CN102679772A

CN102679772A - 一种管板式换热器

Info

Publication number: CN102679772A
Application number: CN2012101979655A
Authority: CN
Inventors: 王宁; 张建东; 范文斌; 蒋群; 杨卫芳; 杨洁; 董迎道; 朱巨贤
Original assignee: Zhangjiagang Jiangnan Boiler & Pressure Vessel Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiangguo Intelligent Equipment Co ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: CN102679772B

Abstract

本发明公开了一种管板式换热器，其包括壳体、具有流体入口的管箱、管板、换热管管束，其中管箱包括与壳体的一端部相连接的连接段、一端形成流体入口的弯管段、将弯管段的另一端与连接段连通的变径段，所述变径段的内径沿流体的流动方向逐渐变大，所述换热器还包括直立设置在连接段内的整流板。本发明将管箱设计成弯管加变径段加连接段的结构形式，流体入口位于弯管的一端，该结构的管箱可以缩短流体翻转的空间；此外，在管箱连接段内设整流板，使得流体在进入换热管前状态得到梳理后，均匀地进入换热管，彻底解决流体翻转问题。因此，本发明的换热器的磨损大幅降低，设备运行的维护成本减小，设备运行可靠性增加，使用寿命延长。

Description

一种管板式换热器

技术领域

本发明涉及一种管板式换热器，其特别适用于煤化工行业及石灰水泥行业。

背景技术

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程，其主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。在煤气化的过程中会有大量灰分产生，虽然经过分离器的分离和洗涤塔的洗涤，但是灰分在前面反应区的设备里面或多或少仍然是存在的，这就给反应区设备，特别是设备中的换热器的寿命造成很大的损害。如图1所示，现有技术中，煤化工行业用的换热器（俗称黑水换热器）主要包括壳体（1’）、与壳体（1’）一端部相连接并具有流体入口（20’）的管箱（2’）、设置在管箱（2’）内的挡板（3’）、固定设置在壳体（1’）上的管板（4’）、两端固定在所述管板（4’）上的换热管管束（5’）。使用时，通过让含有灰分的流体走管程，实践中发现以下问题：1）流体入口都在管箱筒体上或封头上，流体过来方向都要改变，流体发生偏转到管板前杂乱无章，给管板和管板上管头的焊缝造成涡流磨损，给分程挡板也带来磨损；2）在管板焊接时由于焊接变形，管板内凹，挡板无法与管板及挡板垫板压紧，导致流体窜过这个间隙也会造成严重的磨损；3）如果让含有灰分的流体走壳程则磨损依然如此；4）由于流体中携带灰分，所以流体的流速要控制在一个范围内，流速高了磨损严重，流速低了灰分沉积严重，换热效果下降，甚至部分换热管被堵塞。因此，现有的普通换热器结构的设备维修成本高，且给设备运行存在巨大的安全隐患，无法满足煤化工生产的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的管板式换热器。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种管板式换热器，其包括壳体、具有流体入口的管箱、管板、换热管管束，其中管箱包括与壳体的一端部相连接的连接段、一端形成流体入口的弯管段、将弯管段的另一端与连接段连通的变径段，所述变径段的内径沿流体的流动方向逐渐变大，所述的换热器还包括直立设置在连接段内的整流板。

根据本发明的一个优选方面，所述整流板直立设置在变径段与连接段的交界处。整流板可以采用常规的结构形式例如多孔网板。在变径段与连接段的交界处设整流板，可以使进入换热管的流体被最大程度的梳理，从而保证流体进入换热管的均匀性，彻底解决流体翻转问题。

根据本发明的进一步实施方案：换热器还包括安装在管板的面向整流板的端部上的耐磨陶瓷板，所述该耐磨陶瓷板在对应换热管管束的各换热管处设有将连接段与换热管导通的导流管，由耐磨陶瓷板承受来自连接段流体的冲击，解决流体对管板的磨损，延长了管板的使用寿命；再通过由导流管和将管箱的连接段与换热管的连通，有利于进一步减小流体对管板及与管头焊接处的磨损。

优选地，在耐磨陶瓷板与管板之间设有硅胶衬垫，耐磨陶瓷板、硅胶衬垫以及管板通过螺纹连接件连接，其中采用硅胶衬垫，主要减小耐磨陶瓷板和管板之间的间隙，进而减少流体窜流至耐磨陶瓷板和管板之间的间隙内，而带来管板的磨损。

根据本发明的又一优选方面，换热器还包括能够转动地设置在换热管管束的各换热管内的转动扰流子，其转动扰流子一方面清理灰分沉积并强化传热，提高换热效果；另一方面控制了流体的流速，解决了流体的流速过高而导致的磨损严重和流体的流速过低而导致灰分滞留或堵塞换热管管孔。

根据一个具体方面，转动扰流子包括水平设置在换热管内且能够绕自身轴心线转动的转轴以及固定在转轴上且沿转轴的长度方向延伸的螺旋绕带。螺旋绕带的转动轨迹与换热管内壁之间的间隙为0.8~1.5mm。转轴和螺旋绕带可以由聚四氟乙烯（PTFE）整体浇注而成，或者用轻质合金轧制而成。螺旋绕带厚度以0.2～0.3mm为宜。转轴为φ6~φ8 mm。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明将管箱设计成弯管加变径段加连接段的结构形式，流体入口位于弯管的一端，该结构的管箱可以缩短流体翻转的空间；此外，在管箱连接段内设整流板，使得流体在进入换热管前状态得到梳理后，均匀地进入换热管，彻底解决流体翻转问题。因此，本发明的换热器的磨损大幅降低，设备运行的维护成本减小，设备运行可靠性增加，使用寿命延长。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为现有技术中用于煤化工的换热器的结构示意图；

图2为根据本发明的管板式换热器的主结构示意图；

图3为图2中整流板的侧视放大示意图；

图4为图2的局部剖视放大示意图；

图5为图4的侧视示意图；

其中：1,1’、壳体；2,2’、管箱；20,20’、流体入口；21、连接段；22、弯头段；23、变径段；3,4’、管板；4、整流板；40、整流孔；5、耐磨陶瓷板；6、换热管；7、导流管；8、硅胶衬垫；9、螺纹连接件；10、转动扰流子；100、转轴；101、螺旋绕带；102、定位端；3’、挡板；5’、换热管管束。

具体实施方式

如图2至图5所示，本实施例的管板式换热器主要包括壳体1、管箱2、管板3、由多个并列的换热管6构成的换热管管束。管箱2分为依次连接的连接段21、弯管段22以及变径段23三部分，其中连接段21的与壳体1一端部相连接，弯管段22的一端部设有流体入口20，变径段23的两端分别与连接段21和弯管段22相连通，特别是变径段23的内径沿流体的流动方向逐渐变大。换热器还包括直立设置在连接段21内的整流板4，其整流板4上均匀的设有多个整流孔40，为了提高梳理的效果，将整流板4直立在变径段23和连接段21的交界处，可以使进入换热管6的流体被最大程度的梳理，从而保证流体进入换热管6的均匀性，彻底解决流体翻转和流体流态杂乱无章的状况，改善了流体的流动状态。

本例中，换热器还包括安装在管板3的面向整流板4的端部上的耐磨陶瓷板5、用于固定耐磨陶瓷板5和管板3的螺纹连接件9以及填充在固定耐磨陶瓷板5和管板3之间的硅胶衬垫8，其中耐磨陶瓷板5在对应换热管管束的各换热管6处设有将连接段21与换热管6导通的导流管7，由耐磨陶瓷板5承受来自连接段21流体的冲击，解决流体对管板3的磨损，延长了管板3的使用寿命，再由导流管7和换热管6的连通，进一步减小流体直接对管板3及管头焊接处的磨损。此外，在耐磨陶瓷板5与管板3之间设有硅胶衬垫8，主要是减小耐磨陶瓷板5和管板3之间的间隙，进而减少流体窜流至耐磨陶瓷板5和管板3之间的间隙内，而带来管板3的磨损。

如图4和图5所示，本例中的换热器除了上述结构外，在换热管管束的各换热管6内，设有能够转动的转动扰流子10，其转动扰流子10一方面清理灰分沉积并强化传热，提高换热效果；另一方面控制了流体的流速，解决了流体的流速过高而导致的磨损严重和流体的流速过低而导致灰分滞留或堵塞换热管6管孔。转动扰流子10包括沿水平设置在换热管6内且能够绕自身轴心线转动的转轴100以及固定在转轴100上且沿转轴100的长度方向延伸的螺旋绕带101，其中转轴100和螺旋绕带101可以由聚四氟乙烯（PTFE）整体浇注而成，或者用轻质合金轧制而成，转轴100的两端分别转动设置在换热管6的流体流入口处的耐磨陶瓷板5和设置在换热管6的流体出口处的扰流子定位端102上。因此，为了提高换热器的换热效果和降低换热管6内的磨损，螺旋绕带101的转动轨迹与换热管6内壁之间的间隙为0.8~1.5mm，且螺旋绕带厚度为0.2~0.3mm最佳，同时根据换热的需求，换热管6的长度不易过长，延长了流体的流动时间和减缓了处于换热管6内流体的流速，直接影响传热效果和灰分沉淀而堵塞换热管6管孔，故换热管6的长度小于5m比较适宜，此外，转轴100的直径为6~8 mm比较适宜。

综上所述，本实施例的换热器和现有技术中的换热器比较具有以下优点：

（1）、本实施例的换热器采用依次连接的弯头段、变径段和连接段的管箱，减小了流体翻转的空间，降低了流体翻转带来的磨损；

（2）、本实施例的换热器采用了整流板和耐磨陶瓷板，由整流板的分流，使流体在进入换热管前尽量的梳理流体流态，进而使得流体均匀的进入换热管，彻底解决流体翻转和流体流态杂乱无章的状况，改善了流体的流动状态，从而降低管板的磨损，同时根据耐磨陶瓷板的性能，由耐磨陶瓷板承受流体撞击管板而引起的磨损，解决了流体对管板及换热管与管板焊接处的磨损；

（3）、本实施例的换热器在换热管内增设转动扰流子，由转动扰流子的转轴和螺旋绕带构成旋转体的旋转，控制流体通过换热管内的流速，即减少了流速慢灰分的沉淀造成的堵塞，又降低了流体通过换热管的速度过快造成的撞击磨损，一面清理灰分沉积，一面强化传热，提高了换热器的换热效果。因此，本发明的换热器的磨损大幅降低，设备运行的维护成本减小，设备运行可靠性增加，使用寿命延长。

以上对本发明做了详尽的描述，但本发明不限于上述的实施例。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种管板式换热器，其包括壳体（1）、具有流体入口（20）的管箱（2）、管板（3）、换热管管束，其特征在于：所述的管箱（2）包括与所述的壳体（1）的一端部相连接的连接段（21）、一端形成所述流体入口（20）的弯管段（22）、将所述弯管段（22）的另一端与所述连接段（21）连通的变径段（23），所述变径段（23）的内径沿所述流体的流动方向逐渐变大，所述的换热器还包括直立设置在所述连接段（21）内的整流板（4）。

2.根据权利要求1所述的管板式换热器，其特征在于：所述的整流板（4）直立设置在所述变径段（23）与所述的连接段（21）的交界处。

3.根据权利要求1所述的管板式换热器，其特征在于：所述的换热器还包括安装在所述管板（3）的面向所述整流板（4）的端部上的耐磨陶瓷板（5），所述耐磨陶瓷板（5）在对应所述换热管管束的各换热管（6）处设有将所述连接段（21）与所述换热管（6）导通的导流管（7）。

4.根据权利要求3 所述的管板式换热器，其特征在于：在所述的耐磨陶瓷板（5）与所述管板（3）之间设有硅胶衬垫（8），所述的耐磨陶瓷板（5）、硅胶衬垫（8）以及管板（3）通过螺纹连接件（9）连接。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的管板式换热器，其特征在于：所述的换热器还包括能够转动地设置在所述换热管管束的各换热管（6）内的转动扰流子（10）。

6.根据权利要求5所述的管板式换热器，其特征在于：所述转动扰流子（10）包括水平设置在所述的换热管（6）内且能够绕自身轴心线转动的转轴（100）以及固定在所述转轴（100）上且沿所述转轴（100）的长度方向延伸的螺旋绕带（101）。

7.根据权利要求6所述的管板式换热器，其特征在于：所述的螺旋绕带（101）的转动轨迹与所述的换热管（6）内壁之间的间隙为0.8~1.5mm。

8.根据权利要求6所述的管板式换热器，其特征在于：所述转轴（100）和所述螺旋绕带（101）由聚四氟乙烯整体浇注而成，或者用轻质合金轧制而成。

9.根据权利要求8所述的管板式换热器，其特征在于：所述的螺旋绕带（101）的厚度为0.2~0.3mm。