[實(shí)用新型]一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320070967.8
• 申請(qǐng)日: 2013-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN203100520U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳禮昌;陳孫藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 茂名重力石化機(jī)械制造有限公司
• 主分類號(hào): F28F9/013
• 分類號(hào): F28F9/013
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 雷利平

本申請(qǐng)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尾部防振裝置的U形管束換熱器。

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(duì)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(guò)支持板（或者折流板）支承，其兩端穿進(jìn)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(qiáng)度。通過(guò)管束2與管箱4的隔板的組合，可以將換熱管1分成幾個(gè)流程，以便介質(zhì)在換熱管1內(nèi)來(lái)回流動(dòng)，從而能夠延長(zhǎng)換熱流程，增加換熱時(shí)間，充分地與管外的殼程介質(zhì)換熱。

當(dāng)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(qiáng)制對(duì)流的煙氣時(shí)，則構(gòu)成加熱爐方式；當(dāng)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(qiáng)制對(duì)流的空氣時(shí)，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(tái)換熱設(shè)備的傳熱效率是通過(guò)傳熱能力相對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)，人們往往通過(guò)改進(jìn)殼程管束折流板的結(jié)構(gòu)來(lái)改善整體換熱設(shè)備的換熱效果。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，石油化工裝置的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，新建換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸和處理量也越來(lái)越大，舊裝置的舊換熱器的處理能力有時(shí)也要超負(fù)荷運(yùn)行，換熱器管束在強(qiáng)流體介質(zhì)的沖擊下發(fā)生振動(dòng)，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。由于中國(guó)的煤資源豐富，特別是近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)煤化工得到發(fā)展，煤制氫裝置是一種工藝成熟的制氫裝置，采用煤炭或焦炭原料轉(zhuǎn)化為粗合成氣，再生產(chǎn)氫氣，是最成熟的煤氣化技術(shù)，其中的變換爐進(jìn)氣加熱器/中壓蒸汽過(guò)熱器、甲烷化調(diào)整換熱器/低壓蒸汽換熱器都是煤（焦）制氫氣項(xiàng)目中的重要設(shè)備，是一個(gè)殼程的兩端分別配一個(gè)管程共兩個(gè)管程的“一拖二”換熱器，由于設(shè)備的介質(zhì)的氣體特殊，操作壓力和溫度都非常高，殼程要同時(shí)適應(yīng)兩種管程的操作彈性，經(jīng)常性的調(diào)節(jié)以及氣體的易壓縮彈性會(huì)造成管束的振動(dòng)，所以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常特殊要求。

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(dòng)的附件E屬于參考件，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有關(guān)于U形管段防振強(qiáng)制結(jié)構(gòu)的記載。并且，由于該標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)十多年未作修訂及補(bǔ)充，已無(wú)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(duì)防振的要求則更加嚴(yán)格，因此，針對(duì)U形管段的振動(dòng)進(jìn)行分析，研究各種不同的防振措施顯得尤為重要。如：

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)（公開號(hào)為CN?85108586A）公開了一種“熱交換器傳熱管的防振動(dòng)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(zhǎng)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(jìn)該支持板時(shí)，是使支持板的內(nèi)、外兩面均面對(duì)著各傳熱管的外表面，且使該支持板的長(zhǎng)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(zhǎng)度方向的中心線為軸線轉(zhuǎn)動(dòng)90°，轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)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(dòng)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(shí)安裝、組裝也較為復(fù)雜。

中國(guó)申請(qǐng)專利（授權(quán)公告號(hào)為CN?200958915Y）公開了一種“百萬(wàn)等級(jí)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(qiáng)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(qiáng)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(duì)U形管彎管處超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的無(wú)支撐長(zhǎng)度部分采取分四段進(jìn)行支撐，使每段管子的無(wú)支撐長(zhǎng)度都控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，防止U形管發(fā)生振動(dòng)，延長(zhǎng)加熱器的運(yùn)行壽命，提高機(jī)組的安全運(yùn)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(gè)部件均需與隔板進(jìn)行固定連接。