二脫三流體波紋管換熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種二脫三流體波紋管換熱器，包括下?lián)Q熱段和與所述下?lián)Q熱段相連的上換熱段；下?lián)Q熱段包括第一筒體，第一筒體的底端設(shè)有下封頭；上換熱段包括第二筒體，第二筒體的頂端設(shè)有上封頭；第一筒體和第二筒體的內(nèi)部均設(shè)有兩端固定于管板的換熱管。本實(shí)用新型通過(guò)一種管程物料與多種不同的殼程物料同時(shí)換熱，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)管程介質(zhì)的余熱回收，而且節(jié)約了加熱不同的殼程介質(zhì)所消耗的能源，降低了設(shè)備成本，節(jié)約了場(chǎng)地；換熱管采用金屬波紋管，既提高了傳熱系數(shù)，增大了傳熱面積，又增強(qiáng)了耐溫耐壓性能，提高了防垢除垢能力，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命；上部筒體采用外導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)，不僅起到對(duì)殼程介質(zhì)的導(dǎo)流作用，而且提高了傳熱性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】二脫三流體波紋管換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于石油化工行業(yè)中的換熱裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于化肥合成氨工藝流程的余熱回收系統(tǒng)中的二脫三流體波紋管換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]氨是所有食物和肥料的重要組成部分，是世界上產(chǎn)量最多的無(wú)機(jī)化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥，化肥工業(yè)中合成氨的方法因原料的不同主要有烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化法、重油部分氧化法、煤部分氧化法。作為大型合成氨裝置原料的烴類(lèi)主要由天然氣、重油、石腦油和油田伴生氣等。其中，烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化合成氨方法目前約占大型合成氨廠中生產(chǎn)能力的85%，主要的工藝流程包括造氣、脫硫、轉(zhuǎn)化、廢熱回收、高低溫變換、脫處二氧化碳、壓縮及合成等?；使I(yè)是能源、礦產(chǎn)資源、水資源消耗密集型產(chǎn)業(yè)，其能源消耗約占全國(guó)能源消費(fèi)總量的3%，約占化學(xué)工業(yè)能耗的35%。
[0003]換熱器是石油化工行業(yè)尤其是化肥工業(yè)中，作為節(jié)能和余熱回收不可必缺的設(shè)備，并且隨著生產(chǎn)能力的提高、生產(chǎn)裝置的大型化，換熱設(shè)備隨之增加，但是由于場(chǎng)地受限，若仍然采用普通的換熱器很難達(dá)到工藝要求，另外，普通的換熱器還普遍存在以下兩方面的問(wèn)題:一方面，傳統(tǒng)的換熱器傳熱系數(shù)低、傳熱面積小、傳熱效率低，容易產(chǎn)生污垢且不易清洗；另一方面，在合成氨流程的余熱回收系統(tǒng)中，變換氣的余熱不能得到很好的回收利用，且加熱凈化氣及閃蒸汽的耗能大，增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有的換熱器占用空間小、傳熱效率低、防垢除垢能力差且對(duì)變換氣的余熱回收不充分等缺陷。本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題在于:
[0005]提供一種二脫三流體波紋管換熱器，其筒體內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)獨(dú)立的換熱段，能夠?qū)崿F(xiàn)一種管程物料與多種不同的殼程物料同時(shí)換熱，高效利用熱量交換，節(jié)約能耗，降低設(shè)備成本。
[0006]還提供一種二脫三流體波紋管換熱器，換熱管采用金屬波紋管，具有熱應(yīng)力自補(bǔ)償能力，能夠增大傳熱面積，增強(qiáng)耐溫耐壓性能，提高防垢除垢能力。
[0007]還提供一種二脫三流體波紋管換熱器，筒體采用外導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)，能夠?qū)こ探橘|(zhì)進(jìn)行導(dǎo)流，進(jìn)一步提高換熱器的傳熱性能，防止殼程介質(zhì)的進(jìn)入對(duì)換熱管造成巨大的沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種二脫三流體波紋管換熱器，包括下?lián)Q熱段和與所述下?lián)Q熱段相連的上換熱段；
[0010]所述下?lián)Q熱段包括第一筒體，所述第一筒體的底端設(shè)有下封頭；
[0011]所述上換熱段包括第二筒體，所述第二筒體的頂端設(shè)有上封頭；
[0012]所述第一筒體和所述第二筒體的內(nèi)部均設(shè)有兩端固定于管板的換熱管。[0013]進(jìn)一步的，所述第二筒體包括第一外導(dǎo)流筒和位于所述第一外導(dǎo)流筒下端的第二外導(dǎo)流筒；
[0014]所述第一外導(dǎo)流筒包括第一外筒和位于所述第一外筒內(nèi)側(cè)的第一內(nèi)襯筒；
[0015]所述第二外導(dǎo)流筒包括第二外筒和位于所述第二外筒內(nèi)側(cè)的第二內(nèi)襯筒；
[0016]所述第一外筒設(shè)有第二殼程進(jìn)口，所述第二外筒上設(shè)有第二殼程出口。
[0017]進(jìn)一步的，所述第一筒體上設(shè)有第一殼程進(jìn)口和位于所述第一殼程進(jìn)口下端的第一殼程出口 ；
[0018]所述第一筒體的下端設(shè)有管程進(jìn)口，所述上封頭的頂部設(shè)有管程出口 ；
[0019]所述第一筒體內(nèi)靠近所述第一殼程進(jìn)口的位置處設(shè)有防沖板。
[0020]進(jìn)一步的，所述第一外筒和所述第二外筒的形狀均為喇叭口形，所述第一外筒的最大內(nèi)徑、所述第二外筒的最大內(nèi)徑與所述第一筒體的內(nèi)徑大小相等。
[0021]優(yōu)選為，所述上換熱段的殼程介質(zhì)為凈化氣，所述下?lián)Q熱段的殼程介質(zhì)為閃蒸汽，所述上換熱段和所述下?lián)Q熱段的管程介質(zhì)為變換氣。
[0022]進(jìn)一步的，所述第一筒體和所述第二筒體的內(nèi)部均還設(shè)有拉桿和固定于所述拉桿上的折流板；
[0023]所述拉桿的一端固定于所述管板上，其另一端通過(guò)螺栓連接在所述折流板上。
[0024]進(jìn)一步的，所述下封頭的底部設(shè)有冷凝液排管，所述冷凝液排管的一端與冷凝液出口連接。
[0025]優(yōu)選為，所述換熱管采用波浪形的金屬波紋管；
[0026]所述波紋管是由大小圓弧連續(xù)外切形成的高效強(qiáng)化管；
[0027]所述波紋管包括波谷和波峰，所述波谷和所述波峰之間的高度差為1.5-2.5mm。
[0028]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型提供的換熱器由兩個(gè)獨(dú)立的換熱段構(gòu)成，通過(guò)一種管程物料與多種不同的殼程物料同時(shí)換熱，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)管程介質(zhì)的余熱回收，而且節(jié)約了加熱不同的殼程介質(zhì)所消耗的能源，大大降低了設(shè)備成本，節(jié)約了場(chǎng)地；換熱管采用金屬波紋管，既提高了傳熱系數(shù)，增大了傳熱面積，又增強(qiáng)了耐溫耐壓性能，提高了防垢除垢能力；另外，上部筒體采用外導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)，不僅起到對(duì)殼程介質(zhì)的導(dǎo)流作用，增強(qiáng)了傳熱性能，而且避免了殼程介質(zhì)的進(jìn)入對(duì)換熱管造成巨大的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型提供的一種二脫三流體波紋管換熱器的結(jié)構(gòu)示意；
[0030]圖2是本實(shí)用新型的波紋管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:
[0032]1、第一筒體；2、第二筒體；3、管程進(jìn)口 ；4、管程出口 ；5、第二殼程進(jìn)口 ；6、第二殼程出口 ；7、第一殼程進(jìn)口 ；8、第一殼程出口 ；9、管板；10、折流板；11、拉桿；12、下封頭；13、上封頭；14、冷凝液出口 ； 15、冷凝液排管；16、防沖板；17、第一外筒；18、第一內(nèi)襯筒；19、第二外筒；20、第二內(nèi)襯筒；21、波谷；22、波峰；23、換熱管。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖，并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。[0034]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種二脫三流體波紋管換熱器，包括下?lián)Q熱段和與所述下?lián)Q熱段相連的上換熱段。下?lián)Q熱段包括第一筒體1，第一筒體I的底端設(shè)有下封頭12，上換熱段包括第二筒體2，第二筒體2的頂端設(shè)有上封頭13，第一筒體I和第二筒體2的內(nèi)部均設(shè)有兩端固定于管板9的換熱管23。第一筒體I和第二筒體2的內(nèi)部均還設(shè)有拉桿11和固定于拉桿11上的折流板10 ;拉桿11的一端固定于管板9上，其另一端通過(guò)螺栓連接在折流板10上。拉桿11主要用于固定折流板，也就是控制折流板的間距，來(lái)滿(mǎn)足工藝要求；折流板10主要用于改變流體流向，增強(qiáng)流體在管間流動(dòng)的湍流程度，既可以增大傳熱系數(shù)，提高傳熱效率，還起到支撐管束的作用。
[0035]上換熱段的殼程介質(zhì)為凈化氣，由于上換熱段的殼程氣體流量大，為了避免其沖擊換熱管而引起換熱管振動(dòng)，故第二筒體2采用外導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)，其包括第一外導(dǎo)流筒和位于第一外導(dǎo)流筒下端的第二外導(dǎo)流筒。第一外導(dǎo)流筒包括第一外筒17和位于第一外筒17內(nèi)側(cè)的第一內(nèi)襯筒18 ;第二外導(dǎo)流筒包括第二外筒19和位于第二外筒19內(nèi)側(cè)的第二內(nèi)襯筒20 ;第一外筒17上設(shè)有第二殼程進(jìn)口 5，第二外筒19上設(shè)有第二殼程出口 6。第一外筒17和第二外筒19的形狀均為喇叭口形，第一外筒17的最大內(nèi)徑、第二外筒19的最大內(nèi)徑與第一筒體I的內(nèi)徑大小相等，使得上換熱段內(nèi)的管板直徑(1.6m)小于下?lián)Q熱段內(nèi)的管板直徑(1.Sm)，節(jié)約了設(shè)備材料，降低設(shè)備成本。導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)的設(shè)置，不僅改變了流體從進(jìn)口接管進(jìn)到筒體后的流向，增加了換熱管的有效換熱長(zhǎng)度，提高了換熱效果，而且避免了殼程介質(zhì)的進(jìn)入對(duì)換熱管造成巨大的沖擊，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。
[0036]第一筒體I上設(shè)有第一殼程進(jìn)口 7和位于第一殼程進(jìn)口 7下端的第一殼程出口 8 ；第一筒體I的下端設(shè)有管程進(jìn)口 3，上封頭13的頂部設(shè)有管程出口 4。下?lián)Q熱段的殼程介質(zhì)為閃蒸汽。第一筒體I內(nèi)靠近第二殼程進(jìn)口 7的位置處設(shè)有防沖板16，可以防止閃蒸汽直接沖刷換熱管而引起換熱管振動(dòng)失穩(wěn)和腐蝕。管程介質(zhì)為變換氣，屬于易燃易爆介質(zhì)，因此，管板與筒體連接采用焊接方式，避免法蘭連接易泄漏。
[0037]換熱管23采用波浪形的金屬波紋管，它是由大小圓弧連續(xù)外切形成的高效強(qiáng)化管，包括波谷21和波峰22，波谷21和波峰22之間的高度差為1.5-2.5mm。采用波紋管傳熱，使得管內(nèi)外充分湍流，減薄邊界層，大大降低了管壁熱阻，提高了管內(nèi)外的傳熱系數(shù)，同時(shí)由于湍流作用，使得管壁不易結(jié)垢，增強(qiáng)了防垢除垢性能；另外，波紋管獨(dú)特的波紋外形設(shè)計(jì)，不僅使得換熱管具有較強(qiáng)的承壓能力，而且具有一定的熱補(bǔ)償能力，受熱時(shí)可自由伸縮并吸收熱應(yīng)力，無(wú)需添加膨脹節(jié)，能夠適應(yīng)較大的溫差和壓差。
[0038]使用過(guò)程中，高溫變換氣從換熱器底部的管程進(jìn)口 3進(jìn)入，首先經(jīng)過(guò)下?lián)Q熱段通過(guò)波紋管進(jìn)行傳熱，將熱量傳導(dǎo)給由第一殼程進(jìn)口 7進(jìn)入的閃蒸汽，閃蒸汽獲得熱能后溫度逐漸升高并由第一殼程出口 8排出，而高溫變換氣釋放熱能后溫度稍許降低繼續(xù)上升進(jìn)入上換熱段進(jìn)行換熱，將余熱傳導(dǎo)給由第二殼程進(jìn)口 5進(jìn)入的凈化氣，凈化氣獲得熱能后溫度逐漸升高，之后凈化氣由第二殼程出口 6排出。此換熱過(guò)程中，變換氣持續(xù)釋放熱量，產(chǎn)生的部分冷凝液通過(guò)冷凝液排管15由冷凝液出口 14排出，而變換氣自身溫度不斷下降，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的溫度時(shí)，放熱過(guò)程結(jié)束，由管程出口 4排出。本實(shí)用新型既完成了變換氣的余熱回收，又節(jié)約了加熱凈化氣和閃蒸汽所消耗的能源，降低了設(shè)備成本。
[0039]需要聲明的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，在本實(shí)用新型所公開(kāi)的技術(shù)范圍內(nèi)，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所容易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于: 包括下?lián)Q熱段和與所述下?lián)Q熱段相連的上換熱段； 所述下?lián)Q熱段包括第一筒體(1)，所述第一筒體(I)的底端設(shè)有下封頭(12)； 所述上換熱段包括第二筒體(2)，所述第二筒體(2)的頂端設(shè)有上封頭(13)； 所述第一筒體(I)和所述第二筒體(2)的內(nèi)部均設(shè)有兩端固定于管板(9)的換熱管(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述第二筒體(2)包括第一外導(dǎo)流筒和位于所述第一外導(dǎo)流筒下端的第二外導(dǎo)流筒； 所述第一外導(dǎo)流筒包括第一外筒(17)和位于所述第一外筒(17)內(nèi)側(cè)的第一內(nèi)襯筒(18)； 所述第二外導(dǎo)流筒包括第二外筒(19)和位于所述第二外筒(19)內(nèi)側(cè)的第二內(nèi)襯筒(20)； 所述第一外筒(17)上設(shè)有第二殼程進(jìn)口(5)，所述第二外筒(19)上設(shè)有第二殼程出口(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述第一筒體(I)上設(shè)有第一殼程進(jìn)口(7)和位于所述第一殼程進(jìn)口(7)下端的第一殼程出口(8)； 所述第一筒體(I)的下端設(shè)有管程進(jìn)口(3)，所述上封頭(13)的頂部設(shè)有管程出口(4)； 所述第一筒體(I)內(nèi)靠近所述第一殼程進(jìn)口(7)的位置處設(shè)有防沖板(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述第一外筒(17)和所述第二外筒(19)的形狀均為喇叭口形，所述第一外筒(17)的最大內(nèi)徑、所述第二外筒(19)的最大內(nèi)徑與所述第一筒體(I)的內(nèi)徑大小相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述上換熱段的殼程介質(zhì)為凈化氣，所述下?lián)Q熱段的殼程介質(zhì)為閃蒸汽，所述上換熱段和所述下?lián)Q熱段的管程介質(zhì)為變換氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述第一筒體(I)和所述第二筒體(2)的內(nèi)部均還設(shè)有拉桿(11)和固定于所述拉桿(11)上的折流板(10)； 所述拉桿(11)的一端固定于所述管板(9)上，其另一端通過(guò)螺栓連接在所述折流板(10)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述下封頭(12)的底部設(shè)有冷凝液排管(15)，所述冷凝液排管(15)的一端與冷凝液出口(14)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二脫三流體波紋管換熱器，其特征在于， 所述換熱管(23)采用波浪形的金屬波紋管； 所述波紋管是由大小圓弧連續(xù)外切形成的高效強(qiáng)化管； 所述波紋管包括波谷(21)和波峰(22)，所述波谷(21)和所述波峰(22)之間的高度差為 1.5-2.Smnin
【文檔編號(hào)】F28F1/08GK203443425SQ201320437415
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】韓軍, 王微, 屈英琳, 王春, 程婭楠 申請(qǐng)人:北京廣廈環(huán)能科技有限公司