[發(fā)明專利]一種具有U形管束防振裝置的管殼式換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110275643.3
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102393159A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳孫藝
• 申請（專利權(quán)）人: 茂名重力石化機械制造有限公司
• 主分類號: F28F9/013
• 分類號: F28F9/013;F28D7/06
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 曾琦;雷利平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及裝備工程中的管殼式換熱器技術(shù)，特別是涉及用于石油化工、煤炭化工、化肥工業(yè)、空調(diào)制冷、電力設(shè)施的熱交換專用的一種具有U形管束防振裝置的管殼式換熱器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，管殼式換熱器是應(yīng)用最為廣泛的一種熱交換器，管殼式換熱器又稱為列管式換熱器或者列管式冷凝器，廣泛應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等領(lǐng)域中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”熱交換的對流傳熱，以及蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。

現(xiàn)有技術(shù)中的管殼式換熱器通常的結(jié)構(gòu)如圖1所示，一般是由管束2、管殼3、管箱4等主要構(gòu)件組成，其中，管束2是管殼式換熱器的核心構(gòu)件，管束2通常由換熱管1、支持板（或者折流板）和管板組成，成排的換熱管1通過支持板（或者折流板）支承，其兩端穿進管板的管孔中，并與管板相連接，從而保證接頭的密封性和強度。通過管束2與管箱4的隔板的組合，可以將換熱管1分成幾個流程，以便介質(zhì)在換熱管1內(nèi)來回流動，從而能夠延長換熱流程，增加換熱時間，充分地與管外的殼程介質(zhì)換熱。

當換熱管1管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為冷介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強制對流的煙氣時，則構(gòu)成加熱爐方式；當換熱管1管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為熱介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強制對流的空氣時，則構(gòu)成冷卻器方式；加熱爐方式和冷卻器方式均為熱交換器的一種熱交換方式。這種管殼式換熱器的制造工藝較為成熟，安全性能也較高，是換熱設(shè)備中關(guān)鍵的能耗設(shè)備。根據(jù)間壁傳熱原理，一臺換熱設(shè)備的傳熱效率是通過傳熱能力相對較差的一側(cè)傳熱能力反映，而就目前的結(jié)構(gòu)而言，這一側(cè)往往是殼程。因此，長期以來，人們往往通過改進殼程管束折流板的結(jié)構(gòu)來改善整體換熱設(shè)備的換熱效果。

隨著社會經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，石油化工裝置的建設(shè)規(guī)模越來越大，新建換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸和處理量也越來越大，舊裝置的舊換熱器的處理能力有時也要超負荷運行，換熱器管束在強流體介質(zhì)的沖擊下發(fā)生振動，不但產(chǎn)生噪音污染環(huán)境，還磨損破壞換熱管，造成設(shè)備內(nèi)漏，從而影響化工產(chǎn)品的生產(chǎn)及質(zhì)量，甚至向外泄漏而污染環(huán)境。

另一方面，現(xiàn)有技術(shù)中在用的普通U形管束一般都很少設(shè)置防振裝置，目前在用的GB151-1999《管殼式換熱器》關(guān)于管束振動的附件E屬于參考件，設(shè)計標準中并沒有關(guān)于U形管段防振強制結(jié)構(gòu)的記載。并且，由于該標準歷經(jīng)十多年未作修訂及補充，已無法滿足工程技術(shù)的需要，如果這類U形管束的U形管段存在泡狀沸騰的工況，則對防振的要求則更加嚴格，因此，針對U形管段的振動進行分析，研究各種不同的防振措施顯得尤為重要。如：

中國發(fā)明專利申請（公開號為CN?85108586A）公開了一種“熱交換器傳熱管的防振動支撐裝置”，其技術(shù)方案為“包括插在相鄰的傳熱管列之間的長方形薄支持板，且該支持板的兩側(cè)邊緣上具有與該傳熱管相吻合的近似半圓形的缺口，插進該支持板時，是使支持板的內(nèi)、外兩面均面對著各傳熱管的外表面，且使該支持板的長度方向與各傳熱管的軸線相垂直，插到該傳熱管列之間，然后使該支持板以其長度方向的中心線為軸線轉(zhuǎn)動90°，轉(zhuǎn)動以后，支持板上得近似半圓形的缺口與各傳熱管相吻合。”上述技術(shù)方案是對管束的直管段采取的防振措施，不適用于U形管束的防振，而且傳熱管在受到振動的影響后，較易與支持板上的近似半圓形的缺口之間發(fā)生摩擦，從而影響傳熱管的使用壽命；同時安裝、組裝也較為復(fù)雜。

中國實用新型專利（授權(quán)公告號為CN?200958915Y）公開了一種“百萬等級單列高壓加熱器分段式U形管防振柵架”，其技術(shù)方案為“由隔板、上支撐板、中間支撐板、下支撐板、頂板、柵板、加強圈組成，上支撐板、中間支撐板和下支撐板兩端下面交叉，由加強圈固定，底部與隔板連接，上面均勻分開組成弧形，在上支撐板、中間支撐板、下支撐板中間的頂板上設(shè)有用于固定U形管的柵板。”上述技術(shù)方案是對U形管彎管處超過標準規(guī)定的無支撐長度部分采取分四段進行支撐，使每段管子的無支撐長度都控制在標準之內(nèi)，防止U形管發(fā)生振動，延長加熱器的運行壽命，提高機組的安全運行率。然而，該技術(shù)方案存在以下不足之處：

其一，依賴于隔板固定整體，各個部件均需與隔板進行固定連接。

其二，僅適用于彎曲半徑單一的一排U形管。

其三，用于固定U形管的柵板只有一種長度規(guī)格，而且柵板只有一端連接起來，其結(jié)構(gòu)剛性差，容易受外在因素影響于平行于管束的平面內(nèi)發(fā)生偏移，因此，一般只能在電站行業(yè)的單列式加熱器中應(yīng)用。

其四，柵板的固定方式較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)部件較多。

并且，上述提到的設(shè)置防振裝置的U形管束中，還存在如下不足之處：