[發明專利]一種具有熱位移補償支承機構的熱交換器

在審

• 申請號: 202010023435.3
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111121522A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 金東杰;孟東旺;馬斕擎;張焱
• 申請（專利權）人: 中核能源科技有限公司
• 主分類號: F28F9/007
• 分類號: F28F9/007;F22B37/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明涉及一種具有熱位移補償支承機構的熱交換器，也可用于蒸汽發生器，屬于熱交換器技術領域。包括殼體、內部換熱單元和多個熱位移補償支承機構，多個熱位移補償支承機構沿圓周均布在殼體內，熱位移補償支承機構由隨動支座、導向桿、碟簧組件、外筒、主支承座和彈簧形管道組成。本發明中，采用彈性碟簧支撐結構，能夠根據相連兩剛性體之間因溫差或材料線性膨脹系數不一致所產生的熱位移進行調整，避免因支座剛性限制而造成剛性體間連接處熱應力無處釋放，對設備造成破壞。本發明中的熱位移補償支承機構，設置在較低溫度區，避免了過多選擇高溫材料，增加了材料選擇范圍，降低了材料成本，并保證了熱位移補償支承機構的工作可靠性。

技術領域

本發明涉及一種具有熱位移補償支承機構的熱交換器(包括蒸汽發生器)，屬于熱交換器技術領域。

背景技術

用于熱交換器、蒸汽發生器等設備的內部結構或類似結構的支承，同時可用于補償被支承的內部結構產生的軸向熱位移。

當熱交換器、蒸汽發生器等高溫工作設備的內部構件與設備殼體固定但無法完全承擔內部構件重量時，應在內部構件上設置支承結構。由于設備裝配狀態與工作狀態溫差較大，內部構件與殼體存在溫差或材料線性膨脹系數不一致時，設備在工作狀態下會產生軸向熱位移，當熱位移無法釋放時，會產生很大的熱應力，極端情況下會導致設備破壞。

在溫度和壓力不是很高的情況下，熱交換器內部元件可通過以下兩種方法進行支承。第一種方法是使接管直接與容器殼體連接，并承受熱交換器內部元件的重量，再通過適當位置設置柔性結構吸收內部元件的熱位移；第二種方法是在內部元件上設置支承結構，以承受內部元件重量，再通過合適位置設置柔性結構吸收內部元件的熱位移。以超臨界、超超臨界蒸發器為例，內部換熱單元內部工作壓力在20MPa以上，換熱單元溫度從下到上逐漸升溫，頂部最高溫度可達700℃或更高。頂部在高溫高壓苛刻條件下工作，高溫高壓工況直接限制和影響了材料的選型和設備成本。如果采用方法1進行換熱單元支承，單獨接管已無法滿足要求，如按方法2在上部設置支承結構，支承結構應同時采用高溫材料，設備成本將十分高昂。如按方法2在內部元件下部進行換熱單元的支承，也需要在設備上部采用現有的高溫材料進行特殊柔性結構設計，增加了設計難度和材料成本。

發明內容

本發明的目的是提出一種具有熱位移補償支承機構的熱交換器，以解決已有技術中超臨界、超超臨界蒸發器內部元件或類似高溫元件的支承問題，對內部元件的熱位移加以補償，并使結構簡單、可靠而且有效。

本發明提出的具有熱位移補償支承機構的熱交換器，包括殼體、內部換熱單元和多個熱位移補償支承機構，多個熱位移補償支承機構沿圓周均布在殼體內，所述的內部換熱單元安裝在殼體的內部，殼體上部設有一次側入口和一次側出口，內部換熱單元的上部設有二次側出口；所述的熱位移補償支承機構由隨動支座、導向桿、碟簧組件、外筒、主支承座和彈簧形管道組成；彈簧形管道置于內部換熱單元的下部，彈簧形管道的一端與內部換熱單元相連通，彈簧形管道的另一端伸出殼體，成為二次側入口，彈簧形管道成為熱位移補償元件；所述的導向桿安裝在隨動支座下，導向桿和碟簧組件安裝在外筒內，碟簧組件套裝在導向桿上，外筒固定在主支承座上，隨動支座與內部換熱單元相對固定，主支承座與殼體1相對固定。

上述熱交換器還可以包括壓環，所述的壓環套裝在導向桿上，壓環置于碟簧組件的上部，導向桿的頂部從隨動支座的頂部伸出。

本發明提出的一種具有熱位移補償支承機構的熱交換器，其優點是：

1、本發明的具有熱位移補償支承機構的熱交換器中，采用彈性碟簧支撐結構，能夠根據相連兩剛性體之間因溫差或材料線性膨脹系數不一致所產生的熱位移進行調整，避免因支座剛性限制而造成剛性體間連接處熱應力無處釋放，對設備造成破壞。

2、本發明熱交換器中的熱位移補償支承機構，采用碟簧，其承載力大，組合碟簧可以吸收更大的位移，本支承結構特別適用于重型內構件的支承和熱位移補償。