CN1786645A - 紧凑式内循环流化床换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及换热器，其可用于石油，化工，能源等工业领域的传热使用。该换热器为立式，其基本结构与普通立式换热器一致，由上、下管箱、换热管束及壳体组成，其特征是在上管箱内装置有水力旋流器，同时配有螺旋通道和导流板，换热管出口连接到螺旋通道入口端，而螺旋通道出口端与导流板入口端相连，同时导流板出口端则连接到水力旋流器的筒体部分。下管箱设置有均布板，均布板下有伞形挡板。中心沉沙管安装部位从水力旋流器下出口一直到伞形挡板上方附近。整个换热器由平盖和下封头密封，并由悬挂式支座支撑。其不仅能强化传热，而且其结构紧凑，稳定性好。

Description

紧凑式内循环流化床换热器
技术领域
本发明提供一种新型的紧凑式内循环流化床换热器。该换热器不仅能强化传热，而且其结构紧凑，稳定性好。可用于石油，化工，能源等工业领域的传热使用。
背景技术
传统的流化床换热器其结构组成主要包括进口段、出口段、换热管束及壳体四部分。换热器进口段由液体进口段和固体颗粒分布段组成。固体分布板位于进口管和颗粒流化段之间。液体和固体颗粒混合流化后进入换热管束与热介质发生能量交换，最终由出口端排出。该结构的缺点在于难于实现固体颗粒的正常循环。于是开发了一种循环流化床换热器，从上管箱流出的流体和固体颗粒经旋液分离器后实现固液分离，固体颗粒经循环管返回到下管箱中再次循环使用。这种结构组成也存在不足之处，主要是结构的不对称性，易带来操作的不稳定和颗粒夹带的问题。同时，由于旋液分离器装置在换热器外部而发生循环，带来了能量损失。从经济成本上看，这种换热器流程复杂，体积庞大，成本较高。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的缺点，提供一种结构尺寸紧凑，换热效率高，操作稳定性好的流化床换热器。该结构可解决原有装置运行工况窄、操作不稳定以及热量损失的缺点，合理布置上管板和下管板的位置，水力旋流器、导流板、螺旋通道以及均布板等结构首次组合应用有效地提高了运行的稳定性和能量的利用率，伞形挡板则有效改善了颗粒夹带的问题，因而扩大了换热器的运行工况范围。
该换热器为立式，其基本结构与普通立式换热器一致，由上、下管箱、换热管束及壳体组成，其特征是在上管箱内装置有水力旋流器，同时配有螺旋通道和导流板，换热管出口连接到螺旋通道入口端，而螺旋通道出口端与导流板入口端相连，同时导流板出口端则连接到水力旋流器的筒体部分。下管箱设置有均布板，均布板下有伞形挡板。中心沉沙管安装部位从水力旋流器下出口一直到伞形挡板上方附近。流体经均布板与固体颗粒充分混合流化后进入换热管，充分换热的液固两相流经螺旋通道预旋后由水力旋流器分离，固体颗粒沿中心沉沙管沉降到下管箱中循环使用，液体则由顶部出口排出。整个换热器由平盖和下封头密封，并由悬挂式支座支撑。
本发明的优点是：在结构布置方面，考虑到外置式液固分离器的特点，将液固分离器改为内置式的水力旋流器，因而减少了能量损耗；同时也使整体设备变得紧凑起来，提高了换热器在运行过程中的稳定性，伞形挡板则改善了颗粒夹带的问题。液固分离器采用水力旋流器，循环使用固体颗粒，经济又环保。
附图说明
图1为本发明的外形结构示意图。
图2为本发明的剖视示意图
1、流体出口  2、平盖  3、上管箱  4、热介质进口  5、悬挂式支座6、排液管  7、下管箱  8、下封头  9、流体入口  10、固体颗粒进口处  11、热介质出口  12、壳体  13、上排气口  14、导流板  15、螺旋通道  16、水力旋流器  17、上管板  18、中心沉沙管  19、折流板  20、下管板21、均布板  22、伞形挡板  23、换热管
具体实现方式
下面结合结构示意图进一步对这种换热器进行描述。
在换热器的底部，流体从流体入口(9)进入由下向上流动，热介质从热介质进口(4)进入换热器壳体(12)，固体颗粒则由固体颗粒进口处(10)进入。流体经均布板(21)与固体颗粒充分混合，使众多的固体颗粒保持稳定的流化状态后，进入换热管(23)内。流动的固体颗粒一方面对换热器管内壁起到冲刷洗垢作用。另一方面不断地破坏边界层，使流体在较低流速下也能保持湍流，大大的强化了传热速率，而且与壁面接触的颗粒向湍流层传递能量，相当于形成一个流动的传递扩展表面，有利于传热。上管箱(3)内采用水力旋流器(16)将液固混合物分离，水力旋流器筒体部分焊接导流板(14)。充分换热的液固混合物在上管板(17)附近流出换热管，先进入螺型通道(15)进行预旋，使液固混合物具有一定动能，之后经导流板进入水力旋流器内。液固混合物进入水力旋流器内后，固体颗粒动能几乎不变，速度也不变，但随着旋流器半径的减少，其角速度增大，离心力也随之增大，因而在离心力场的作用实现液固分离。较大固体颗粒在离心力的作用下形成外旋涡，流向水力旋流器的壁面，并向下流。经过中心沉砂管(18)流回换热器的下管箱(7)内，循环使用。固液分离后的液相经上部溢流管流体出口(1)后流出换热器。换热后的热介质则由下管板(20)附近的热介质出口(11)流出壳体，所产生的冷凝液则经折流板(19)并最终由排液管(6)排出。另外中心沉沙管下部设有伞形挡板(22)，以防止颗粒向上运动，从而避免了颗粒夹带的问题。整个换热器由平盖(2)和下封头(8)密封，并由悬挂式支座(5)支撑。

Claims (2)

1.紧凑式内循环流化床换热器，其结构为立式换热器，主要由上(3)、下(7)管箱、换热管束(23)及壳体(12)组成，其特征是在上管箱内装置有水力旋流器(16)，同时配有螺旋通道(15)和导流板(14)，换热管出口连接到螺旋通道入口端，而螺旋通道出口端与导流板入口端相连，同时导流板出口端则连接到水力旋流器的筒体部分；下管箱设置有均布板(21)，均布板下有伞形挡板(22)；中心沉沙管(18)安装部位从水力旋流器下出口一直到伞形挡板上方附近。
2.根据权利要求1所述的紧凑式内循环流化床换热器，由平盖(2)和下封头(8)密封，并由悬挂式支座(5)支撑。
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Assignor: Jiangsu Polytechnic University

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Denomination of invention: Heat exchanger with compacting internal circulating fluidized bed

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Record date: 2009.5.14

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