本實(shí)用新型涉及大型急冷換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于煤化工的雙套管急冷換熱器。

背景技術(shù)：

在石油煉制與化工、煤化工等領(lǐng)域，采用急冷換熱器對(duì)工藝介質(zhì)進(jìn)行急冷是關(guān)鍵工藝之一，急冷換熱器將工藝介質(zhì)迅速冷卻能夠終止二次反應(yīng)以減少烴類損失，還能夠回收工藝介質(zhì)中的熱量以回收高位熱能。

目前，急冷換熱器一般為結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、換熱性能較好的雙套管換熱器，雙套管換熱器包括換熱外管和套設(shè)于換熱外管內(nèi)的換熱內(nèi)管，換熱外管和換熱內(nèi)管組成換熱套管，換熱套管的換熱過(guò)程為高溫的工藝介質(zhì)在換熱內(nèi)管流過(guò)，冷卻介質(zhì)在換熱內(nèi)管與換熱外管之間的間隙流過(guò)，由于高溫工藝介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的流向是相反的，且冷卻介質(zhì)能夠完全包圍住換熱內(nèi)管，因而能夠快速急冷高溫工藝介質(zhì)。

在煤化工領(lǐng)域的雙套管換熱器運(yùn)行時(shí)，流經(jīng)換熱套管的高溫工藝介質(zhì)會(huì)在換熱套管的內(nèi)壁上產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象，同時(shí)由于夾帶固體顆粒也會(huì)對(duì)換熱套管的內(nèi)壁造成磨損，并且結(jié)焦和磨損是同時(shí)進(jìn)行的，因此，只有當(dāng)換熱套管的結(jié)焦速度和磨損速度基本相等時(shí)，換熱器才能持續(xù)的運(yùn)行下去，進(jìn)而才能滿足長(zhǎng)周期運(yùn)行的需求。

現(xiàn)有技術(shù)中，高溫工藝介質(zhì)從傳輸管線進(jìn)入雙套管換熱器的入口管腔體時(shí)，由于傳輸管線的空間較小，而雙套管換熱器的入口管腔體空間很大，這樣高溫工藝介質(zhì)在進(jìn)入雙套管換熱器的布管區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的分配不均勻問(wèn)題，也即是位于布管區(qū)中間的換熱套管的流速較高，而位于布管區(qū)周邊的換熱套管的流速較低。高流速的工藝介質(zhì)雖然在管壁上的結(jié)焦比較少，但卻會(huì)造成管壁的嚴(yán)重磨損，甚至由于磨損速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)焦速度而將管壁磨穿，進(jìn)而造成工藝介質(zhì)的泄露，同樣的，低流速的工藝介質(zhì)雖然能減少管壁的磨損，但卻會(huì)在管壁上產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)焦現(xiàn)象，甚至?xí)驗(yàn)榻Y(jié)焦嚴(yán)重而把換熱套管堵死，進(jìn)而導(dǎo)致急冷換熱器不能正常運(yùn)行，這將縮短急冷換熱器的運(yùn)行周期。

之外，現(xiàn)有的雙套管換熱器，在其換熱套管的入口處為防止高溫的工藝介質(zhì)將其燒壞，一般在此位置設(shè)計(jì)有保護(hù)短管，如中國(guó)專利CN00251219公開了一種雙套管急冷鍋爐，其具體結(jié)構(gòu)為在換熱套管的入口端設(shè)置保護(hù)短管，但是該保護(hù)短管伸出換熱套管的長(zhǎng)度較短，進(jìn)而不能完全遮蓋住換熱套管的入口端，這樣部分高溫的工藝介質(zhì)還會(huì)與換熱套管接觸，進(jìn)而產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，這樣會(huì)大大降低換熱套管的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)Q熱套管燒壞，這同樣會(huì)縮短換熱器的運(yùn)行周期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠避免換熱套管局部產(chǎn)生過(guò)熱、延長(zhǎng)運(yùn)行周期的用于煤化工的雙套管急冷換熱器。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

提供了一種用于煤化工的雙套管急冷換熱器，包括換熱內(nèi)管和換熱外管，還包括入口保護(hù)裝置，所述入口保護(hù)裝置包括插入所述換熱內(nèi)管入口端的第一管段和伸出所述換熱內(nèi)管入口端的第二管段，所述第一管段的外壁緊貼所述換熱內(nèi)管的內(nèi)壁，相鄰兩個(gè)所述第二管段之間填充有耐火澆注料。

其中，相鄰兩個(gè)所述換熱內(nèi)管的入口端之間填充有陶瓷纖維。

其中，所述第一管段與所述第二管段連接處設(shè)有向管外延伸的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)卡設(shè)于所述換熱內(nèi)管的入口端面。

其中，所述第一管段的出口端的口徑隨工藝介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸擴(kuò)大呈喇叭狀設(shè)置。

其中，還包括入口管腔體，所述第二管段的入口端伸入所述入口管腔體內(nèi)，所述入口管腔體內(nèi)設(shè)有用于將高溫工藝介質(zhì)進(jìn)行均勻分配的流體均配裝置。

其中，所述流體均配裝置呈格柵狀設(shè)置，所述流體均配裝置為平鋪設(shè)置。

其中，所述流體均配裝置包括開設(shè)有固定孔的支撐鋼板和穿設(shè)于所述固定孔的鋼桿。

其中，所述入口管腔體的內(nèi)壁設(shè)有耐高溫、耐磨損的保溫層。

其中，所述換熱內(nèi)管沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有用于實(shí)時(shí)檢測(cè)壁厚的壁厚檢測(cè)裝置。

其中，所述換熱內(nèi)管的內(nèi)壁設(shè)有防高溫沖蝕的耐磨涂層。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型的用于煤化工的雙套管急冷換熱器，其包括換熱內(nèi)管、換熱外管和入口保護(hù)裝置，入口保護(hù)裝置包括插入換熱內(nèi)管入口端的第一管段和伸出換熱內(nèi)管入口端的第二管段，第一管段的外壁緊貼換熱內(nèi)管的內(nèi)壁，相鄰兩個(gè)第二管段之間填充有耐火澆注料。本實(shí)用新型由于將第一管段的外壁緊貼換熱內(nèi)管的內(nèi)壁，且相鄰兩個(gè)第二管段之間填充有耐火澆注料，耐火澆注料不僅能將第二管段進(jìn)行固定和保護(hù)，還能夠完全遮蓋住換熱內(nèi)管的入口端，這樣能夠完全避免高溫工藝介質(zhì)與換熱內(nèi)管直接接觸，進(jìn)而可有效避免換熱套管產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，防止燒壞換熱套管，進(jìn)而能夠有效延長(zhǎng)急冷換熱器的運(yùn)行周期，提高生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

利用附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本實(shí)用新型的一種用于煤化工的雙套管急冷換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的換熱套管和入口保護(hù)裝置配合的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的流體均配裝置的俯視情況的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的流體均配裝置的側(cè)視情況的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖1至圖4中包括有：

1-入口管腔體，11-流入孔；

2-上集流管；

3-換熱內(nèi)管；

4-換熱外管；

5-入口保護(hù)裝置、51-第一管段、52-第二管段、53-凸臺(tái)；

6-耐火澆注料；

7-陶瓷纖維；

8-流體均配裝置、81-支撐鋼板、82-鋼桿；

9-下集流管；

10-出口管腔體、101-流出孔；

12-上聯(lián)腔體；

13-下聯(lián)腔體；

14-支撐裝置。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型的一種用于煤化工的雙套管急冷換熱器的具體實(shí)施方式，該實(shí)施例的急冷換熱器主要應(yīng)用在煤化工油氣的急冷。如圖1所示，雙套管急冷換熱器的結(jié)構(gòu)從上到下依次包括入口管腔體1，上集流管2、換熱套管、下集流管9和出口管腔體10，其中，如圖2所示，換熱套管由換熱內(nèi)管3和換熱外管4組成，換熱內(nèi)管3內(nèi)置于換熱外管4之間，換熱內(nèi)管3與換熱外管4之間的換熱空腔連通上集流管2和下集流管9，冷卻介質(zhì)從下集流管9經(jīng)換熱空腔流入上集流管2，進(jìn)而對(duì)換熱內(nèi)管3的高溫工藝介質(zhì)進(jìn)行急冷。上集流管2的兩端均設(shè)有上聯(lián)腔體12，下集流管9的兩端均設(shè)有下聯(lián)腔體13，冷卻介質(zhì)經(jīng)下聯(lián)腔體13進(jìn)入下集流管9，在換熱空腔熱交換后，經(jīng)上集流管2進(jìn)入上聯(lián)腔體12。

如圖1所示，本實(shí)施例的雙套管急冷換熱器，入口管腔體1的底部焊接于上集流管2，出口管腔體10的上端部焊接于下集流管9，為保護(hù)位于上集流管2與下集流管9之間的換熱套管，也為使得整個(gè)換熱器更加穩(wěn)定和牢固，上集流管2與下集流管9之間還設(shè)有位于換熱套管外的支撐裝置14。

如圖1和圖2所示，換熱內(nèi)管3入口端設(shè)有入口保護(hù)裝置5，入口保護(hù)裝置5由第一管段51和第二管段52組合，第一管段51插入換熱內(nèi)管3入口端，且第一管段51的外壁緊貼換熱內(nèi)管3的內(nèi)壁，第二管段52伸出換熱內(nèi)管3，且相鄰兩個(gè)第二管段52之間的區(qū)域填充有耐火澆注料6，耐火澆注料6不僅能將第二管段52進(jìn)行固定和保護(hù)，還能夠完全遮蓋住換熱內(nèi)管3的入口端，這樣能夠完全避免高溫工藝介質(zhì)與換熱內(nèi)管3的入口端直接接觸，進(jìn)而可有效避免換熱套管產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，防止燒壞換熱套管，進(jìn)而能夠有效延長(zhǎng)急冷換熱器的運(yùn)行周期，提高生產(chǎn)效率。

具體的，相鄰兩個(gè)換熱內(nèi)管3之間與上集流管2所圍成的區(qū)域填充有陶瓷纖維7，陶瓷纖維7具有隔熱、絕熱的性能，這樣陶瓷纖維7將經(jīng)耐火澆注料6傳過(guò)來(lái)的熱量與上集流管2和換熱內(nèi)管3隔絕起來(lái)，這也能夠進(jìn)一步防止換熱套管產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象。

具體的，第一管段51與第二管段52的連接處設(shè)有向管外延伸的凸臺(tái)53，凸臺(tái)53卡設(shè)于換熱內(nèi)管3的入口端面。凸臺(tái)53對(duì)入口保護(hù)裝置5插入換熱內(nèi)管3的深度進(jìn)行限位，防止入口保護(hù)裝置5在高溫工藝介質(zhì)的沖擊下向下移動(dòng)或者向一邊側(cè)歪。當(dāng)然耐火澆注料6也能夠固定第二管段52，進(jìn)而防止入口保護(hù)裝置5的側(cè)歪。

具體的，第一管段51的出口端的口徑隨工藝介質(zhì)的流動(dòng)方向逐漸擴(kuò)大呈喇叭狀設(shè)置，這樣工藝介質(zhì)的流速逐步放緩，進(jìn)而工藝介質(zhì)能夠與冷卻介質(zhì)進(jìn)行更充分的熱交換，達(dá)到急冷的效果。

本實(shí)施例中，如圖1和圖2所示，第二管段52伸入入口管腔體1內(nèi)，入口管腔體1的側(cè)壁還設(shè)有與傳輸管線連接的流入孔11，出口管腔體10的側(cè)壁還設(shè)有流出孔101，高溫工藝介質(zhì)經(jīng)流入孔11進(jìn)入入口管腔體1，進(jìn)而經(jīng)入口保護(hù)裝置5流入換熱內(nèi)管3，熱交換后，工藝介質(zhì)進(jìn)入出口管腔體10經(jīng)流出孔101流出。

如圖1和圖4所示，入口管腔體1內(nèi)設(shè)有用于將高溫工藝介質(zhì)進(jìn)行均勻分配的流體均配裝置8。高溫工藝介質(zhì)經(jīng)流體均配裝置8后均勻地流入每個(gè)入口保護(hù)裝置5的第二管段52，進(jìn)而均勻地流入每根換熱內(nèi)管3，這樣能夠有效避免工藝介質(zhì)產(chǎn)生中間流速高、周邊流速低的缺陷，使得全部換熱套管的結(jié)焦速度和磨損速度保持在基本相等的水平，這樣急冷換熱器才能夠長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而才能滿足長(zhǎng)周期運(yùn)行的需求。

具體的，在熱交換過(guò)程中，為能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到換熱內(nèi)管3的壁厚，進(jìn)而了解換熱內(nèi)管3的結(jié)焦速度和磨損速度的相對(duì)性，換熱內(nèi)管3沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有用于實(shí)時(shí)檢測(cè)壁厚的壁厚檢測(cè)裝置。通過(guò)壁厚檢測(cè)裝置能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整高溫工藝介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的流量和流速，進(jìn)而能夠有效防止換熱內(nèi)管3的磨穿或者堵塞，使得急冷換熱管能夠長(zhǎng)周期運(yùn)行。

具體的，如圖3所示，流體均配裝置8為格柵狀設(shè)置，且流體均配裝置8為平鋪設(shè)置，這樣能夠達(dá)到更好的防沖效果，也能迅速使高溫工藝介質(zhì)均勻化。流體均配裝置8可以為單層，也可以為上下重疊或稍微錯(cuò)開的雙層。

本實(shí)施例中，如圖4所示，為達(dá)到更好的均勻化效果，流體均配裝置8為雙層結(jié)構(gòu)。流體均配裝置8由多塊支撐鋼板81和多根鋼桿82組成，每塊支撐鋼板81均設(shè)有上下兩個(gè)固定孔，鋼桿82穿在每塊支撐鋼板81相應(yīng)的固定固定孔中。根據(jù)高溫工藝介質(zhì)的流量，通過(guò)流體力學(xué)可計(jì)算流體均配裝置8的大小，以及格柵狀流體均配裝置8的空格的大小，以達(dá)到更好的均勻分配效果。

具體的，入口管腔體1的內(nèi)壁設(shè)有耐高溫、耐磨損的保溫層，防止高溫工藝介質(zhì)對(duì)入口管腔體1的墻壁造成損傷。

本實(shí)施例中，為增強(qiáng)換熱內(nèi)管3的耐磨性能，換熱內(nèi)管3的內(nèi)壁設(shè)有防高溫沖蝕的耐磨涂層，尤其是在距換熱內(nèi)管3的入口端2m內(nèi)區(qū)域，這也對(duì)防止換熱內(nèi)管3產(chǎn)生局部過(guò)熱起到一定的作用。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。