很小，所以絕大部分水量只能通過(guò)傳熱元件432來(lái)吸收熱量，由于組成傳熱元件432的受熱管垂直布置，保證了汽水混合物能夠順暢的向上流動(dòng)，既使水循環(huán)安全可靠，又可對(duì)傳熱元件432受熱管內(nèi)壁進(jìn)行有效沖刷，降低了管壁壁溫，保證了傳熱元件432的運(yùn)行安全。
[0042]組成所述傳熱元件432的小管徑鋼管，可以根據(jù)水側(cè)壓力的不同，選取不同內(nèi)表面。比如壓力小于等于lOMPa，可以采用光滑表面的光管，壓力大于lOMPa，可以采用帶有6-8道沿管子軸向螺旋上升淺槽的內(nèi)螺紋管。其外表面可以根據(jù)化學(xué)氣體入口溫度的不同，選取不同形狀，比如化學(xué)氣體入口溫度大于等于650°C，可以采用光管，低于上述溫度，可以采用帶有擴(kuò)展受熱面的管子，以減小設(shè)備尺寸。
[0043]所述圓形環(huán)管431與密封件44之間采用密封焊接，密封件44可根據(jù)具體使用工況不同，采用圓鋼或者扁鋼條，所述圓鋼或者扁鋼條的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與圓形環(huán)管431熱膨脹系數(shù)相同。焊縫尺寸應(yīng)該足夠大，以滿足傳熱和承受化學(xué)氣體壓力的要求。圓形環(huán)管431采用相同管徑的鋼管用相同的彎曲半徑彎制，相鄰兩個(gè)圓形環(huán)管431之間的中心線距離和管徑之差，在化學(xué)氣體入口溫度大于等于650°C時(shí)，應(yīng)不大于5-6毫米，此時(shí)采用圓鋼密封；在化學(xué)氣體入口溫度小于650°C時(shí)，上述差值可大于5-6毫米，此時(shí)采用扁鋼條密封，當(dāng)扁鋼條寬度超過(guò)12毫米時(shí)，需要對(duì)扁鋼條運(yùn)行工況下的最高溫度進(jìn)行計(jì)算，確保其小于扁鋼條材質(zhì)的抗氧化溫度，同時(shí)扁鋼條的厚度應(yīng)滿足承受化學(xué)氣體壓力的要求。圓形環(huán)管431管徑的選取，應(yīng)考慮到傳熱元件432受熱管縱向節(jié)距的要求，圓形環(huán)管431和傳熱元件432受熱管的管壁厚度，應(yīng)滿足焊接和水側(cè)壓力的要求。
[0044]考慮到工作狀態(tài)下?lián)Q熱器各組成部分壁面溫度的不同，相應(yīng)選取不同的材質(zhì)。對(duì)水入口集箱2，水分配管21，汽水出口集箱3，汽水引出管31，可采用碳鋼無(wú)縫鋼管制造。對(duì)圓形環(huán)管431和傳熱元件432，可采用碳鋼或者低合金鋼無(wú)縫鋼管制造。對(duì)密封件44可采用碳鋼或者低合金鋼圓鋼或者扁鋼條制造。
[0045]鑒于水循環(huán)和傳熱的要求，考慮到加工量大小及難度，對(duì)各種無(wú)縫鋼管的管徑應(yīng)選取合理的配比數(shù)值:對(duì)水入口集箱2，汽水出口集箱3，應(yīng)選取較大管徑、對(duì)水分配管21，汽水引出管31，圓形環(huán)管431應(yīng)選取小一些管徑、對(duì)傳熱元件432應(yīng)選取小管徑。
[0046]由于化學(xué)氣體中一般帶有灰分，針對(duì)灰分不同的磨損性能，相應(yīng)對(duì)氣體的流速加以限制。如果灰分濃度較高且磨損性強(qiáng)，則流過(guò)傳熱元件432最窄處的氣體平均流速不應(yīng)大于7米/秒，同時(shí)采取一定的防磨措施。其他情況下氣體平均流速可取10米/秒左右。
[0047]所述支座5安裝在密封筒體4的下方，為滿足密封筒體4膨脹的要求，至少有一個(gè)支座應(yīng)該為滑動(dòng)支座。
[0048]由于所述密封筒體4管內(nèi)有水冷卻，其外表溫度為水溫，為避免熱損失，可敷設(shè)一定厚度保溫材料(圖未示出)。
[0049]按照化學(xué)氣體通道與上述化工用臥式換熱器的接口要求，所述化學(xué)氣體入口 41與所述化學(xué)氣體通道I可以為法蘭連接或環(huán)形鋼板連接；所述化學(xué)氣體出口 42與化學(xué)氣體通道I可以為法蘭連接或環(huán)形鋼板連接。
[0050]本實(shí)施例中的水循環(huán)方式可以采用自然循環(huán)，也可以采用強(qiáng)制循環(huán)。采用自然循環(huán)時(shí)，臥式換熱器要通過(guò)下水管和出水管與鍋筒連接(圖未示出)。對(duì)下水管和出水管的管徑，數(shù)量和形狀，鍋筒相對(duì)于臥式換熱器的高度，需要通過(guò)水循環(huán)計(jì)算來(lái)選取一個(gè)合理的數(shù)值。采用強(qiáng)制循環(huán)時(shí)，要提供足夠的水流量，保證在汽水出口集箱處不能出現(xiàn)過(guò)熱蒸汽。因上述水循環(huán)方法為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。
[0051]當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種化工用臥式換熱器，安裝在化學(xué)氣體通道上，其特征在于，包括用于化學(xué)氣體放熱的化學(xué)氣體入口，密封筒體，化學(xué)氣體出口，用于工質(zhì)加熱的水入口集箱，水分配管，密封筒體，汽水引出管，汽水出口集箱；所述密封筒體兩端分別與所述化學(xué)氣體入口和化學(xué)氣體出口連接；所述水入口集箱通過(guò)所述水分配管與所述密封筒體的底部連接，所述汽水出口集箱通過(guò)所述汽水引出管與所述密封筒體的頂部連接；所述密封筒體水平布置，由環(huán)管傳熱組件和密封件間隔焊接連接形成；所述環(huán)管傳熱組件由垂直布置的圓形環(huán)管，隔板和傳熱元件組成，所述隔板安裝在所述圓形環(huán)管內(nèi)腔水平位置的左右端，所述傳熱元件布置在所述圓形環(huán)管的圓環(huán)內(nèi)側(cè)。
【文檔編號(hào)】F28D7/00GK203797612SQ201420026300
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】張?zhí)祆? 申請(qǐng)人:張?zhí)祆?br>