[發(fā)明專利]適用于高溫氣體的列管換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410680427.0
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104359334A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 田麗煥;胡小營;柏萌;馮宏
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市化工設計院
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F9/02;F28F21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工設備技術(shù)領(lǐng)域，特別是適用于高溫氣體的列管換熱器。

背景技術(shù)

列管換熱器是目前化工生產(chǎn)中應用最廣泛的傳熱設備。列管換熱器主要由殼體、換熱管、管板和管箱等部分組成,殼體多呈圓形,內(nèi)部裝有平行管束,管束兩端固定于管板上。在列管換熱器內(nèi)進行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)流動,其行程稱為管程；一種在管外流動,其行程稱為殼程。其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑下面積較大，制造較簡單，管程清洗方便，適用介質(zhì)和操作條件較為廣泛。管束的壁面即為傳熱面，最大換熱效率可以達到14000w/m².k，可大大提高生產(chǎn)效率，單位換熱面積的金屬耗量較少，節(jié)約成本。

列管換熱器的結(jié)構(gòu)特點是在殼體中設置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進出口管直接焊在殼體上，管板外圓周直接與管箱筒節(jié)焊接或用螺栓連接，管程的進出口管直接和管箱焊在一起，管束內(nèi)根據(jù)換熱管的長度設置了若干塊折流板。見圖1。

如圖1固定管板式換熱器組成：由n個相同規(guī)格的換熱管2與兩端管板3焊接，換熱器的殼體1也與兩端管板3焊接，殼體上設有膨脹節(jié)13，換熱器殼內(nèi)設有m個相同規(guī)格的折流板7用來固定換熱管2，拉桿6和定距管8用來固定折流板7，管箱法蘭5與管箱4焊接，也與管板螺栓連接9。

但是普通列管換熱器還有不足：

1、殼體和管壁的溫差較大，殼體和管子壁溫差t≥50℃時經(jīng)計算有可能須在殼體上設置膨脹節(jié)；

2、高溫差使管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應力而損壞；

因此如何有效降低管板與管頭之間產(chǎn)生的溫差應力，解決和克服上述存在的安全隱患問題，提高設備使用壽命，降低設備造價，是目前存在的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決高溫差技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種適用于高溫氣體的列管換熱器，也就是高溫工藝氣體在固定管板式列管換熱器中管端熱防護方法，解決生產(chǎn)過程中存在的安全隱患，提高設備使用壽命，降低設備造價。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適用于高溫氣體的列管換熱器，其特征是換熱管連接的兩端為平板折邊管板，在高溫平板折邊管板處設置有管箱，管箱中設置有耐熱防護襯里層12；與爐體側(cè)相連的換熱管2內(nèi)設置有楔管15，楔管15熱端側(cè)與換熱管2之間設置有密封層14，楔管15冷端側(cè)的管壁與換熱管2內(nèi)側(cè)密切配合；換熱器的殼體1與兩端平板折邊管板10連接。

所述的耐熱防護襯里采用耐熱混凝土材料。

所述的管箱采用碳鋼材質(zhì)。

所述的平板折邊管板的折邊處彎曲直徑R值取值為折邊管板厚度2.5～4倍。

所述的保護套管是陶瓷或不銹鋼材質(zhì)。

所述的保護套管與換熱管之間設置有3mm的環(huán)隙。

說明如下：

1.高溫側(cè)殼體的熱防護

在高溫管箱中采用耐熱混凝土材料作防護襯里，管箱采用碳鋼材質(zhì)，解決碳鋼不耐高溫的問題，節(jié)省了設備造價。傳統(tǒng)換熱器管箱中，沒有襯耐熱混凝土材料。見圖2。

2.采用平板折邊管板

采用平板折邊管板比普通管板要薄，在滿足壓力條件一定的情況下，管板越薄越好，因薄管板沿板厚的溫度梯度小，自身溫差應力小。平板折邊管板同時具有撓性，無特殊加工要求，要求R值取折邊管板厚度2.5～4倍。傳統(tǒng)換熱器換熱管直接與固定管板焊接，本發(fā)明換熱管直接與平板折邊管板焊接。見圖2。

3.高溫側(cè)管段的熱防護

在高溫側(cè)管子進口端插入一段保護套管(楔管)，有利于高溫氣體直接進入浸泡在汽水混合物中的管子，從而降低了管板及其與管子連接接頭處的溫度。保護套管可以是陶瓷，也可以是不銹鋼材質(zhì)。換熱管選用普通碳鋼管。保護套管與換熱管之間要留有一定的環(huán)隙，保證環(huán)隙尺寸3mm，避免管板過熱。在保護套管與換熱管之間填充耐高溫的壓縮石棉纖維，且采取有效的固定措施。本發(fā)明比傳統(tǒng)換熱器換熱管內(nèi)增加楔管。見圖3。

采用上述方法達到減少管板與管頭之間溫差應力的效果，同時，降低設備造價，解決了設備壽命和的安全生產(chǎn)的影響的問題。更主要的是排除了安全隱患，保證換熱器的安全運行。本方法可以用在各種規(guī)模高溫(≥1000℃)工藝氣體換熱上。

附圖說明

圖1：固定管板式列管換熱器。

圖2：本發(fā)明平板折邊管板式列管換熱器。

圖3：本發(fā)明管端熱防護結(jié)構(gòu)圖。