[發(fā)明專利]用于調(diào)控寬功率范圍的管束式換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980134812.2
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN102150003A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·耶克勒;K·D·羅森皮勒
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾斯通技術(shù)有限公司
• 主分類號: F28F27/02
• 分類號: F28F27/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 俞海舟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于調(diào)控寬功率范圍的管束式換熱器。

背景技術(shù)

為了冷卻介質(zhì)流、特別是為了冷卻許多工藝設(shè)備(例如制取煤氣設(shè)備、熱裂解和催化性裂解設(shè)備、蒸汽改良設(shè)備等)中的氣體，通常都采用換熱器尤其是管束式換熱器(冷卻器)，在這種換熱器中的待冷卻的介質(zhì)流都流過直的受熱面管子，同時熱的介質(zhì)流所含有的熱量便經(jīng)過管壁而傳輸給包圍著這些管子的冷卻介質(zhì)。

這種換熱器或管束式換熱器的主要作用，如上所述，是在兩種介質(zhì)之間傳輸熱量，其中從一種介質(zhì)(熱的介質(zhì))輸出一定的熱量，向另一種介質(zhì)(冷卻介質(zhì))輸送相應(yīng)的熱量。已知被傳輸?shù)臒崃恐嗌偃Q于換熱器的大小、兩種介質(zhì)的傳熱系數(shù)以及兩種介質(zhì)之間的溫度差。在單相介質(zhì)的情況下，介質(zhì)溫度隨著熱量的輸入或熱量的輸出而改變。在此情況下，關(guān)于換熱器的設(shè)備長度的溫度曲線近似于一個指數(shù)函數(shù)。

管束式換熱器通常包含：大量的受熱面管子；一個包繞著這些受熱面管子并形成一個外套空間的高壓外套；兩個管板，在這兩個管板之間設(shè)置了受熱面管子。一種介質(zhì)流過換熱器的管子入口管，然后流過受熱面管子和換熱器的管子出口室。第二種介質(zhì)經(jīng)過一個接管流入到換熱器的外套空間中，多次地繞流各個受熱面管子，然后經(jīng)過一個第二接管而從換熱器流出去。

這兩種介質(zhì)在換熱器即管束式換熱器中可以在換熱器的同一軸向(順流)上流動，或者其中一種介質(zhì)以與另一種介質(zhì)相反的方向(逆流)在換熱器中流動。在逆流和順流情況下，這兩種介質(zhì)的熱交換的溫度曲線是不同的，因而導(dǎo)致在兩種介質(zhì)之間的不同大小的平均對數(shù)溫度差。因此，在兩種介質(zhì)之間的所傳遞的熱量對兩種布置方式(即逆流轉(zhuǎn)換或順流布置方式)是大小不同的。

換熱器或管束式換熱器的功率可能隨著管束式換熱器的運行時間的推移由于臟污(受熱面管子內(nèi)的沉積物或臟物)或其它影響而發(fā)生變化，這就導(dǎo)致需要一種調(diào)控措施。同時往往還需要使待傳遞的熱量或介質(zhì)排出溫度適配于所希望的運行負(fù)荷。為了調(diào)控介質(zhì)排出溫度，從而調(diào)控管束式換熱器的熱功率，往往使用一種旁通調(diào)控裝置，該調(diào)控裝置由一個旁通導(dǎo)管和一個三通混合閥(即一個受調(diào)控的三通閥)組成。在此，介質(zhì)流的一部分在導(dǎo)入到管束式換熱器中之前，先從主流中分出，并圍繞管束式換熱器加以引導(dǎo)即加以旁通。一種介質(zhì)的所減小的流量減少熱傳導(dǎo)，從而經(jīng)過所改變了的介質(zhì)排出溫度而影響到平均的對數(shù)溫差。利用這種旁通裝置可達到的調(diào)控范圍或調(diào)控干預(yù)則是相當(dāng)小的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種配有旁通系統(tǒng)的管束式換熱器，在此可避免前述的各種缺點，即在這種換熱器中介質(zhì)的出口溫度和待傳遞的熱量可以在一個很寬的范圍內(nèi)進行調(diào)控。

上述任務(wù)針對管束式換熱器是通過權(quán)利要求1中的總體特征加以解決的。

本發(fā)明的一些有利的發(fā)展見各從屬權(quán)利要求中所述。

通過本發(fā)明的解決方案，提供一種管束式換熱器，其優(yōu)點如下：提供一種具有寬調(diào)控范圍的管束式換熱器，從而可在廢熱區(qū)段的冷端上更好地調(diào)控管束式換熱器。

根據(jù)一項有利的發(fā)展，就冷卻介質(zhì)流而言，可調(diào)控地設(shè)計的三通閥被設(shè)置在管束式換熱器的排出側(cè)。這種裝置的優(yōu)點在于能夠精確調(diào)控介質(zhì)排出溫度。根據(jù)另一項有利的發(fā)展，除了一種受調(diào)控的三通閥之外，還設(shè)計了另外的三通閥作為換向閥。利用作為換向閥設(shè)計的三通閥，全部的冷卻介質(zhì)流便可按照規(guī)定被導(dǎo)入到外套空間的前端或后端，或從外套空間的前端或后端被導(dǎo)引出來，從而可實現(xiàn)在外套空間中冷卻介質(zhì)相對于第一介質(zhì)流的順流或逆流。

有利的是，將作為換向閥設(shè)計的三通閥就冷卻介質(zhì)流而言設(shè)置在管束式換熱器的輸入側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的一項有利發(fā)展，除了受調(diào)控的三通閥之外，所述另外的三通閥也是受調(diào)控的三通閥。在此情況下，可按調(diào)控技術(shù)加以控制，讓兩個三通閥中的某一個作為換向閥工作。

特別有利的是，在旁通導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置流量測量裝置。利用該流量測量裝置，可最精確地測出旁通導(dǎo)管內(nèi)的分流量，從而作為調(diào)節(jié)參數(shù)對調(diào)控過程和受調(diào)控的三通閥產(chǎn)生影響。

有利的是，在高壓外套的后端上的接管和/或在高壓外套的前端上的接管沿著管束式換熱器的縱軸線L方向觀察分別處于持平。這樣，在冷卻介質(zhì)的一個分流的旁通情況下，在流過外套空間時獲得短的行程。

此外，本發(fā)明的一項有利的發(fā)展提出：就一個垂直于管束換熱器的縱軸線L的平面E而言，在高壓外套的后端上的接管和/或在高壓外套前端上的接管分別相互之間以一個任意角度處于此平面上。這樣，就可減小冷卻介質(zhì)流的待被旁通的分流的阻力或壓力損失，或者將之保持在很小的程度上。

附圖說明

下面將參照附圖和說明對本發(fā)明的一些實施例做詳細(xì)說明。

附圖表示：