一種耐高溫多管程換熱設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種耐高溫多管程換熱設(shè)備，屬于石油化工、熱能利用、過(guò)程裝備設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，用于解決高溫?fù)Q熱器管板裂紋斷裂。包括設(shè)備殼體、換熱管束、外管箱及設(shè)置1塊隔板的內(nèi)管箱，其特征是：外管箱內(nèi)設(shè)置1塊隔板，將換熱管束分隔成3管程，在外管箱一端設(shè)置管程入口，另一端沿軸向設(shè)置1組由內(nèi)管和外管組成的套管，換熱管束及外管兩端分別與外管箱及內(nèi)管箱連接，內(nèi)管的里端在內(nèi)管箱內(nèi)部、外端從外管箱穿出；或在外管箱內(nèi)平行設(shè)置2塊隔板，將換熱管束分隔成4管程，在外管箱一端設(shè)置管程入口，另一端設(shè)置管程出口。該換熱設(shè)備管板局部溫度不均勻性大幅度降低，大幅度降低管板局部熱應(yīng)力避免管板裂紋斷裂，適用于高溫介質(zhì)換熱、蒸汽發(fā)生器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種耐高溫多管程換熱設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于石油化工、熱能利用、過(guò)程裝備設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種耐高 溫多管程換熱設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 石油化工生產(chǎn)過(guò)程有很多余熱，有的裝置甚至有很多高溫余熱。如催化裂化裝 置分餾系統(tǒng)有循環(huán)油漿330°C?350°C余熱、二中循環(huán)油200°C?300°C余熱、一中循環(huán)油 160°C?200°C余熱、回?zé)捰?330°C余熱等。通常通過(guò)熱量交換或產(chǎn)生蒸汽方式回收余熱， 常用的熱交換設(shè)備為4管程浮頭式換熱器或4管程U型管換熱器。常規(guī)4管程浮頭式換熱 器是在其外管箱內(nèi)設(shè)置T字型隔板，在內(nèi)管箱設(shè)置1塊隔板，將換熱管束分隔成象限順序4 管程，管程入口和管程出口設(shè)置在相臨2個(gè)象限。催化裂化裝置循環(huán)油漿換熱器或蒸汽發(fā) 生器通常為4管程浮頭式換熱器，介質(zhì)進(jìn)口溫度350°C，出口溫度250°C，入口象限管板及 管程溫度350°C，相臨出口象限管板及管程溫度250°C，管板入口與出口象限交界處溫差為 100°C，使管板象限交界處產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，另外入口象限換熱管束和出口象限換熱管束熱 膨脹量有明顯差異，對(duì)管板入口與出口象限交界處產(chǎn)生很大剪力，在較大熱應(yīng)力及剪力作 用下天長(zhǎng)日久管板發(fā)生裂紋甚至斷裂。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種耐高溫多管程換熱設(shè)備，有效降低相臨象限管程間 介質(zhì)溫差，有效降低管板局部溫度不均勻性，避免管板裂紋斷裂。
[0004] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：包括設(shè)備殼體、換熱管束、外管 箱及設(shè)置1塊隔板的內(nèi)管箱，其特征是：夕卜管箱內(nèi)設(shè)置1塊隔板，將換熱管束分隔成3管程， 在外管箱一端設(shè)置管程入口，另一端沿軸向設(shè)置1組由內(nèi)管和外管組成的套管，換熱管束 及外管兩端分別與外管箱及內(nèi)管箱連接，內(nèi)管的里端在內(nèi)管箱內(nèi)部、外端從外管箱穿出；或 在外管箱內(nèi)平行設(shè)置2塊隔板，將換熱管束分隔成4管程，在外管箱一端設(shè)置管程入口，另 一端設(shè)置管程出口；或在外管箱內(nèi)設(shè)置+字隔板，將外管箱分隔成四個(gè)象限，同時(shí)將換熱管 束分隔成4管程，在外管箱的I象限設(shè)置管程入口、III象限設(shè)置管程出口，設(shè)置圓形或矩 形通道將II象限與IV象限連通。
[0005] 進(jìn)一步，還可以在換熱管內(nèi)設(shè)置內(nèi)插物，還可以在換熱管外側(cè)或/和內(nèi)側(cè)設(shè)置縱 向翅片或釘頭。
[0006] 進(jìn)一步，換熱管束采用弓形折流板或雙弓形折流板或螺旋折流板或折流桿支撐導(dǎo) 向。
[0007] 進(jìn)一步，采用圓筒式殼體或釜式殼體，臥式布置或立式布置。
[0008] 本實(shí)用新型創(chuàng)新點(diǎn)和積極效果：
[0009] 本實(shí)用新型創(chuàng)新點(diǎn)是：外管箱內(nèi)設(shè)置1塊隔板，將換熱管束分隔成3管程，在外管 箱一端設(shè)置管程入口，另一端沿軸向設(shè)置1組由內(nèi)管和外管組成的套管，換熱管束及外管 兩端分別與外管箱及內(nèi)管箱連接，內(nèi)管的里端在內(nèi)管箱內(nèi)部、外端從外管箱穿出；或在外管 箱內(nèi)平行設(shè)置2塊隔板，將換熱管束分隔成4管程，在外管箱一端設(shè)置管程入口，另一端設(shè) 置管程出口；或在外管箱內(nèi)設(shè)置+字隔板，將外管箱分隔成四個(gè)象限，同時(shí)將換熱管束分隔 成4管程，在外管箱的I象限設(shè)置管程入口、III象限設(shè)置管程出口，設(shè)置圓形或矩形通道 將II象限與IV象限連通。
[0010] 本實(shí)用新型積極效果是：避免了管程入口象限與管程出口象限相臨，換熱設(shè)備管 板局部溫度不均勻性大幅度降低，大幅度降低管板局部熱應(yīng)力避免管板裂紋斷裂。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是一種耐高溫多管程換熱設(shè)備的示意圖。
[0012] 1A-水汽出口，2-除氧水進(jìn)口，3-外管箱隔板，4-設(shè)備殼體，5-內(nèi)管箱，6-內(nèi)管箱 隔板，7-內(nèi)管，8-外管箱，9-管程入口，10-換熱管束，11-外管，12-折流桿。
[0013] 圖2是另一種耐高溫多管程換熱設(shè)備的示意圖。
[0014] 1-蒸汽出口，2-除氧水進(jìn)口，3A-外管箱上隔板，3B-外管箱下隔板，4A-釜式設(shè) 備殼體，5-內(nèi)管箱，6-內(nèi)管箱隔板，7A-管程出口，8-外管箱，9-管程入口，10-換熱管束， 12-折流桿，13-液位計(jì)，14-汽水分離段。
[0015] 圖3是另一種耐高溫多管程換熱設(shè)備的示意圖。
[0016] 1A-水汽出口，2-除氧水進(jìn)口，3C-外管箱+字隔板，4-設(shè)備殼體，5-內(nèi)管箱，6-內(nèi) 管箱隔板，7A-管程出口，8-外管箱，9-管程入口，10-換熱管束，12-折流桿，15-連通管。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 見(jiàn)圖1，是3管程換熱設(shè)備應(yīng)用于催化裂化裝置循環(huán)油漿臥式蒸汽發(fā)生器，換熱管 束10水平設(shè)置在設(shè)備殼體4內(nèi)部，同時(shí)在下部設(shè)置一根由內(nèi)管7和外管11組成的套管，換 熱管束10及外管11兩端分別與外管箱8、內(nèi)管箱5連接；在外管箱8上部設(shè)置1塊外管箱 隔板3,在內(nèi)管箱5中部設(shè)置1塊內(nèi)管箱隔板6,外管箱8上端設(shè)置管程入口 9,內(nèi)管7的里 端在內(nèi)管箱5內(nèi)部、外端從外管箱8穿出。換熱管束10間設(shè)置數(shù)排折流桿12,設(shè)備殼體4 下部設(shè)有2個(gè)除氧水進(jìn)口 2,頂部設(shè)有4個(gè)水汽出口 1A。
[0018] 見(jiàn)圖2,是4管程換熱設(shè)備應(yīng)用于催化裂化裝置循環(huán)油漿釜式蒸汽發(fā)生器，換熱管 束10水平設(shè)置在釜式設(shè)備殼體4A內(nèi)部。換熱管束10兩端分別與外管箱8、內(nèi)管箱5連接， 在外管箱8內(nèi)上部水平設(shè)置外管箱上隔板3A、下部水平設(shè)置外管箱下隔板3B，在內(nèi)管箱5 內(nèi)中部水平設(shè)置1塊內(nèi)管箱隔板6,外管箱8上端設(shè)置管程入口 9,下端設(shè)置管程出口 7A，換 熱管束10間設(shè)置數(shù)排折流桿12。釜式設(shè)備殼體4A上部是蒸汽空間，設(shè)有除氧水進(jìn)口 2、液 位計(jì)13,釜式設(shè)備殼體4A頂部與汽水分離段14連接，汽水分離段14頂部設(shè)有蒸汽出口 1。
[0019] 見(jiàn)圖3,是4管程換熱設(shè)備應(yīng)用于催化裂化裝置循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生器，換熱管束10 水平設(shè)置在設(shè)備殼體4內(nèi)部。換熱管束10兩端分別與外管箱8、內(nèi)管箱5連接，內(nèi)管箱5有 內(nèi)管箱隔板6,外管箱8設(shè)置+字隔板及連通管15,連通管15連通II象限與IV象限空間， 外管箱81象限設(shè)有管程入口 9、III象限設(shè)有管程出口 7A。換熱管束10間設(shè)置數(shù)排折流 桿12,設(shè)備殼體4下部設(shè)有2個(gè)除氧水進(jìn)口 2,頂部設(shè)有4個(gè)水汽出口 1A。
[0020] 參見(jiàn)圖1，?350°C高溫循環(huán)油漿從管程入口 9進(jìn)入外管箱8內(nèi)，經(jīng)外管箱隔板3 上部空間進(jìn)入1管程，溫度降到?316°C進(jìn)入內(nèi)管箱5內(nèi)管箱隔板6的上部空間，然后折流 進(jìn)入2管程，溫度降到?283°C進(jìn)入外管箱8外管箱隔板3的下部空間，然后再轉(zhuǎn)入3管程 (包括套管的夾層），溫度降到?250°C進(jìn)入內(nèi)管箱5內(nèi)管箱隔板6的下部空間，最后從內(nèi)管 7排出。除氧水從除氧水進(jìn)口 2進(jìn)入，向上流動(dòng)經(jīng)換熱管束10與高溫循環(huán)油漿換熱使部分 除氧水汽化，汽水混合物繼續(xù)向上流動(dòng)最后從水汽出口 1A排出。換熱設(shè)備管板相臨管程區(qū) 域間最大溫差67°C，比常規(guī)4管程換熱設(shè)備管板區(qū)域間最大溫差降低33%。
[0021] 參見(jiàn)圖2,?350°C高溫循環(huán)油漿從管程入口 9進(jìn)入外管箱8內(nèi)，經(jīng)外管箱上隔板 3A上部空間進(jìn)入1管程，溫度降到?325°C進(jìn)入內(nèi)管箱5內(nèi)管箱隔板6的上部空間，然后折 流進(jìn)入2管程，溫度降到?300°C進(jìn)入外管箱上隔板3A與外管箱下隔板3B中間空間，然后 再轉(zhuǎn)入3管程，溫度降到?275°C進(jìn)入內(nèi)管箱5內(nèi)管箱隔板6的下部空間，然后折流進(jìn)入4 管程，溫度降到?250°C進(jìn)入外管箱下隔板3B下部空間，最后從管程出口 7A排出。除氧水 從除氧水進(jìn)口 2進(jìn)入，除氧水經(jīng)換熱管束10與高溫循環(huán)油漿換熱使部分除氧水汽化，汽泡 向上流動(dòng)脫離水面進(jìn)入上部空間進(jìn)行汽水沉降分離，然后蒸汽進(jìn)入頂部汽水分離段14進(jìn) 一步脫水后從蒸汽出口 1排出。換熱設(shè)備管板相臨管程區(qū)域間最大溫差只有50°C，比常規(guī) 4管程換熱設(shè)備管板區(qū)域間最大溫差降低50%。
[0022] 參見(jiàn)圖3,?350°C高溫循環(huán)油漿從管程入口 9進(jìn)入，從外管箱81象限進(jìn)入1管 程，溫度降到?325°C進(jìn)入內(nèi)管箱5內(nèi)管箱隔板6的上部空間，然后折流進(jìn)入2管程，溫度降 到?300°C進(jìn)入外管箱II象限空間，然后通過(guò)連通管15進(jìn)入IV象限空間、進(jìn)入3管程，溫 度降到?275°C進(jìn)入內(nèi)管箱5內(nèi)管箱隔板6的下部空間，然后折流進(jìn)入4管程，溫度降到? 250°C進(jìn)入III象限空間，最后從管程出口 7A排出。除氧水從除氧水進(jìn)口 2進(jìn)入，向上流動(dòng) 經(jīng)換熱管束10與高溫循環(huán)油漿換熱使部分除氧水汽化，汽水混合物繼續(xù)向上流動(dòng)最后從 水汽出口 1A排出。
【權(quán)利要求】
1. 一種耐高溫多管程換熱設(shè)備，包括設(shè)備殼體、換熱管束、外管箱及設(shè)置1塊隔板的內(nèi) 管箱，其特征是：外管箱內(nèi)設(shè)置1塊隔板，將換熱管束分隔成3管程，在外管箱一端設(shè)置管 程入口，另一端沿軸向設(shè)置1組由內(nèi)管和外管組成的套管，換熱管束及外管兩端分別與外 管箱及內(nèi)管箱連接，內(nèi)管的里端在內(nèi)管箱內(nèi)部、外端從外管箱穿出；或在外管箱內(nèi)平行設(shè)置 2塊隔板，將換熱管束分隔成4管程，在外管箱一端設(shè)置管程入口，另一端設(shè)置管程出口；或 在外管箱內(nèi)設(shè)置+字隔板，將外管箱分隔成四個(gè)象限，同時(shí)將換熱管束分隔成4管程，在外 管箱的I象限設(shè)置管程入口、III象限設(shè)置管程出口，設(shè)置圓形或矩形通道將II象限與IV 象限連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫多管程換熱設(shè)備，其特征是：還可以在換熱管內(nèi)設(shè)置 內(nèi)插物，還可以在換熱管外側(cè)或/和內(nèi)側(cè)設(shè)置縱向翅片或釘頭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫多管程換熱設(shè)備，其特征是：換熱管束采用弓形折流 板或雙弓形折流板或螺旋折流板或折流桿支撐導(dǎo)向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫多管程換熱設(shè)備，其特征是：采用圓筒式殼體或釜式 殼體，臥式布置或立式布置。
【文檔編號(hào)】F28D7/00GK203869555SQ201420318188
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】劉英聚 申請(qǐng)人:劉英聚