CN105758250B - 油气换热器及适用于其的喷淋管 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种油气换热器及适用于其的喷淋管，油气换热器，包括换热板组，换热板组具有传热表面；和设置在换热板组周围的多个面板，多个面板包括相对设置的热流体进口面板和热流体出口面板，热流体进口面板上设有热流体进液口，热流体出口面板上设有热流体出液口，还包括设置于热流体进口面板内侧的防腐蚀装置，用以向传热表面喷淋防腐液。本发明提供的喷淋管的半圆柱面上分布有多个喷淋孔，用以喷射防腐液。本发明通过在油气换热气设有热流体进口面板上设置防腐蚀装置，有效地、针对性的对局部区域实现重点防腐蚀措施，改善了油气换热器防腐蚀的效果；此外，根据传热表面不同区域的腐蚀程度设置相应的喷淋管，提高换热器的使用寿命。

Description

油气换热器及适用于其的喷淋管

技术领域

本发明涉及换热器设备技术领域，尤其涉及一种油气换热器及适用于其的喷淋管。

背景技术

在石油化工领域的初、常顶冷凝***中，油气具有腐蚀性，初、常顶油气需要从150℃被冷却至90℃，设计压力通常高达2.5Mpa。该种工况中具有良好传热性能的垫片式板式换热器由于承压能力、垫片耐腐蚀性等原因已经不能胜任。由于该冷凝***中的换热器布置在塔顶，从经济角度考虑，占地面积大、体积笨重的管壳式换热器也不适用。可拆卸全焊接板式换热器兼具垫片式板式换热器的高传热效率、可拆卸清洗性能以及管壳式换热器的耐高温、高压的性能，逐渐成为石油化工领域初、常顶冷凝***中换热器的首选。

目前，可拆卸全焊接板式换热器具有换热板组、上压紧板，下端设有下压紧板，嵌套在换热板组的四个角边的四根立柱，以及多块面板，热流体经热流体进口管进入换热器容腔，冷流体通过冷流体进口管进入换热器容腔，冷热流体分别交替地流过各自的流道,并通过板片热交换而传递热量，换热结束后，冷流体从冷流体出口管排出，热流体从热流体出口管排出，进入下一道工序。

初、常顶冷凝***中换热器的热侧，油气以气态状态进入换热器容腔，在被冷却的过程中，由于油气含有Cl^-、S^2-、H⁺等离子，并且分布在传热表面，会对传热表面造成HCL-H2S-H2O腐蚀，大大降低换热器的使用寿命，同时也会减小换热器的换热效果，造成生产工艺不达标等情况。对于这类腐蚀，工业中一般采用“一脱三注”的工艺来解决，即通过脱盐、注氨、注水、注缓蚀剂等方法以抑制腐蚀的发生，加之设备不同部位使用不同材料防腐蚀，使得初、常顶冷凝***中的腐蚀大大减弱。其中,“三注”(注氨、注水、注缓蚀剂)一般都是在总管线中直接注入，氨、水、缓蚀剂均匀溶解在油气中。然而，现有的初、常顶冷凝***并非没有缺点，其中由于腐蚀往往集中发生在局部区域，所以若不能有效的、针对性的对该局部区域实行重点防腐蚀措施，则上述工艺的防腐蚀效果会大打折扣。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，做出了本发明。

一方面根据本发明，提供了一种油气换热器，包括换热板组，所述换热板组具有传热表面；和设置在所述换热板组周围的多个面板，所述多个面板包括相对设置的热流体进口面板和热流体出口面板，所述热流体进口面板上设有热流体进液口，所述热流体出口面板上设有热流体出液口，所述油气换热器还包括设置于所述热流体进口面板内侧的防腐蚀装置，用以向所述换热板组的传热表面喷淋防腐液。

根据本发明提供的油气换热器，通过在设有热流体进口面板上设置防腐蚀装置以抑制换热板组传热表面发生腐蚀，有效地、针对性的对该局部区域实现了重点防腐蚀措施，改善了油气换热器防腐蚀的效果。

另一方面根据本发明，提供了一种喷淋管，所述喷淋管的半圆柱面上分布有多个喷淋孔，用以喷射防腐液。

本发明提供的喷淋管适用于上述油气换热器，根据换热板组传热表面不同区域的腐蚀程度设置相应的喷淋管，提高换热器的使用寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明第一实施例提供的油气换热器的立体分解结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的油气换热器的热流体进口面板的内侧结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的油气换热器的热流体进口面板的外侧结构示意图；

图4为本发明第一实施例提供的用于防腐蚀装置支撑于面板上的支撑件的结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供的第一喷淋管的结构示意图；

图6为本发明第二实施例中单个斜列上的喷淋孔的径向夹角在垂直于其轴线的平面上的投影示意图；

图7为本发明第二实施例提供的第二喷淋管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一方面，本发明提供的油气换热器，包括：换热板组，换热板组具有传热表面；和设置在换热板组周围的多个面板，多个面板包括相对设置的热流体进口面板和热流体出口面板，热流体进口面板上设有热流体进液口，热流体出口面板上设有热流体出液口，其中，油气换热器还包括设置于热流体进口面板内侧的防腐蚀装置，用以向换热板组的传热表面喷淋防腐液。

如图1所示的本发明第一实施例提供的油气换热器的立体分解结构示意图，油气换热器包括一组由压制有特殊波纹的板片叠加组合而成的换热板组1，换热板组1的上端设有上压紧板2，且下端设有下压紧板8，四根立柱5嵌套于换热板组的四个角边；还包括设有热流体进液口15的热流体进口面板13和设有热流体出液口的热流体出口面板6，热流体进口面板13和热流体出口面板6相对设置，设有冷流体进液口和冷流体出液口的冷流体面板10以及与冷流体面板10相对设置的面板4。

其中，热流体进口面板13、热流体出口面板6、冷流体面板10以及面板4与立柱5、上下压紧板通过垫片3密封配合，采用螺栓紧固件连接，换热板组1与面板之间布置有折流板9，从而实现流道的多流程。

尤为突出的，油气换热器包括设置于热流体进口面板13内侧的防腐蚀装置，用以向换热板组的传热表面喷淋防腐液。

当然，油气换热器的面板数量及设置不限于图1中所示的结构，可以视具体的情况设定，满足热流体出液口以及热流体进液口设置于两块正对的面板上即可；另外，冷流体出液口和冷流体进液口也可以分别设置于两块正对的面板上。

根据该实施例提供的油气换热器，在温度较高的面板一侧，即设有热流体进液口15的热流体进口面板13(即面板热侧或者高温区域)内侧设置防腐蚀装置，用来喷淋防腐液以有效针对换热器的传热表面的腐蚀问题。

在油气换热器工作时，热流体通过热流体进液口15进入换热器容腔，冷流体通过冷流体进液口进入换热器容腔，冷热流体分别交替地流过各自的流道，并通过换热板组热交换以传递热量，热交换结束之后，冷流体从冷流体出液口排出，热流体从热流体出液口排出。即如图2所示，热流体进液管14对应于热流体进液口15，热流体出液管7对应于热流体出液口，冷流体进液管11对应于冷流体进液口，冷流体出液管12对应于冷流体出液口，其中热流体出液口、冷流体进液口、冷流体出液口在图示中均未标记示出。

参照图2，本发明的第一实施例提供的油气换热器的热流体进口面板的内侧结构示意图。结合图1和图2，作为一种可选的实施方式，防腐蚀装置包括：喷淋管17，位于热流体进口面板13的内侧，其上设置有喷淋孔，用于喷射防腐液；喷淋管与设置于热流体进口面板13上的防腐液进液口(图示未标出)相连通。

可选地，喷淋孔布置在喷淋管的面向传热表面的半圆柱面上。

可选的，喷淋管17包括第一喷淋管171和第二喷淋管172，在第一喷淋管和第二喷淋管的半圆柱面上并且在相同的单位表面积内，第一喷淋管上的喷淋孔的个数多于第二喷淋管上的喷淋孔的个数。

该实施例中，根据换热板组的传热表面的腐蚀情况，优选设置了两种喷淋孔的分布情况不同的喷淋管，喷淋孔的个数较密集的第一喷淋管171主要用于腐蚀较严重的区域，喷淋孔的个数较稀疏的第二喷淋管172主要用于腐蚀较轻的区域。当然，可以视具体的腐蚀情况而设定多款喷淋管，每款喷淋管上的喷淋孔的个数的密集程度不相同，不限于本申请提供的第一喷淋管和第二喷淋管。

一般的，在热流体进口面板上，在靠近热流体进液口的部位，传热表面的腐蚀情况较严重，而远离热流体进液口的部位，传热表面的腐蚀情况较轻；另外，由于热流体从热流体进液口流入换热板组的热流体管道中，对应的正对于热流体进液口的宽度范围内换热板组的传热表面的腐蚀情况较严重，相应的对应于热流体进液口的宽度区域以外的换热板组的传热表面的腐蚀情况较轻。当然，根据换热器的具体结构，换热板组的传热表面的腐蚀情况也会有所区别，视换热板组的传热表面的不同区域内的腐蚀情况来设置喷淋管。

可选的，在热流体进口面板上，第一喷淋管距热流体进液口的距离小于第二喷淋管距热流体进液口的距离，第一喷淋管与第二喷淋管相互连通；或，在热流体进口面板上，第一喷淋管设置于热流体进液口的上下两侧，第二喷淋管设置于热流体进液口的左右两侧，且第一喷淋管与第二喷淋管相互连通。

如图2所示，在该实施例中，热流体进液口15位于热流体进口面板13的上部，在热流体进液口15的下端水平设有多根平行的第一喷淋管171，在热流体进液口15的两侧分别设有竖直的第二喷淋管172，由于第二喷淋管172的顶端高出水平设置的第一喷淋管171，在第二喷淋管172的顶端设置盲板19，且第一喷淋管171和第二喷淋管172相互连接以形成导通的管路。

进一步地，如图4所示，防腐蚀装置还包括：支撑件20，支撑件20为空腔圆管，并且支撑件20的一端与喷淋管17背向传热表面的半圆柱面吻合连接，用以将喷淋管17支撑于热流体进口面板13的内侧，能够有效的支撑喷淋管。支撑件20的数量以及位置的确定根据喷淋管的布置而确定，并且支撑件20由加工进液管或喷淋管的剩余管件经切除或加工形成，减少用料，降低成本。

如图3所示的本发明的第一实施例提供的油气换热器的热流体进口面板的外侧结构示意图，在防腐液进液口(图示未标出)的位置，对应设有防腐液进液管18，可以将装有防腐液的装置通过管道连接至防腐液进液管以向喷淋管输送防腐液，或者例如大型针筒之类的装置，在其内注入防腐液以向喷淋管内推送入防腐液，防腐液进液管外部的设置诸如此类，但不局限与此。

根据本发明提供的油气换热器，通过在设有热流体进口面板上设置防腐蚀装置以抑制换热板组传热表面发生腐蚀，有效地、针对性的对该局部区域实现了重点防腐蚀措施，改善了油气换热器防腐蚀的效果。

另一方面，参考图5-图7，本发明还提供了一种喷淋管，特别地用于油气换热器，喷淋管的半圆柱面上分布有多个喷淋孔30，用来喷射防腐液。

作为一种可选的实施方式，喷淋管包括第一喷淋管31和第二喷淋管32，在第一喷淋管31和第二喷淋管32的半圆柱面上并且在相同的单位表面积内，第一喷淋管上的喷淋孔的个数多于第二喷淋管上的喷淋孔的个数，即第一喷淋管上喷淋孔的密度较第二喷淋管上的喷淋孔的密度密集。将该实施例中的喷淋管用于上述油气换热器中，该实施例中第一喷淋管31适合布置于第一实施例中第一喷淋管171所分布的区域，第二喷淋管32适合布置于第一实施例中第二喷淋管172所分布的区域，用来对第一实施例中的油气换热器的传热表面喷淋防腐液以防止腐蚀的发生。

参照图5，本发明第二实施例提供的第一喷淋管的结构示意图。第一喷淋管31上喷淋孔的设置较密集，为了使得经第一喷淋管喷射出来的水流能够彼此交叉，特别地用于油气换热器的防腐蚀装置中，为使易腐蚀区域内的喷淋液分布的更加均匀、覆盖更广，在第一喷淋管31上，喷淋孔30排列成沿着第一喷淋管30的轴线方向间隔开的多个斜列，每个斜列与第一喷淋管的轴线成一倾角，每个斜列上设有多个喷淋孔；并且沿第一喷淋管的轴线方向，相邻两个斜列沿第一喷淋管的轴线方向的间距小于单个斜列上首尾两个喷淋孔在第一喷淋管的轴线方向上的投影之间的距离。

在该实施例中，定义喷淋孔30的孔径为d，第一喷淋管31的内径为D，喷淋孔30的孔径d小于第一喷淋管31的内径D，以实现喷淋液在第一喷淋管里的流通以及在合理的压力下通过喷淋孔喷射至换热器的传热表面。

进一步地，该实施例中，将相邻两斜列沿第一喷淋管的轴线方向的间距定义为L；将单个斜列上的首尾两个喷淋孔在第一喷淋管的轴线方向上的投影之间的距离定义为B，且单个斜列上的每相邻两喷淋孔在第一喷淋管的轴线方向上的距离定义为A，每个斜列上的喷淋孔的数目定义为n。其中，上述长度之间满足Ax(n-1)＝B，且为了更好的实现喷淋孔在第一喷淋管表面密集分布，相邻两个斜列沿第一喷淋管的轴线方向的间距L小于单个斜列上首尾两个喷淋孔在第一喷淋管的轴线方向上的投影之间的距离B。

参照图6，优选的，每个斜列上相邻喷淋孔的径向夹角均相同，且径向夹角θ的大小为30-45°，即每个斜列上的喷淋孔均匀设置，且每个斜列上的喷淋孔的数目相同，单个斜列上的喷淋孔的数目优选为3-5个。

当图7中所示的第一喷淋管31上的每斜列的喷淋孔的个数为1个，即n＝1,B＝0时，图7所示的喷淋管上的喷淋孔的分布相较于图5所示的第一喷淋管上的喷淋孔的分布稀疏，本申请图7所示的喷淋管即可作为第二实施例提供的第二喷淋管，喷淋孔30在第二喷淋管32面向传热表面的半圆柱面上成一行排列，且喷淋孔等距间隔设置。当然，本申请提供的第二喷淋管不局限于图7所示的结构。

本发明提供的喷淋管适用于上述油气换热器，根据换热板组传热表面不同区域的腐蚀程度设置相应的喷淋管，提高油气换热器的使用寿命。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种油气换热器，包括：换热板组，所述换热板组具有传热表面；和设置在所述换热板组周围的多个面板，所述多个面板包括相对设置的热流体进口面板和热流体出口面板，所述热流体进口面板上设有热流体进液口，所述热流体出口面板上设有热流体出液口，其特征在于，所述油气换热器还包括设置于所述热流体进口面板内侧的防腐蚀装置，用以向所述换热板组的传热表面喷淋防腐液；

所述防腐蚀装置包括：喷淋管，位于所述热流体进口面板的内侧，其上设置有喷淋孔，用于喷射防腐液；所述喷淋管与设置于所述热流体进口面板上的防腐液进液口相连通；

所述喷淋孔布置在所述喷淋管的面向所述传热表面的半圆柱面上；

所述喷淋管包括第一喷淋管和第二喷淋管，在所述第一喷淋管和所述第二喷淋管的半圆柱面上并且在相同的单位表面积内，所述第一喷淋管上的喷淋孔的个数多于所述第二喷淋管上的喷淋孔的个数；

在所述热流体进口面板上，所述第一喷淋管距所述热流体进液口的距离小于所述第二喷淋管距所述热流体进液口的距离，所述第一喷淋管与所述第二喷淋管相互连通；或，

在所述热流体进口面板上，所述第一喷淋管设置于所述热流体进液口的上下两侧，所述第二喷淋管设置于所述热流体进液口的左右两侧，且所述第一喷淋管与所述第二喷淋管相互连通。

2.根据权利要求1所述的油气换热器，其特征在于，

所述防腐蚀装置还包括：支撑件，所述支撑件为空腔圆管，并且所述支撑件的一端与所述喷淋管背向所述传热表面的半圆柱面吻合连接，用以将所述喷淋管支撑于所述热流体进口面板的内侧。

3.一种用于油气换热器的喷淋管，其特征在于，所述喷淋管的半圆柱面上分布有多个喷淋孔，用以喷射防腐液；

所述喷淋管包括第一喷淋管和第二喷淋管，在所述第一喷淋管和所述第二喷淋管的半圆柱面上并且在相同的单位表面积内，所述第一喷淋管上的喷淋孔的个数多于所述第二喷淋管上的喷淋孔的个数；

在所述第一喷淋管上，所述喷淋孔排列成沿着所述第一喷淋管的轴线方向间隔开的多个斜列，每个斜列与所述第一喷淋孔的轴线成一倾角，每个斜列上设有多个喷淋孔；并且沿所述第一喷淋管的轴线方向，相邻两个斜列沿第一喷淋管的轴线方向的间距小于单个斜列上首尾两个喷淋孔在第一喷淋管的轴线方向上的投影之间的距离。

4.根据权利要求3所述的喷淋管，其特征在于，每个斜列上相邻喷淋孔的径向夹角均相同，且所述径向夹角的大小为30-45°。