專利名稱：整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換設(shè)備，是ー種用于空分設(shè)備中進行不同溫度介質(zhì)進行熱交換的設(shè)備，屬于間壁式換熱設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前深冷法制取氧、氮是通過低溫精餾來實現(xiàn)的。精餾過程必須有上升蒸氣和下流液體。為了得到氧、氮產(chǎn)品，精餾過程是在上、下兩個塔內(nèi)實現(xiàn)雙級精餾過程。冷凝蒸發(fā)器是聯(lián)系上塔和下塔的紐帶。它用于上塔底部的回流下來的液氧和下塔頂部上升的氣氮之間熱交換。為了降低膨脹空氣進上塔過熱度，經(jīng)常采用熱虹吸式蒸發(fā)器。經(jīng)熱虹吸式蒸發(fā)器后的膨脹空氣以接近飽和狀態(tài)進入上塔，對精餾有利。目前空分裝置中熱虹吸蒸發(fā)器多為干式熱虹吸蒸發(fā)器，干式熱虹吸蒸發(fā)器可能存在以下缺點導(dǎo)致碳?xì)浠衔锞鄯e引起熱虹吸微爆。一是冷凝蒸發(fā)器液氧液位如果一直處于高位運行，使得熱虹吸蒸發(fā)器出ロ被淹沒，從而引起循環(huán)倍率降低，熱虹吸內(nèi)部液氧流動性變差，碳?xì)浠衔锞鄯e。ニ是制造缺陷可能 使得局部液氧流動受滯，碳?xì)浠衔锞鄯e。引起熱虹吸微爆，給空分裝置的長期安全穩(wěn)定運行埋下隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決干式熱虹吸蒸發(fā)器存在的安全隱患，將傳統(tǒng)的熱虹吸蒸發(fā)器與冷凝蒸發(fā)器融合，蒸發(fā)器處于全浸操作，且液氧側(cè)定期排放液氧，避免碳?xì)浠衔锞鄯e。技術(shù)方案一種整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，包括連接在上塔和下塔之間的外筒體，液氧來自上塔底部并在筒體內(nèi)積攢到一定高度，在筒體底部通過液氧排放管按要求定期排放部分液氧，其特征是在外筒體內(nèi)腔中安裝有至少ー個換熱器芯體，該換熱器芯體完全浸沒或大部分浸沒于液氧中，換熱器芯體內(nèi)腔至少含有一層膨脹空氣層、液氧流道層和氮氣流道層，多層結(jié)構(gòu)時按照膨脹空氣層、液氧流道層、氮氣流道層、液氧流道層的順序依次交替布置成間壁逆流傳熱；液氧從換熱器芯體底部進入各液氧流道層后從頂部排出，所述膨脹空氣層和氮氣流道層分別密封，井分別設(shè)置有進氣口和出氣ロ，其中各膨脹空氣層的進氣ロ位于底部而出氣ロ位于頂部，各氮氣流道層的進氣ロ位于頂部而出氣ロ位于底部。空氣流道層、液氧流道層、氮氣流道層分別由隔板、導(dǎo)流翅片、換熱翅片和封條組成，導(dǎo)流翅片、換熱翅片型式不一。導(dǎo)流翅片、換熱翅片型式和代號根據(jù)換熱性能要求(熱負(fù)荷、流道阻力)及出ロ管方位(頂部、底部、左側(cè)、右側(cè))可有多種選擇。在氮氣流道層的出氣口上側(cè)設(shè)置有不凝氣體排放ロ。所述外筒體為是深冷工程常用材料制成的立式或臥式圓柱形容器，該圓柱形外筒體上還包括儀表計器ロ。所述儀器計器ロ至少包括ー個溫度計接頭、一個壓カ計接頭、ー個上下液位計接頭和Iv分析僅接頭。有益效果本發(fā)明采用浴式結(jié)構(gòu)可以保證換熱芯體全浸操作，從液氧通道流動的角度來看，板式単元外是液氧面，氧通道內(nèi)是密度較小的氣液兩相混合物，實際上構(gòu)成了一個液氧自循環(huán)回路。當(dāng)熱負(fù)荷一定時，液氧面越高，氧通道內(nèi)液氧循環(huán)倍率越大。即液氧對通道壁面沖刷的能力越好，使得こ炔等碳?xì)浠衔锊蝗菀自诒诿嫖龀?，ニ氧化碳顆粒也不容易堵塞通道截面，降低爆炸風(fēng)險。


圖I是本發(fā)明整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖2是換熱器芯體結(jié)構(gòu)示意 圖3是是圖2的左視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖2的立體狀態(tài)示意 圖5、圖6和圖8分別是圖4中各層結(jié)構(gòu)意 圖7是圖6的D-D剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，標(biāo)號I為蒸發(fā)器的外筒體，2為換熱器芯體,3為氮氣進ロ，4為氮氣出ロ，5為膨脹空氣進ロ，6為膨脹空氣出ロ，7為液壓進ロ，8為液氧排放ロ，9為溫度計接頭，10為液位正壓管，11為液位負(fù)壓管，12為不凝氣排放管，13為匯集管，14為支撐座。21為導(dǎo)流翅片，22為隔板，23為封條，24為換熱翅片。A層為膨脹空氣流道層，B層為液氧流道層，C層為氮氣流道層。
具體實施例方式實施例I :參見圖I-圖7，采用整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器包括連接在上塔和下塔之間的立式(或臥式)的圓柱形外筒體，液氧從外筒體底部向上按控制要求排放。本發(fā)明中的換熱器芯體部分封閉于立式(或臥式)的圓柱形外筒體，換熱器芯體內(nèi)腔含有多層膨脹空氣層、液氧流道層和氮氣流道層，多層結(jié)構(gòu)時按照膨脹空氣層、液氧流道層、氮氣流道層、液氧流道層的順序依次交替布置成間壁逆流傳熱；該蒸發(fā)器中液氧與膨脹空氣和氮氣構(gòu)成的熱流體在換熱器芯體內(nèi)進行熱交換。液氧從換熱器芯體底部進入各液氧流道層后從頂部排出，氮氣(來自下塔的壓カ氮氣)由頂部導(dǎo)流器進入換熱通道與所述的液氧換熱流道進行換熱，被冷凝成液體流出換熱器芯體；膨脹空氣(來自膨脹機后的過熱空氣)由底部導(dǎo)流器進入換熱通道與所述的液氧換熱流道進行換熱，被冷卻到所需溫度后出換熱器芯體進入上塔。液氧在熱虹吸蒸發(fā)期內(nèi)部分蒸發(fā)，循環(huán)倍率能滿足液氧對流道壁面沖刷的能力越好，使得こ炔等碳?xì)浠衔锊蝗菀自诒诿嫖龀觯搜趸碱w粒也不容易堵塞通道截面。所述膨脹空氣層和氮氣流道層分別密封，井分別設(shè)置有進氣口和出氣ロ，其中各膨脹空氣層的進氣ロ位于底部而出氣ロ位于頂部，各氮氣流道層的進氣ロ位于頂部而出氣ロ位于底部。在氮氣流道的出氣口上側(cè)設(shè)置有不凝氣體排放ロ。工作時芯體部分或全部浸沒于液氧中。氮氣通道接管、氮氣通道接管和不凝氣排放接管伸出圓柱形墻體連接各自來去管道，這些接管個數(shù)大于等于ー個。除此，該圓形腔體上還有液位計接頭、溫度計接頭、液氧排放等接ロ，這些接ロ個數(shù)至少各ー個。所述芯體中的液氧和氮氣交替布置的換熱流道，這部分換熱流道起到了通常稱為主冷的作用。所述芯體中的液氧和膨脹空氣交替布置的換熱流道，該部分流道起到了通常的熱虹吸蒸發(fā)器的作用。本發(fā)明將傳統(tǒng)的熱虹吸蒸發(fā)器與冷凝蒸發(fā)器融合，解決了干式熱虹吸蒸發(fā)器存在的安全隱患同，蒸發(fā)器處于全浸操作，且液氧側(cè)定期排放液氧，避免碳?xì)浠衔锞鄯e。同吋，膨脹空氣過熱度得到一定程度的消除，減少了膨脹空氣過熱度對上塔精的影響，能進ー步 提1 空分設(shè)備氧、氬<提取率。
權(quán)利要求
1.一種整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，包括連接在上塔和下塔之間的外筒體，液氧在筒體底部通過液氧排放管按要求定期排放部分液氧，其特征是在外筒體內(nèi)腔中安裝有至少ー個換熱器芯體，該換熱器芯體完全浸沒或大部分浸沒于液氧中，換熱器芯體內(nèi)腔至少含有一層膨脹空氣層、液氧流道層和氮氣流道層，多層結(jié)構(gòu)時按照膨脹空氣層、液氧流道層、氮氣流道層、液氧流道層的順序依次交替布置成間壁逆流傳熱；液氧從換熱器芯體底部進入各液氧流道層后從頂部排出，所述膨脹空氣層和氮氣流道層分別密封，井分別設(shè)置有進氣口和出氣ロ，其中各膨脹空氣層的進氣ロ位于底部而出氣ロ位于頂部，各氮氣流道層的進氣ロ位于頂部而出氣ロ位于底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，其特征是在氮氣流道層的出氣ロ上側(cè)設(shè)置有不凝氣體排放ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，其特征是所述空氣流道層、液氧流道層、氮氣流道層分別由隔板、導(dǎo)流翅片、換熱翅片和封條組成， 根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，其特征是所述外筒體為是深冷エ程材料制成的立式或臥式圓柱形容器，該圓柱形外筒體上還包括儀表計器ロ。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，其特征是所述儀器計器ロ至少包括ー個溫度計接頭、一個壓カ計接頭、ー個上下液位計接頭和ー個分析儀接頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種整體式主冷熱虹吸蒸發(fā)器，在外筒體內(nèi)腔中安裝有換熱器芯體，液氧從換熱器芯體底部進入各液氧流道層后從頂部排出，膨脹空氣層的進氣口位于底部而出氣口位于頂部，氮氣流道層的進氣口位于頂部而出氣口位于底部。本發(fā)明采用浴式結(jié)構(gòu)可以保證換熱芯體全浸操作，實際上構(gòu)成了一個液氧自循環(huán)回路。當(dāng)熱負(fù)荷一定時，液氧面越高，氧通道內(nèi)液氧循環(huán)倍率越大。即液氧對通道壁面沖刷的能力越好，使得乙炔等碳?xì)浠衔锊蝗菀自诒诿嫖龀觯趸碱w粒也不容易堵塞通道截面，降低爆炸風(fēng)險。
文檔編號F28F3/02GK102865759SQ201210372808
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者劉代勇, 李凱菊, 冷全起 申請人:河南開元空分集團有限公司