專(zhuān)利名稱(chēng)：一種全串聯(lián)板殼式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種全串聯(lián)板殼式熱交換器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于板殼式熱交換器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]板殼式熱交換器是目前國(guó)際上先進(jìn)的熱交換器，具有耐壓高、換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。 隨著設(shè)備向大型化的發(fā)展，熱交換器板束在高溫下的熱膨脹量也隨之增加，導(dǎo)致板片薄弱部位出現(xiàn)彎折、焊縫開(kāi)裂、甚至板片出現(xiàn)被撕裂的現(xiàn)象。究其因，板束沿筒體縱向布置，在縱向由于板束的尺寸長(zhǎng)，在高溫下產(chǎn)生的膨脹變形量很大。由于結(jié)構(gòu)所限，在制造過(guò)程中板束的兩端只能被焊接固定在筒體內(nèi)，這樣板束的兩端就受固定約束，因而會(huì)產(chǎn)生極大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致板殼式熱交換器失效。上述是制約板殼式熱交換器大型化的結(jié)構(gòu)瓶頸性問(wèn)題， 因而傳統(tǒng)的板殼式熱交換器很難向大型化發(fā)展。為了提高板殼式換熱器的換熱能力，對(duì)多臺(tái)板殼式熱交換器進(jìn)行簡(jiǎn)單的串聯(lián)聯(lián)結(jié)，這樣做似乎能提高其換能力，但是由于壓降損失比較突出，要使設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)須在設(shè)備上增加多臺(tái)壓力泵，從而不但增加了設(shè)備的成本，同時(shí)還不利于節(jié)約土地資源，更不利于節(jié)能減排。尤其是在對(duì)舊裝置進(jìn)行改造過(guò)程中，上述問(wèn)題尤顯突出。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，以解決傳統(tǒng)的多臺(tái)板殼式熱交換器進(jìn)行簡(jiǎn)單的串聯(lián)聯(lián)結(jié)，所存在的壓降損失比較突出，不但增加了設(shè)備的成本，同時(shí)還不利于節(jié)約土地資源，更不利于節(jié)能減排等技術(shù)問(wèn)題。[0004]本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用技術(shù)方案如下[0005]一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，包括由筒體、筒體兩端的上、下封頭組成的承壓元件、安裝在筒體內(nèi)的板束、安裝在筒體及封頭上的兩種流體出、入口的接管；板束的上、下兩端分別為第一流體的出、入口，兩側(cè)分別為第二流體的通道；其特征在于，所述全串聯(lián)板殼式熱交換器采用若干級(jí)筒體串聯(lián)方式布置，各級(jí)筒體通過(guò)設(shè)備法蘭用螺栓固定聯(lián)結(jié)；各級(jí)筒體之間安裝有由流體分布器組成的穩(wěn)定第一流體壓頭的通道；第二流體通道通過(guò)各級(jí)筒體的旁路接管連通。[0006]所述流體分布器由上、下?lián)醢濉⒁鞴芎团蛎浫?gòu)成；引流管焊接在上、下?lián)醢逯g，采用螺旋狀分布；膨脹圈焊接在上、下?lián)醢逯g的外周側(cè)面上；在上、下?lián)醢濉⒐璉流管、 膨脹圈構(gòu)成的空間內(nèi)置有起穩(wěn)定流量、壓力作用的填充物。[0007]所述填充物采用塑料材料。[0008]所述第一流體為熱介質(zhì)，采用直進(jìn)直出，即板束兩端的第一流體出、入口分別與上、下封頭上的接管相對(duì)應(yīng)，第二流體為冷介質(zhì)，采用側(cè)進(jìn)側(cè)出，即第二流體的出、入口分別與筒體側(cè)面的接管相對(duì)應(yīng)。[0009]在最低一級(jí)的筒體上設(shè)有支撐整個(gè)設(shè)備重量的裙座，裙座由裙座錐體、加強(qiáng)圈、蓋板、地腳環(huán)、加強(qiáng)筋板構(gòu)成；加強(qiáng)圈的內(nèi)徑與筒體的外徑相等，加強(qiáng)圈焊接在筒體上；裙座錐體的上部焊接在加強(qiáng)圈的下部，裙座錐體的下部采用搭接的方式焊接在地腳環(huán)上；蓋板、 加強(qiáng)筋板焊接在裙座錐體上。[0010]所述各級(jí)筒體的上、下部位，各布置兩個(gè)用于第二流體流通的旁路接管，形成兩個(gè)旁路接管通道，所述兩個(gè)旁路接管通道在相對(duì)方位分布。[0011]所述各級(jí)筒體上、下部位，各布置一個(gè)用于第二流體流通的旁路接管，形成一個(gè)旁路接管通道，該旁路接管通道的上、下兩個(gè)接管為同方位分布，或相向方位分布。[0012]所述筒體采取二級(jí)布置或兩級(jí)以上布置。[0013]本實(shí)用新型所取得的有益效果[0014]本實(shí)用新型全串聯(lián)板殼式熱交換器與多臺(tái)傳統(tǒng)板殼式熱交換器串聯(lián)的比較以本實(shí)用新型的三段式全串聯(lián)板殼式熱交換器為例，要完成同樣的換熱量，相同內(nèi)徑的傳統(tǒng)板殼式熱交換器串聯(lián)則需三臺(tái)，這里為比較方便起見(jiàn)，設(shè)定兩種熱交換器的內(nèi)徑同為2000mm， 筒體厚度同為32_，全串聯(lián)板殼式熱交換器設(shè)備總高24m，單臺(tái)傳統(tǒng)板殼式熱交換器設(shè)備總高Sm，單個(gè)封頭重2. 17噸，單個(gè)流體分布器重O. 74噸，裙座及封頭的規(guī)格尺寸一樣， 表I為兩種熱交換器的比較情況，可見(jiàn)本實(shí)用新型全串聯(lián)板殼式熱交換器占地面積小，重量輕，節(jié)省原材料。本實(shí)用新型全串聯(lián)板殼式熱交換器由于采用分段板束，因而降低了板束上的熱應(yīng)力，保證了板束在高溫下運(yùn)行的可靠性。使得板殼式熱交換器適應(yīng)高溫、高壓等高參數(shù)工況的能力大大提高，能實(shí)現(xiàn)板殼式熱交換器的大型化。同時(shí)很好地解決了場(chǎng)地空間受限對(duì)改造裝置的影響。封頭、筒體、法蘭、接管均為同種金屬制造，易于焊接且焊縫質(zhì)量可靠，組成板束的元件板片由于為薄金屬件制造，因而重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省原材料，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。


[0016]圖I為本實(shí)用新型的全串聯(lián)板殼式熱交換器總圖。[0017]圖2為本實(shí)用新型的全串聯(lián)板殼式熱交換器上封頭結(jié)構(gòu)圖。[0018]圖3為本實(shí)用新型的熱交換器上封頭與筒體的聯(lián)結(jié)圖。[0019]圖4為本實(shí)用新型的熱交換器III級(jí)筒體結(jié)構(gòu)圖。[0020]圖5為本實(shí)用新型的熱交換器II級(jí)筒體結(jié)構(gòu)圖。[0021]圖6為本實(shí)用新型的熱交換器I級(jí)筒體結(jié)構(gòu)圖。[0022]圖7為本實(shí)用新型的熱交換器板束結(jié)構(gòu)圖。[0023]圖8為本實(shí)用新型的熱交換器流體分布器結(jié)構(gòu)圖。[0024]圖9為本實(shí)用新型的全串聯(lián)板殼式熱交換器局部剖視圖。[0025]圖10為本實(shí)用新型的另一板殼式熱交換器實(shí)施例總圖。[0026]附圖編號(hào)[0027]I上封頭1001熱介質(zhì)入口101接管法蘭[0028]2III級(jí)筒體1002熱介質(zhì)出口102封頭接管[0029]3II級(jí)筒體2001I級(jí)冷介質(zhì)入口103設(shè)備法蘭[0030]4裙座2002I級(jí)冷介質(zhì)出口201設(shè)備法蘭[0031]5I級(jí)筒體2003I級(jí)冷介質(zhì)出口202III級(jí)筒體接管[0032]6下封頭2004II級(jí)冷介質(zhì)入口203III級(jí)筒體接管法[0033]7螺桿2005II級(jí)冷介質(zhì)入口301設(shè)備法蘭[0034]8螺母2006II級(jí)冷介質(zhì)出口302II級(jí)筒體接管法[0035]9板束2007II級(jí)冷介質(zhì)出口303II級(jí)筒體接管[0036]10流體分布器2008III級(jí)冷介質(zhì)入口401加強(qiáng)圈[0037]11筒體聯(lián)結(jié)接管2009III級(jí)冷介質(zhì)入口402蓋板[0038]13膨脹圈2010III級(jí)冷介質(zhì)出口403地腳環(huán)[0039]14引流管15下?lián)醢?6擋板[0040]12設(shè)備法蘭對(duì)10001熱介質(zhì)入口通道404加強(qiáng)筋板[0041]23設(shè)備法蘭對(duì)10002熱介質(zhì)出口通道901板片[0042]35設(shè)備法蘭對(duì)20001冷介質(zhì)入口通道902擋板[0043]56設(shè)備法蘭對(duì)20002冷介質(zhì)出口通道903折流板具體實(shí)施方式
[0044]實(shí)施例I[0045]參閱圖I 圖9，一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，冷、熱介質(zhì)采用逆流布置。熱介質(zhì)直進(jìn)直出、冷介質(zhì)側(cè)進(jìn)側(cè)出。本實(shí)用新型所涉及的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，包括封頭、筒體、裙座、板束、流體分布器、熱介質(zhì)入口、熱介質(zhì)出口、冷介質(zhì)入口、冷熱介質(zhì)出口等部件。[0046]所述的全串聯(lián)板殼式熱交換器由上封頭I、下封頭6、III級(jí)筒體2、II級(jí)筒體3、I級(jí)筒體5、裙座4、板束9、流體分布器10等構(gòu)成。[0047]上封頭I由成型封頭I、接管法蘭101、封頭接管102、設(shè)備法蘭103等構(gòu)成，成型封頭I的旋轉(zhuǎn)面可分為橢圓型、球形、蝶形、錐形等形狀；成型封頭I與封頭接管102、封頭接管102與接管法蘭101、成型封頭I與設(shè)備法蘭103采用焊接方式加工而成。[0048]III級(jí)筒體2由筒體、上、下設(shè)備法蘭201、III級(jí)筒體接管202、III級(jí)筒體接管法蘭 203等構(gòu)成。在筒體的上部設(shè)有III級(jí)冷介質(zhì)出口 2010，在筒體的下部設(shè)有III級(jí)冷介質(zhì)入口 2008、III級(jí)冷介質(zhì)入口 2009 ;筒體和上、下設(shè)備法蘭201通過(guò)焊接方式焊接在一起；同樣冷介質(zhì)出、入口由III級(jí)筒體接管202、111級(jí)筒體接管法蘭203通過(guò)焊接方式與筒體焊接在一起。[0049]II級(jí)筒體3由筒體、上、下設(shè)備法蘭301、II級(jí)筒體接管303、II級(jí)筒體接管法蘭302 等構(gòu)成。在筒體的上部設(shè)有II級(jí)冷介質(zhì)出口 2006、II級(jí)冷介質(zhì)出口 2007，在筒體的下部設(shè)有II級(jí)冷介質(zhì)入口 2004、II級(jí)冷介質(zhì)入口 2005 ;筒體和上、下設(shè)備法蘭301通過(guò)焊接方式焊接在一起；同樣冷介質(zhì)出、入口由II級(jí)筒體接管303、II級(jí)筒體接管法蘭302通過(guò)焊接方式與筒體焊接在一起。[0050]I級(jí)筒體的構(gòu)成原理基本同于III級(jí)筒體，唯一不同之處在于I級(jí)筒體上設(shè)有支撐整個(gè)設(shè)備重量的裙座4。I級(jí)筒體上設(shè)有I級(jí)冷介質(zhì)入口 2001、I級(jí)冷介質(zhì)出口 2002、I級(jí)冷介質(zhì)出口 2003。各個(gè)部件之間通過(guò)焊接方式焊接在一起。[0051]裙座4由裙座錐體4、加強(qiáng)圈401、蓋板402、地腳環(huán)403、加強(qiáng)筋板404等構(gòu)成。加強(qiáng)圈401的內(nèi)徑與筒體5的外徑相等，加強(qiáng)圈401焊接在筒體5上；裙座錐體4的上部焊接在加強(qiáng)圈401的下部，裙座錐體4的下部采用搭接的方式焊接在地腳環(huán)403上；蓋板402、加強(qiáng)筋板404焊接在裙座錐體4上。[0052]板束9由板片901、擋板902、折流板903等構(gòu)成。板束9安裝在筒體內(nèi)；擋板902 及折流板903將筒體分割成獨(dú)立的腔室，此腔室構(gòu)成流體流通的通道。擋板902的外環(huán)焊接在筒體內(nèi)部，擋板902的內(nèi)環(huán)焊接在板束上。擋板902的上、下面分別與熱、冷介質(zhì)直接接觸，是冷、熱介質(zhì)的分界面；熱介質(zhì)由熱介質(zhì)入口通道10001進(jìn)入板束9,在熱介質(zhì)腔室內(nèi)流動(dòng)，由熱介質(zhì)出口通道10002流出板束9。冷介質(zhì)由冷介質(zhì)入口通道20001進(jìn)入板束 9，在冷介質(zhì)腔室內(nèi)流動(dòng)，由冷介質(zhì)出口通道20002流出板束9。板束內(nèi)的冷、熱介質(zhì)只能在各自的腔室內(nèi)流動(dòng)。冷、熱腔室相間布置，冷、熱介質(zhì)的換熱發(fā)生在板束腔室內(nèi)。[0053]流體分布器10由上擋板16、下?lián)醢?5、引流管14、膨脹圈13等構(gòu)成。上擋板16、 下?lián)醢?5、引流管14、膨脹圈13均由鋼材制成，引流管14焊接在上擋板16與下?lián)醢?5之間，引流管14采用螺旋狀分布，目的是減小板束膨脹所受到的阻力，使板束能自由伸長(zhǎng)。膨脹圈13焊接在上擋板16與下?lián)醢?5上。膨脹圈13的作用同樣是為了減小板束膨脹的阻力。在上、下?lián)醢?、引流管、膨脹圈?gòu)成的空間內(nèi)填充橡膠，在高溫由于構(gòu)件膨脹，流體分布器承受擠壓作用，萬(wàn)一出現(xiàn)裂縫，塑料等填充物起穩(wěn)定流量、壓力的作用。流體分布器10保證了流體流經(jīng)縱截面的恒定性，因而有效地減少了壓降損耗，使熱介質(zhì)的流通形成連續(xù)的通道。[0054]上封頭I與III級(jí)筒體2、III級(jí)筒體2與II級(jí)筒體3、II級(jí)筒體3與I級(jí)筒體5、I級(jí)筒體5與下封頭6由各自的設(shè)備法蘭通過(guò)螺栓聯(lián)結(jié)，螺栓由螺桿7、螺母8構(gòu)成。在上封頭 I與III級(jí)筒體2、111級(jí)筒體2與II級(jí)筒體3、II級(jí)筒體3與I級(jí)筒體5、I級(jí)筒體5與下封頭 6之間分別形成獨(dú)立的腔室，上述腔室構(gòu)成熱介質(zhì)連續(xù)流道的通道，這些腔室中的熱介質(zhì)不參與換熱反應(yīng)。[0055]筒體上的冷介質(zhì)出、入口分別與板束9上的冷介質(zhì)出、入口通道相對(duì)應(yīng)。I級(jí)冷介質(zhì)出口 2002和II級(jí)冷介質(zhì)入口 2004、II級(jí)冷介質(zhì)出口 2006和III級(jí)冷介質(zhì)入口 2008、I級(jí)冷介質(zhì)出口 2003和II級(jí)冷介質(zhì)入口 2005、II級(jí)冷介質(zhì)出口 2007和III級(jí)冷介質(zhì)入口 2009分別通過(guò)筒體聯(lián)結(jié)接管11相連。這樣冷介質(zhì)由I級(jí)冷介質(zhì)入口進(jìn)入熱交換器，與熱介質(zhì)在各級(jí)筒體的板束內(nèi)進(jìn)行換熱反應(yīng)，然后由III級(jí)冷介質(zhì)出口流出熱交換器。上述構(gòu)成全串聯(lián)板殼式熱交換器。[0056]實(shí)施例2[0057]實(shí)例2的制造過(guò)程與實(shí)例I的制造過(guò)程基本相同。不同之處在于，本例實(shí)例2的筒體上僅有一組冷介質(zhì)出、入口，如圖10所示,冷介質(zhì)只能單向流動(dòng)。[0058]表I本實(shí)用新型全串聯(lián)板殼式熱交換器與多臺(tái)傳統(tǒng)板殼式熱交換簡(jiǎn)單串聯(lián)的比較[0059]
權(quán)利要求1.一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，包括由筒體、筒體兩端的上、下封頭組成的承壓元件、 安裝在筒體內(nèi)的板束、安裝在筒體及封頭上的兩種流體出、入口的接管；板束的上、下兩端分別為第一流體的出、入口，兩側(cè)分別為第二流體的通道；其特征在于，所述全串聯(lián)板殼式熱交換器采用若干級(jí)筒體串聯(lián)方式布置，各級(jí)筒體通過(guò)設(shè)備法蘭用螺栓固定聯(lián)結(jié)；各級(jí)筒體之間安裝有由流體分布器組成的穩(wěn)定第一流體壓頭的通道；第二流體通道通過(guò)各級(jí)筒體的旁路接管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，所述流體分布器由上、下?lián)醢?、引流管和膨脹圈?gòu)成；引流管焊接在上、下?lián)醢逯g，采用螺旋狀分布；膨脹圈焊接在上、下?lián)醢逯g的外周側(cè)面上；在上、下?lián)醢?、引流管、膨脹圈?gòu)成的空間內(nèi)置有起穩(wěn)定流量、壓力作用的填充物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，所述填充物采用塑料材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，所述第一流體為熱介質(zhì)，采用直進(jìn)直出，即板束兩端的第一流體出、入口分別與上、下封頭上的接管相對(duì)應(yīng)， 第二流體為冷介質(zhì)，采用側(cè)進(jìn)側(cè)出，即第二流體的出、入口分別與筒體側(cè)面的接管相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，在最低一級(jí)的筒體上設(shè)有支撐整個(gè)設(shè)備重量的裙座，裙座由裙座錐體、加強(qiáng)圈、蓋板、地腳環(huán)、加強(qiáng)筋板構(gòu)成；加強(qiáng)圈的內(nèi)徑與筒體的外徑相等，加強(qiáng)圈焊接在筒體上；裙座錐體的上部焊接在加強(qiáng)圈的下部，裙座錐體的下部采用搭接的方式焊接在地腳環(huán)上；蓋板、加強(qiáng)筋板焊接在裙座錐體上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，所述各級(jí)筒體的上、下部位，各布置兩個(gè)用于第二流體流通的旁路接管，形成兩個(gè)旁路接管通道，所述兩個(gè)旁路接管通道在相對(duì)方位分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，所述各級(jí)筒體上、 下部位，各布置一個(gè)用于第二流體流通的旁路接管，形成一個(gè)旁路接 管通道，該旁路接管通道的上、下兩個(gè)接管為同方位分布，或相向方位分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，其特征在于，所述筒體采取二級(jí)布置或兩級(jí)以上布置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種全串聯(lián)板殼式熱交換器，它采用分級(jí)筒體的處理方式將結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力降低到最低程度。其結(jié)構(gòu)主要由上、下封頭、Ⅲ級(jí)筒體、Ⅱ級(jí)筒體、Ⅰ級(jí)筒體、裙座、板束及流體分布器等構(gòu)成。冷、熱介質(zhì)的熱交換在板束內(nèi)完成，筒體、封頭及接管構(gòu)成的殼體為主要承壓元件，板束安裝在筒體內(nèi)，各級(jí)筒體采取串聯(lián)的方式通過(guò)設(shè)備法蘭用螺栓固定聯(lián)結(jié)。各級(jí)筒體之間安裝有由流體分布器組成的穩(wěn)定第一流體壓頭的通道；第二流體通道通過(guò)各級(jí)筒體的旁路接管連通。流體分布器由上、下?lián)醢澹鞴?，膨脹圈等?gòu)成。本實(shí)用新型可以解決傳統(tǒng)多臺(tái)簡(jiǎn)單串聯(lián)板殼式熱交換器，所存在的諸如壓降損失嚴(yán)重、設(shè)備成本增加、浪費(fèi)土地資源、不利節(jié)能減排等技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)F28D9/00GK202747867SQ20122033797
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者胡國(guó)棟, 王紀(jì)兵, 景莉 申請(qǐng)人:甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司, 上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司, 蘭州藍(lán)亞石油化工裝備工程有限公司, 機(jī)械工業(yè)蘭州石油化工設(shè)備檢測(cè)所有限公司