CN106197064B - 换热管以及具有该换热管的换热器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种换热管以及包括该换热管的换热器。所述换热管包括：汽水混合物套管，其具有一个封闭的盲端，并设置有汽水混合物出口；和给水内管，套设在所述汽水混合物套管中，其一端从所述汽水混合物套管伸出，并且在伸出所述汽水混合物套管的部分上形成有给水入口，另一端形成给水出口并且与所述汽水混合物套管的盲端相距一定间隔，其中，所述换热管还包括排污管，该排污管套设在所述给水内管中，具有位于所述间隔中的吸污端和在汽水混合物套管外部从所述给水内管中伸出的排污端。该换热管中的排污管设置在给水内管中，使得能够消除由于排污管带来的流体偏流，从而消除由此产生的设备震动，提高了换热管的可靠性和使用寿命。

Description

换热管以及具有该换热管的换热器

技术领域

本发明涉及传热技术领域的热交换装置，具体地涉及一种具有瞬时排污功能的换热管以及包括该换热管的换热器。

背景技术

在流化床催化反应装置中，催化剂在反应器和再生器之间循环；失活的催化剂在再生器中烧焦再生，再生后的催化剂循环回反应器，典型的如重油催化裂化装置。催化剂在再生器中的烧焦反应要放出大量的热量，为控制再生器温度，需要设置换热器(又称催化剂冷却器或粉体冷却器)的方式取出热量，以维持***热平衡，保证工艺操作的平稳进行。同时，换热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽，成为催化裂化装置中的一项重要节能措施。换热器由于取热量大，操作灵便，在工业上的应用十分广泛。现有的换热器的换热管有多种型式，如翅片管、钉头管、光管及其组合管等，存在的问题是：换热管无法有效排除水升温换热过程中产生的含垢污水，导致换热管端部及内壁结垢，降低传热效果，严重的导致换热管局部过热爆管失效，特别在水质异常时。

现有技术中还提出一种自排污换热管及自排污高效换热器，其通过在汽水混合物流道内设置排污管来实现自动排污功能。但在实际的生产应用中，由于其排污管设计在汽水混合物流道内，所以使得汽水混合物在流道内发生偏流，易诱发设备产生震动，在导致换热效率下降的同时排污管及其附件表面也非常容易产生水垢。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述缺陷或不足，本发明提供了一种有助于改善排污功能的换热管。

根据本发明的一个方面，提供一种换热管，其可以包括：汽水混合物套管，其具有一个封闭的盲端，并设置有汽水混合物出口；和给水内管，套设在所述汽水混合物套管中，其一端从所述汽水混合物套管伸出，并且在伸出所述汽水混合物套管的部分上形成有给水入口，另一端形成给水出口并且与所述汽水混合物套管的盲端相距一定间隔，其中，所述换热管还包括排污管，该排污管套设在所述给水内管中，具有位于所述间隔中的吸污端和在汽水混合物套管外部从所述给水内管中伸出的排污端。

优选地，所述排污管的排污端可以设置有排污阀，用于控制排污管的通断。更优选地，所述排污管的排污端还可以连接有辅助给水内管，该辅助给水内管连接至供水水源，并设置有辅助给水阀，用于控制辅助给水内管的通断。

优选地，所述排污管的截面积不大于所述给水内管的截面积的30％。

优选地，所述排污管的吸污端可以设置有污垢破碎特征，用于在固体污垢通过吸污端进入排污管时使污垢碎裂。可选地，所述污垢破碎特征可以包括由开孔、锯齿形边缘和梳齿形边缘构成的组中的一个或多个。

可选地，所述排污管的排污端可以从给水内管的所述一端伸出，或从所述给水内管的侧壁伸出。

可选地，所述汽水混合物套管的所述盲端的相反端是封闭的，并且所述汽水混合物出口设置在汽水混合物套管的侧壁上。可选地，所述汽水混合物套管的所述盲端的相反端是开放的，形成所述汽水混合物出口。

可选地，所述给水内管的所述一端是封闭的，并且所述给水入口设置在给水内管的侧壁上。可选地，所述给水内管的所述一端是开放的，形成所述给水入口。

根据本发明另一个方面，提供了一种换热器，其包括：壳体，其具有用于被取热物质的进口和出口；和

管束，其包括被***所述壳体的多个换热管，其中，所述多个换热管中的至少一个为如上所述的换热管。

在本发明实施例的换热管以及具有这种换热管的换热器中，排污管设置在给水内管中，使得能够消除由于排污管带来的流体偏流，从而消除由此产生的设备震动，提高了换热管的可靠性和使用寿命。

附图说明

通过参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1为根据本发明的实施例1的换热管的结构示意图；

图2为根据本发明的实施例2的换热管的结构示意图；

图3为根据本发明的实施例3的换热管的结构示意图；

图4为根据本发明的实施例4的换热管的结构示意图；

图5为根据本发明的实施例5的换热管的结构示意图；

图6A～6E为根据本发明实施例的换热管的吸污端的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的换热器的结构示意图。

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。

图1为根据本发明的实施例1的换热管10的结构示意图。如图1所示，换热管10为由汽水混合物套管11和位于汽水混合物套管内的给水内管12构成的具有独立水-汽回路的传热单元的封闭式结构，其包括：汽水混合物套管11、给水内管12和排污管13。

汽水混合物套管11具有一个封闭的盲端11a，并设置有汽水混合物出口11b。汽水混合物套管11的盲端11a的相反端是封闭的，并且汽水混合物出口11b设置在汽水混合物套管11的侧壁上。可选地，汽水混合物套管11的盲端11a的相反端是开放的，形成所述汽水混合物出口11b。

给水内管12套设在汽水混合物套管11中，其一端从汽水混合物套管11伸出，并且在伸出汽水混合物套管11的部分上形成有给水入口12b，另一端形成给水出口12a并且与汽水混合物套管11的盲端11a相距一定间隔。在图1所示示例中，给水内管12的从汽水混合物套管11伸出的一端是开放的，形成给水入口12b。

根据本发明实施例，排污管13套设在给水内管12中，具有位于所述间隔中的吸污端13a和在汽水混合物套管11外部从给水内管12中伸出的排污端13b。在图1所示示例中，排污管13的排污端13b可以从汽水混合物套管11外部的给水内管12的侧壁伸出。

在正常换热工作中，排污管13的排污端13b是被关闭的，水从给水入口12b进入给水内管12，从给水出口12a一端排出，进入给水内管12与汽水混合物套管11之间的环形通道中，此时水经由汽水混合物套管11的管壁与外部发生换热，吸收热量转化为汽水混合物，最后汽水混合物从汽水混合物出口11b排出。

在需要排污时，打开排污管13的排污端13b。此时由于换热管40内与环境大气之间存在很大的压力差，在该压力作用下，可以将换热管40内的污垢瞬时排出管外。具体而言，汽水混合物夹杂着污垢从排污管13的吸污端13a涌入，并经由排污管13从排污端13b迅速地被排出。此后关闭排污端13b结束排污。可以看到，整个排污工作非常迅速地完成。

由于排污管13设置在给水内管12中，因此在换热管10的整体构造中没有引入不对称或不平衡的因素，从而能够显著抑制排污工作时换热管乃至换热器的震动，提高了设备的可靠性和使用寿命。

另外，由于换热管10的换热较为集中于汽水混合物套管11的盲端11a的部位，所以这个位置上的污垢沉积最为严重。根据本发明实施例，排污管13的吸污端13a设置在给水内管12与汽水混合物套管11的盲端11a之间的间隔中，有利于提高排污效率、改善排污效果。

排污管13设置在给水内管12内，占据了给水内管12一定的内部空间，相比于同样的给水内管内径的给水内管12，其供水量会有所减少。优选地，排污管13的截面积可以设置为不大于给水内管12的截面积的30％，以便于污垢顺利地排出而不影响给水内管12内部的供水量。应当理解的是，排污管13的截面积大小不限于本实施例中规定的尺寸，可以根据实际使用情况而定。

尽管图1所示的换热管10中，给水内管12的给水入口12b设置在给水内管12的端部，但是本发明在这方面并不受限制。例如，如图2所示，给水入口也可以设置在端部之外的其他部位。

图2为根据本发明的实施例2的换热管20的结构示意图。

换热管20的结构与前述实施例1中的换热管10基本相同，不同之处在于，换热管20的给水内管22的从汽水混合物套管21伸出的一端是封闭的，而给水入口22b设置在给水内管22的侧壁上。如图2所示，排污管23的排污端23b从给水内管22封闭的一端伸出，水从该给水内管22的侧壁上的给水入口22b进入给水内管22，从给水出口22a一端排出至其与汽水混合物套管21的盲端21a的间隔中，由位于此间隔中的吸污端23a吸出换热管10中的污垢，并将污垢从位于给水内管22的封闭的一端伸出的排污端23b排出，如图2所示。

图3为根据本发明的实施例3的换热管的结构示意图。换热管30的结构与前述实施例2中的换热管20基本相同，不同之处在于，换热管30的排污管33的排污端33b可以设置有排污阀34，用于控制排污管33的通断，如图3所示。应当理解的是，前述实施例1中的换热管10的排污管13的排污端13b也可以设置有排污阀，以便于在需要的时候随时控制排污管13的通断，此处不再赘述。

应该理解的是，在本发明中，换热管本身并不限于是否包括排污阀34。例如，使用者可以在将换热管安装至换热器时，为该换热器的换热管的排污管中的每一个、一部分或者全部设置一个排污阀，以实现所期望的排污控制。

图4为根据本发明的实施例4的换热管40的结构示意图。换热管40的结构与前述实施例3中的换热管30的结构类似，不同之处在于，换热管40的排污管43的伸出给水内管42的部分也可以通过三通接头形成两个分路，一路形成为排污端43b用于排污，该排污端43可以设置有排污阀44；另一路连接有辅助给水内管45，该辅助给水内管45连接至供水水源。该辅助给水内管45可以通过连接至与给水内管42相通的管道而连接至供水水源，也可以通过其他管道连接至供水水源。所述辅助给水内管可以例如单独设置有辅助给水阀46，用于控制辅助给水内管45的通断，如图4所示。

换热管40正常工作时，关闭排污阀44，而辅助给水阀46根据设计的需要可以打开或关闭。由于排污管43设置在给水内管42内，占据了给水内管42一定的内部空间，正常工作时辅助给水阀46常开，从辅助给水内管45处持续补水，水源可与给水内管42一致，这样可弥补排污管43占据给水内管42的空间、在同样的给水内管内径下引起给水内管42水量减少的情况。

换热管40需要排污时，关闭辅助给水阀46，打开排污阀44，由于换热管40内与环境大气之间存在很大的压力差，在该压力作用下，可以将换热管40内的污垢瞬时排出管外，排污完成后，关闭排污阀44，打开辅助给水阀46，送入新鲜水，通过逆向清洗排污管43的内部流道可以防止排污管43的内部流道和吸污端43a堵塞。

图5为根据本发明的实施例5的换热管50的结构示意图。换热管50的结构与前述实施例1中的换热管10的结构类似，不同之处在于，换热管50的排污管53的出口管处也可以通过三通接头形成两个分路，一路设置有排污端53b和排污阀54用于排污；另一路可以连接有辅助给水内管55，该辅助给水内管55连接至供水水源，并设置有辅助给水阀56，用于控制辅助给水内管55的通断。

换热管50在正常工作和排污时的工作原理与实施例4中的换热管40相同，此处不再赘述。

下面结合附图进一步介绍根据本发明实施例的换热管的吸污端的结构。

图6A～6E为根据本发明实施例的换热管的吸污端的结构示意图。为进一步提高排污效果，排污管的吸污端可以设置有污垢破碎特征，用于在固体污垢通过吸污端进入排污管时使污垢碎裂。所述污垢破碎特征可以包括由开孔、锯齿形边缘和梳齿形边缘构成的组中的一个或多个。

如图6A所示，排污管63A的吸污端63a上可以设置有多个规则的圆孔，固体污垢通过吸污端63a的多个圆孔进入排污管63A时，圆孔的边缘可以使污垢碎裂，从而顺利从排污管63A中排出，提高了排污效果。

如图6B所示，排污管63B的吸污端63b上可以设置有不规则的异形孔，例如，可以为十字形孔，如图中视图A所示。固体污垢通过吸污端63b的十字形孔进入排污管63B时，十字形孔的边缘可以使污垢碎裂。

如图6C所示，在排污管63C的吸污端63c的外部可以附加一个具有锯齿形边缘的套筒。固体污垢通过吸污端63c的锯齿形边缘进入排污管63C时，锯齿形边缘可以使污垢碎裂。

如图6D所示，在排污管63D的吸污端63d的外部也可以附加一个具有梳齿形边缘的套筒。梳齿形边缘比图6C中的锯齿形边缘多了一些破碎污垢的齿形，可以具有更好的碎污效果。

如图6E所示，在排污管63E的吸污端63e的外部附加的梳齿形边缘的套筒的圆周面上可以设置有多个通孔，这些通孔的锐边和套筒的梳齿形边缘可以一起破碎污垢，结合了前述几种吸污端的优点，从而更有利于从排污管中排出污垢。

上述吸污端的几种结构形式，旨在说明吸污端的结构，但本发明不限于这几种结构形式。污垢破碎特征可以采用任何其他适合的构造。

以下参照图7介绍根据本发明实施例的、应用了上述换热管的换热器100。如图7所示，换热器100，包括壳体110和管束120。

壳体110具有用于被取热物质的进口111和出口112，管束120包括被***壳体110的多个换热管，其中，多个换热管中的至少一个为如上所述的具有瞬时排污功能的换热管。

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 (12)

1.一种换热管，包括：

汽水混合物套管，其具有一个封闭的盲端，并设置有汽水混合物出口；和

给水内管，套设在所述汽水混合物套管中，其一端从所述汽水混合物套管伸出，并且在伸出所述汽水混合物套管的部分上形成有给水入口，另一端形成给水出口并且与所述汽水混合物套管的盲端相距一定间隔，

其中，所述换热管还包括排污管，该排污管套设在所述给水内管中，具有位于所述间隔中的吸污端和在汽水混合物套管外部从所述给水内管中伸出的排污端。

2.如权利要求1所述的换热管，其中，所述排污管的排污端设置有排污阀，用于控制排污管的通断。

3.如权利要求2所述的换热管，其中，所述排污管的排污端还连接有辅助给水内管，该辅助给水内管连接至供水水源，并设置有辅助给水阀，用于控制辅助给水内管的通断。

4.如权利要求3所述的换热管，其中，所述排污管的截面积不大于所述给水内管的截面积的30%。

5.如权利要求1-4中任一项所述的换热管，其中，所述排污管的吸污端设置有污垢破碎特征，用于在固体污垢通过吸污端进入排污管时使污垢碎裂。

6.如权利要求5所述的换热管，其中，所述污垢破碎特征包括由开孔、锯齿形边缘和梳齿形边缘构成的组中的一个或多个。

7.如权利要求1所述的换热管，其中，所述排污管的排污端从给水内管的所述一端伸出，或从所述给水内管的侧壁伸出。

8.如权利要求7所述的换热管，其中，所述汽水混合物套管的所述盲端的相反端是封闭的，并且所述汽水混合物出口设置在汽水混合物套管的侧壁上。

9.如权利要求7所述的换热管，其中，所述汽水混合物套管的所述盲端的相反端是开放的，形成所述汽水混合物出口。

10.如权利要求7所述的换热管，其中，所述给水内管的所述一端是封闭的，并且所述给水入口设置在给水内管的侧壁上。

11.如权利要求7所述的换热管，其中，所述给水内管的所述一端是开放的，形成所述给水入口。

12.一种换热器，包括：

壳体，其具有用于被取热物质的进口和出口；和

管束，其包括被***所述壳体的多个换热管，其中，所述多个换热管中的至少一个为如权利要求1-11任一项所述的换热管。