CN211651335U - 一种带过热装置的中间介质换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带过热装置的中间介质换热器，包括壳体，顶部开设出口；管板，两所述管板分别设置在所述壳体的两端；第一换热管束，分布在所述壳体的内底部，并固定在两所述管板之间；上挡板，分布在所述壳体的内顶部，并与所述壳体以及管板的内壁密封连接，所述上挡板上开设有第一开口；下挡板，位于所述上挡板的下方，并与所述壳体以及管板的内壁密封连接，所述下挡板上开设第二开口，所述下挡板和所述上挡板之间构成蒸汽流道；折流板，多个所述折流板至少设置在所述上挡板的第一开口和下挡板的第二开口之间的蒸汽流道内，第二换热管束，穿过多个所述折流板并固定在两所述管板之间。

Description

一种带过热装置的中间介质换热器

技术领域

本实用新型涉及一种带过热装置的中间介质换热器，属于换热器技术领域，可应用于液化天然气冷能发电***，特别是应用于液化天然气领域的液化天然气换热器。

背景技术

常规丙烷蒸发器，如图1所示，热介质通入换热管中对管外液态丙烷进行加热，丙烷蒸发为饱和丙烷气。饱和态丙烷气经丙烷蒸发器的出口向下一级设备运动，由于饱和丙烷气是由液态丙烷蒸发而来，所以丙烷气可能会将部分液态丙烷以液滴的形式夹带出蒸发器，但在化工***中往往由于蒸发器后端设备的工艺需要，蒸发器出口的丙烷气体不能有液体夹带，液体夹带可能会对后续设备的安全运行造成重大的安全隐患。

消除液体夹带的工艺保障手段主要有过热法和物理法，过热法即将蒸发器中夹带有液体丙烷的饱和丙烷气继续加热，使夹带液体也能够受热蒸发为气体，常规的实施方法为在蒸发器后端加设过热器；物理法的原理主要是通过调节液滴重力与液滴上升时产生的阻力相平衡，采用降低液滴流速等方式来降低液滴上升时产生的阻力，从而使重力大于阻力，液滴重新下落到蒸发器内，物理法的常规实施方法就是在蒸发器的壳体1内的上部给予丙烷气体足够的气液分离空间，在壳体1内的下部布置换热管，换热管固定在管板2上。

然而，上述方法存在诸多弊端，一、只在壳体1的下部的管板2上固定设置换热管，当壳体1内压力较大的时候，会使得壳体1以及管板2受力不均匀，影响设备的使用寿命，增加设备的制造成本。二、液态丙烷受热产生的丙烷蒸汽直接出设备，物理法可能无法完全去除丙烷蒸汽中夹带的小直径液滴，从而影响下级设备运行。三、需要在设备外部配置额外的过热器才能达到过热气体的目的。过热器通过改变气体的流动形式来提高换热效率，但是配置额外的过热器就不能利用原蒸发器的管板2、筒体等零件，需要额外的零件，虽然单独的过热器需要的换热面积小，换热管少，但额外的零件会使得在换热器上配置过热器的方案的经济性变差，同时额外的设备占有额外的空间，额外的引管增加丙烷介质的压降。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种带过热装置的中间介质换热器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，一种带过热装置的中间介质换热器，包括：

壳体，顶部开设出口；

管板，两所述管板分别设置在所述壳体的两端；

第一换热管束，分布在所述壳体的内底部，并固定在两所述管板之间；

上挡板，分布在所述壳体的内顶部，并与所述壳体以及管板的内壁密封连接，所述上挡板上开设有第一开口；

下挡板，位于所述上挡板的下方，并与所述壳体以及管板的内壁密封连接，所述下挡板上开设第二开口，所述下挡板和所述上挡板之间构成蒸汽流道；

折流板，多个所述折流板至少设置在所述上挡板的第一开口和下挡板的第二开口之间的蒸汽流道内，

第二换热管束，穿过多个所述折流板并固定在两所述管板之间。

进一步地，多个所述折流板垂直蒸汽流动方向地设置在所述上挡板的第一开口和下挡板的第二开口之间的蒸汽流道内，且沿蒸汽流动方向呈上下交错布置。

进一步地，所述出口靠近所述第二换热管束的上游端设置，所述第一开口设置在所述出口的正下方，所述第二开口靠近所述第二换热管束的下游端设置。

进一步地，所述出口设置在所述壳体的顶部中心位置，所述第一开口设置在所述出口的正下方，所述第二开口包括设置在所述下挡板的两端的两敞口。

进一步地，相邻两所述折流板之间的间距为所述壳体的直径的90％。

进一步地，所述第一换热管束和第二换热管束均由多根平行设置的换热管组成，所述第一换热管束内的换热管根数大于所述第二换热管束内的换热管根数，所述换热管的两端分别伸出对应侧的所述管板。

进一步地，所述第一换热管束和第二换热管束内流过热介质。

进一步地，所述壳体的内底部放置有中间介质，所述中间介质为液态丙烷。

本实用新型采用以上技术方案，其具有如下优点：本实用新型的上挡板、下挡板、折流板和第二换热管束构成设置在壳体的内顶部的过热装置，使得换热器内的中间介质充分过热，避免夹带有液滴的蒸汽进入下一级设备中，换热器和过热装置集成于一体，无需在换热器外部配置过热器，能够减少设备投资成本。第一换热管束和过热装置对应分布在壳体的上下部，并固定在两管板之间，使得管板的上下部分的受力能够平衡，换热器的结构更加合理。

附图说明

图1是丙烷蒸发器的结构示意图；

图2是本实用新型的整体结构示意图；

图3是本实用新型的左视结构示意图；

图4是本实用新型折流板的结构示意图；

图中，1、壳体；2、管板；3、第一换热管束；4、上挡板；5、下挡板；6、折流板；7、第二换热管束。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

如图2、图3所示，本实用新型提供的一种带过热装置的中间介质换热器，包括壳体1、管板2、第一换热管束3、上挡板4、下挡板5、折流板6和第二换热管束7；壳体1的顶部开设出口；两管板2分别设置在壳体1的两端；第一换热管束3分布在壳体1的内底部，并固定在两管板2之间；上挡板4分布在壳体1的内顶部，并与壳体1以及管板2的内壁密封连接，上挡板4上开设有第一开口；下挡板5位于上挡板 4的下方，并与壳体1以及管板2的内壁密封连接，下挡板5上开设第二开口；上挡板4和下挡板5之间构成蒸汽流道，多个折流板6至少设置在上挡板4的第一开口和下挡板5的第二开口之间的蒸汽流道内，第二换热管束7穿过多个折流板6并固定在两管板2之间。

在一个优选实施例中，多个折流板6垂直蒸汽流动方向地设置在上挡板4的第一开口和下挡板5的第二开口之间的蒸汽流道内，且沿蒸汽流动方向呈上下交错布置，使得蒸汽在蒸汽流道内呈波浪形流动，很好地增加蒸汽在蒸汽流道内的流动路径，使得蒸汽与第二换热管束充分换热，得到过热中间介质。

在一个优选实施例中，出口靠近第二换热管束7的上游端设置，第一开口设置在出口的正下方，第二开口靠近第二换热管束7的下游端设置。

在一个优选实施例中，出口设置在壳体1的顶部中心位置，第一开口设置在出口的正下方，第二开口包括设置在下挡板5的两端的两敞口；相对于单侧进气，从下档板5两端的敞口进气，既能够保证丙烷蒸汽充分过热，同时压力降相对单侧进气方式可减少50％。

在一个优选实施例中，相邻两折流板6之间的间距为壳体1的直径的90％，这样可以降低相邻两折流板之间的蒸汽的气流速度，进而减小蒸汽沿流动路径流动时的压降。

在一个优选实施例中，第一换热管束3和第二换热管束7均由多根平行设置的换热管组成，第一换热管束3内的换热管根数大于第二换热管束7内的换热管根数，换热管的两端分别伸出对应侧的管板2。

在一个优选实施例中，第一换热管束3和第二换热管束7内流过热介质，如海水。

在一个优选实施例中，壳体1的内底部放置有中间介质，中间介质可为液态丙烷。

本实用新型的工作原理如下：

热介质进入第一换热管束3，加热壳体1内的液态丙烷产生丙烷蒸汽，此时的丙烷蒸汽中含有少量液滴，夹带有液滴的丙烷蒸汽自下挡板5的第二开口进入蒸汽通道内，流经多个折流板6进行多次折流，增加丙烷蒸汽在蒸汽流道内的流动路径，使得夹带有液滴的丙烷蒸汽与第二换热管束7内的热介质充分换热，使得丙烷蒸汽中夹带的液滴全部汽化，变成过热的丙烷气经上挡板4的第一开口、壳体1的出口进入下一级设备，可通过调节进入第二换热管束7中的热介质流量的方式和种类控制出口的温度。本实用新型中的上挡板4、下挡板5、折流板6和第二换热管束7构成设置在壳体 1的内顶部的过热装置，能够保证丙烷蒸汽充分过热，无需在换热器的外部配置过热器，能够减少设备投资；第一换热管束3和过热装置设置在壳体1的上下部，并固定在两管板2之间，使得管板2的上下部分的受力能够平衡，第一换热管束7中的每根换热管均穿过所有折流板6，使得折流板6间形成的窗口区没有不被支撑的换热管，折流板6对换热管良好的支撑性降低了换热管振动的可能性，从而使得折流板6与折流板6间的距离加大也不会出现换热管振动的可能，换热器的结构更加合理，管板2 的计算厚度可减小15％。

实施例1

换热器的壳体1直径2800mm，长度11000mm。壳体1设计压力为2.03MPa，设计温度-60/60℃。在壳体1的内底部布设4081根换热管，构成第一换热管束3，换热管规格

壳体1的内顶部布设353根换热管，构成第二换热管束7，353根换热管自上而下分为5排，5排换热管均穿过全部折流板6，折流板6之间形成的窗口区没有不被支撑的换热管，折流板6对换热管良好的支撑性降低了换热管振动的可能性，从而使得折流板6与折流板6间的距离加大也不会出现换热管振动的可能，相邻两折流板6之间的间距为壳体1的直径的90％，这样可以降低相邻两折流板之间的蒸汽的气流速度，进而减小蒸汽沿流动路径流动时的压降；换热管规格

通过计算管板2厚度为150mm，相比于常规的换热器管板2的壁厚减少了15％。

换热器内盛有液态丙烷，压力为381KPa,温度-7℃，海水作为热介质，压力225KPa,温度10℃，进入换热管中。出口的丙烷气体的温度3℃，高于381KPa下的丙烷饱和温度，并且不含有液滴。

设备出口的丙烷蒸汽的压力为379KPa，对比壳体内的压力381KPa，过热装置的压力损失为2KPa。

本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于，包括：

壳体(1)，顶部开设出口；

管板(2)，两所述管板(2)分别设置在所述壳体(1)的两端；

第一换热管束(3)，分布在所述壳体(1)的内底部，并固定在两所述管板(2)之间；

上挡板(4)，分布在所述壳体(1)的内顶部，并与所述壳体(1)以及管板(2)的内壁密封连接，所述上挡板(4)上开设有第一开口；

下挡板(5)，位于所述上挡板(4)的下方，并与所述壳体(1)以及管板(2)的内壁密封连接，所述下挡板(5)上开设第二开口，所述下挡板(5)和所述上挡板(4)之间构成蒸汽流道；

折流板(6)，多个所述折流板(6)至少设置在所述上挡板(4)的第一开口和下挡板(5)的第二开口之间的蒸汽流道内，

第二换热管束(7)，穿过多个所述折流板(6)并固定在两所述管板(2)之间。

2.如权利要求1所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

多个所述折流板(6)垂直蒸汽流动方向地设置在所述上挡板(4)的第一开口和下挡板(5)的第二开口之间的蒸汽流道内，且沿蒸汽流动方向呈上下交错布置。

3.如权利要求1或2所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

所述出口靠近所述第二换热管束(7)的上游端设置，所述第一开口设置在所述出口的正下方，所述第二开口靠近所述第二换热管束(7)的下游端设置。

4.如权利要求1或2所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

所述出口设置在所述壳体(1)的顶部中心位置，所述第一开口设置在所述出口的正下方，所述第二开口包括设置在所述下挡板(5)的两端的两敞口。

5.如权利要求1或2所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

相邻两所述折流板(6)之间的间距为所述壳体(1)的直径的90％。

6.如权利要求1或2所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

所述第一换热管束(3)和第二换热管束(7)均由多根平行设置的换热管组成，所述第一换热管束(3)内的换热管根数大于所述第二换热管束(7)内的换热管根数，所述换热管的两端分别伸出对应侧的所述管板(2)。

7.如权利要求1所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

所述第一换热管束(3)和第二换热管束(7)内流过热介质。

8.如权利要求1所述的一种带过热装置的中间介质换热器，其特征在于：

所述壳体(1)的内底部放置有中间介质，所述中间介质为液态丙烷。

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