CN209246743U - 一种双套管急冷换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大型急冷换热设备技术领域，具体涉及一种双套管急冷换热器，包括换热内管和入口保护装置，入口保护装置包括保护套管和弹性隔热垫圈，保护套管的出口端朝前抵住换热内管入口端，弹性隔热垫圈被夹紧在保护套管和换热内管的入口端之间。由于保护套管与换热内管通过弹性隔热垫圈隔开，保护套管与换热内管不是一个整体，保护套管上热量不会传递到换热内管上，从而有效的降低了换热内管入口端位置的局部过热现象，降低了热应力，并且弹性隔热垫圈有一定的弹性形变，则靠近入口端侧的换热内管就可以向入口端侧进行相对自由的膨胀，从而有效调节并降低换热内管由于管身温度不均，膨胀量不一致而产生的内应力，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，延长了急冷换热器的使用寿命，提高生产效率。

Description

一种双套管急冷换热器

技术领域

本实用新型涉及大型急冷换热设备技术领域，具体涉及一种双套管急冷换热器。

背景技术

在石油炼制与化工、煤化工等领域，急冷换热器是指一种工艺性非常强的关键设备。急冷换热器主要承担两个任务:其一是将800℃左右的高温工艺介质迅速冷却至二次反应温度以下，减少烯烃损失；其二是尽可能多地回收工艺介质的高位热能，产生12MPa左右的高压蒸汽。

目前急冷过程大量采用双套管换热器。双套管换热器主要包括换热内管，换热外管和入口保护装置。一般高温工艺介质通过入口端流过内管，从出口端流出内管。冷却介质通过换热内管与换热外管之间的间隙流过，冷却介质包围整个换热内管，且流动方向与高温工艺介质流动方向相反。从而能够很好的冷却换热内管里流过的高温工艺介质，同时加热换热内管与换热外管之间的冷却介质，回收热量。

在煤化工领域运行的双管板换热器，高温工艺介质经过换热内管时，除了夹带部分固体颗粒对内管内壁进行冲刷外，同时也会在换热内管上产生一个不均匀的温度场，不均匀的温度场引起的热变形量不同。温度越高变形量越大。在双套管换热器运行的过程中，靠近高温工艺介质的入口端，内管的温度高，远离入口端侧的温度低。

在现有的技术中为了很好的保护靠近入口端的换热内管，防止过渡冲刷和产生局部过热现象，从而降低换热内管的使用寿命，一般在内管入口端侧加一个入口保护装置。入口保护装置一般包括两部分，一部分是第一管段，***换热内管中，第一管段外壁与换热内管内壁紧贴，另一部分是第二管段，伸出换热内管入口端。

当高温工艺介质经过第一管段后，第一管段上会产生一个温度场。由于第一管段与内管内壁紧贴，第一管段上的温度会传递到内管壁。同时入口保护装置通过第一管段与第二管段连接的延伸凸台与内管端部直接进行连接。在高温工艺介质经过第二管段后，也会在第二管段上会产生一个温度场，这样温度也会传递到内管端部。上述的两个温度场的温度传递会使内管端部产生局部应力，降低换热套管的使用寿命，缩短换热器的运行周期。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种低应力且寿命增加的双套管急冷换热器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种双套管急冷换热器，包括换热内管和入口保护装置，其特征在于：所述入口保护装置包括保护套管和弹性隔热垫圈，所述保护套管的出口端朝前抵住所述换热内管的入口端，所述弹性隔热垫圈被夹紧在所述保护套管的出口端和换热内管的入口端之间。

其中，所述保护套管的底部朝向管外延伸有凸台，所述凸台卡在换热内管的入口端。

其中，所述保护套管的底部设有卡住所述换热内管的外壁的台阶，所述台阶用于容纳所述弹性隔热垫圈。

其中，所述保护套管的入口端为喇叭状。

其中，还包括入口管腔体，所述保护套管的入口端伸入所述入口管腔体内，所述入口管腔体内设有用于将高温工艺介质进行均匀分配的流体均配装置。

其中，所述入口管腔体的内壁设有耐高温、耐磨损的保温层。

其中，所述换热内管沿其长度方向设有用于实时检测管壁厚的壁厚检测装置。

其中，所述换热内管的内壁设有防高温冲蚀的耐磨涂层。

本实用新型的有益效果：本实用新型的双套管急冷换热器，弹性隔热垫圈被夹紧在保护套管的出口端和换热内管的入口端之间，当高温工艺气体经过有一定长度的保护套管进入换热内管时，会使保护套管上温度升高，换热内管的靠近入口端的部位温度高，膨胀量大，换热内管的远离入口端的部位温度低，膨胀量小。由于保护套管与换热内管通过弹性隔热垫圈隔开，保护套管与换热内管不是一个整体，保护套管上热量不会传递到换热内管上，从而有效的降低了换热内管入口端位置的局部过热现象，降低了热应力，并且弹性隔热垫圈有一定的弹性形变，则换热内管的靠近入口端的部位就可以向入口端方向膨胀，从而有效调节并降低换热内管由于管身温度不均，膨胀量不一致而产生的内应力，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，延长了急冷换热器的使用寿命，提高生产效率。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的双套管急冷换热器的结构示意图。

图2为本实用新型的换热套管和入口保护装置配合的结构示意图。

图3为图2中A的局部放大图。

图1至图3中包括：

入口管腔体1，上集流管2，换热内管3，换热外管4，入口保护装置5，保护套管50，弹性隔热垫圈51，台阶52，凸台53，耐火浇注料6，陶瓷纤维7，流体均配装置8，下集流管9，出口管腔体10，流出孔101，流入孔11，上联腔体12，下联腔体13，支撑装置14。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的一种双套管急冷换热器的具体实施方式，该实施例的急冷换热器主要应用在煤化工油气的急冷。如图1所示，双套管急冷换热器的结构从上到下依次包括入口管腔体1，上集流管2、换热套管、下集流管9和出口管腔体10，其中，如图2所示，换热套管由换热内管3和换热外管4组成，换热内管3内置于换热外管4之间，换热内管3与换热外管4之间的换热空腔连通上集流管2和下集流管9，冷却介质从下集流管9经换热空腔流入上集流管2，进而对换热内管3的高温工艺介质进行急冷。上集流管2的两端均设有上联腔体12，下集流管9的两端均设有下联腔体13，冷却介质经下联腔体13进入下集流管9，在换热空腔热交换后，经上集流管2进入上联腔体12。

如图1所示，本实施例的双套管急冷换热器，入口管腔体1的底部焊接于上集流管2，出口管腔体10的上端部焊接于下集流管9，为保护位于上集流管2与下集流管9之间的换热套管，也为使得整个换热器更加稳定和牢固，上集流管2与下集流管9之间还设有位于换热套管外的支撑装置14。

如图1-图3所示，换热内管3入口端设有入口保护装置5，入口保护装置5包括保护套管50和弹性隔热垫圈51，保护套管50的入口端为喇叭状，便于高温工艺气体的进入。保护套管50的出口端能够朝前(在图中方向为向下)抵住换热内管3的入口端，弹性隔热垫圈51被夹紧在保护套管50的出口端和换热内管3的入口端之间，当高温工艺气体经过有一定长度的保护套管50进入换热内管3时，会在保护套管50上产生温度，离入口端近的换热内管3侧温度高，膨胀量大，离入口端远的换热内管3侧温度低，膨胀量小。由于保护套管50与换热内管3通过弹性隔热垫圈51隔开，保护套管50与换热内管3不是一个整体，保护套管50上热量不会传递到换热内管3上，从而有效的降低了换热内管3入口端位置的局部过热现象，降低了热应力，并且弹性隔热垫圈51有一定的弹性形变，则靠近入口端侧的换热内管3就可以向入口端侧进行相对自由的膨胀，从而有效调节并降低换热内管3由于管身温度不均，膨胀量不一致而产生的内应力，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，延长了急冷换热器的使用寿命，提高生产效率。

保护套管50的底部内侧设有能够容纳弹性隔热垫圈51的台阶52，该台阶52为环形的凹台阶52，台阶52能够卡住换热内管3的外壁，对保护套管50进行定位，使得保护套管 50不***到换热内管3中，防止入口保护装置5在高温工艺介质的冲击下向下移动或者向一边侧歪。

保护套管50的底部朝向管外延伸的凸台53，凸台53能够卡设在换热内管3的入口端面处。凸台53对入口保护装置5***换热内管3的深度进行限位，防止入口保护装置5在高温工艺介质的冲击下向下移动或者向一边侧歪。

且相邻两个保护套管50之间的区域填充有耐火浇注料6，耐火浇注料6不仅能将保护套管50进行固定和保护，还能够完全遮盖住换热内管3的入口端，这样能够完全避免高温工艺介质与换热内管3的入口端直接接触，进而可有效避免换热套管产生局部过热现象，防止烧坏换热套管，进而能够有效延长急冷换热器的运行周期，提高生产效率。当然耐火浇注料6也能够固定保护套管50，进而防止入口保护装置5的侧歪。

相邻两个换热内管3之间与上集流管2所围成的区域填充有陶瓷纤维7，陶瓷纤维7具有隔热、绝热的性能，这样陶瓷纤维7将经耐火浇注料6传过来的热量与上集流管2和换热内管3隔绝起来，这也能够进一步防止换热套管产生局部过热现象。

保护套管50伸入入口管腔体1内，入口管腔体1的侧壁还设有与传输管线连接的流入孔11，出口管腔体10的侧壁还设有流出孔101，高温工艺介质经流入孔11进入入口管腔体1，进而经入口保护装置5流入换热内管3，热交换后，工艺介质进入出口管腔体10经流出孔101流出。

入口管腔体1内设有用于将高温工艺介质进行均匀分配的流体均配装置8。高温工艺介质经流体均配装置8后均匀地流入每个入口保护装置5的保护套管50，进而均匀地流入每根换热内管3，这样能够有效避免工艺介质产生中间流速高、周边流速低的缺陷，使得全部换热套管的结焦速度和磨损速度保持在基本相等的水平，这样急冷换热器才能够长时间地持续运行，进而才能满足长周期运行的需求。

换热内管3沿其管长度方向设有用于实时检测壁厚的壁厚检测装置，在热交换过程中，能够实时检测到换热内管3的壁厚，进而了解换热内管3的结焦速度和磨损速度的相对性。进而实时调整高温工艺介质和冷却介质的流量和流速，能够有效防止换热内管3的磨穿或者堵塞，使得急冷换热管能够长周期运行。

流体均配装置8为格栅状设置，且流体均配装置8为平铺设置，这样能够达到更好的防冲效果，也能迅速使高温工艺介质均匀化。流体均配装置8可以为单层，也可以为上下重叠或稍微错开的双层。

为达到更好的均匀化效果，流体均配装置8为双层结构。流体均配装置8由多块支撑钢板和多根钢杆组成，每块支撑钢板均设有上下两个固定孔，钢杆穿在每块支撑钢板相应的固定孔中。根据高温工艺介质的流量，通过流体力学可计算流体均配装置8的大小，以及格栅状流体均配装置8的空格的大小，以达到更好的均匀分配效果。

入口管腔体1的内壁设有耐高温、耐磨损的保温层，防止高温工艺介质对入口管腔体1 的墙壁造成损伤。

为增强换热内管3的耐磨性能，换热内管3的内壁设有防高温冲蚀的耐磨涂层，尤其是在距换热内管3的入口端2m内区域，这也对防止换热内管3产生局部过热起到一定的作用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种双套管急冷换热器，包括换热内管和入口保护装置，其特征在于：所述入口保护装置包括保护套管和弹性隔热垫圈，所述保护套管的出口端朝前抵住所述换热内管的入口端，所述弹性隔热垫圈被夹紧在所述保护套管的出口端和换热内管的入口端之间。

2.根据权利要求1所述的双套管急冷换热器，其特征在于：所述保护套管的底部朝向管外延伸有凸台，所述凸台卡在换热内管的入口端。

3.根据权利要求1所述的双套管急冷换热器，其特征在于：所述保护套管的底部设有卡住所述换热内管的外壁的台阶，所述台阶用于容纳所述弹性隔热垫圈。

4.根据权利要求1所述的双套管急冷换热器，其特征在于：所述保护套管的入口端为喇叭状。

5.根据权利要求1-4任一项所述的双套管急冷换热器，其特征在于：还包括入口管腔体，所述保护套管的入口端伸入所述入口管腔体内，所述入口管腔体内设有用于将高温工艺介质进行均匀分配的流体均配装置。

6.根据权利要求5所述的双套管急冷换热器，其特征在于：所述入口管腔体的内壁设有耐高温、耐磨损的保温层。

7.根据权利要求1所述的双套管急冷换热器，其特征在于：所述换热内管沿其长度方向设有用于实时检测管壁厚的壁厚检测装置。

8.根据权利要求1所述的双套管急冷换热器，其特征在于：所述换热内管的内壁设有防高温冲蚀的耐磨涂层。