專利名稱：一種具有尾部防振裝置的u形管束換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請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。
背景技術(shù)：
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“液一液”、“汽一汽”、“汽一液”熱交換的對流傳熱，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I通過支持板(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。通過管束2與管箱4的隔板的組合，可以將換熱管I分成幾個(gè)流程，以便介質(zhì)在換熱管I內(nèi)來回流動(dòng)，從而能夠延長換熱流程，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I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)制對流的煙氣時(shí)，則構(gòu)成加熱爐方式；當(dāng)換熱管I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，一臺換熱設(shè)備的傳熱效率是通過傳熱能力相對較差的一側(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，長期以來，人們往往通過改進(jìn)殼程管束折流板的結(jié)構(gòu)來改善整體換熱設(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)模越來越大，新建換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸和處理量也越來越大，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。由于中國的煤資源豐富，特別是近幾年來國內(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，則對防振的要求則更加嚴(yán)格，因此，針對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。如中國發(fā)明專利申請(公開號為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)、外兩面均面對著各傳熱管的外表面，且使該支持板的長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?！鄙鲜黾夹g(shù)方案是對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。中國申請專利(授權(quán)公告號為CN 200958915Y)公開了一種“百萬等級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U形管彎管處超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的無支撐長度部分采取分四段進(jìn)行支撐，使每段管子的無支撐長度都控制在標(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。其二，僅適用于彎曲半徑單一的一排U形管。其三，用于固定U形管的柵板只有一種長度規(guī)格，而且柵板只有一端連接起來，其結(jié)構(gòu)剛性差，容易受外在因素影響于平行于管束的平面內(nèi)發(fā)生偏移，因此，一般只能在電站行業(yè)的單列式加熱器中應(yīng)用。其四，柵板的固定方式較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)部件較多。并且，上述提到的設(shè)置防振裝置的U形管束中，不適用于煤化工煤制氫裝置換熱器管束的防震。因此，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，在工程技術(shù)領(lǐng)域具有極為深遠(yuǎn)和重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的目的在于提供一種能夠提高管束質(zhì)量及管束穩(wěn)固性，并延長管束使用壽命的具有尾部防振裝置的U形管束換熱器。本申請的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
提供了一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，包括有U形管束、管殼和管箱，所述U形管束包括有兩個(gè)直管段組和U形管段組，所述U形管段組呈階梯狀排列設(shè)置，所述U形管段組設(shè)置有一組或者一組以上的防振組件，其中，所述防振組件包括有中心柱、連接件，以及一個(gè)或者一個(gè)以上的縱向限位件，所述連接件沿U形管段組的外部縱向包圍設(shè)置、且在所述連接件上開設(shè)有若干個(gè)安裝孔；所述中心柱沿Z向設(shè)置于U形管段組中半徑最小的U形管段的內(nèi)側(cè)，所述中心柱的兩端分別穿過所述連接件的安裝孔并與所述連接件連接；所述縱向限位件沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組中沿X方向的兩組U形管段之間，所述縱向限位件的兩端分別穿過所述連接件的安裝孔并與所述連接件連接。其中，所述縱向限位件垂直于所述U形管段組的管束中心線所在的平面。其中，所述縱向限位件沿X方向呈同一直線設(shè)置。其中，所述縱向限位件沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組中沿X方向相鄰的兩組U形管段之間。其中，所述縱向限位件的尺寸與所述U形管段組中相鄰的兩組U形管段之間的X向間隙相匹配。其中，所述縱向限位件為直圓管、直圓桿、直方桿、直鋼片和扁直鋼管中的任一種縱向限位件。其中，所述連接件為條形連接件，所述條形連接件自所述U形管段組的上方沿所述U形管段組的外部延伸至所述U形管段組的下方。其中，所述條形連接件為一體成型的條形連接件。其中，所述U形管段組設(shè)置有兩組或者兩組以上的防振組件，所述兩組或者兩組以上的防振組件在XY平面上呈等間距設(shè)置。其中，所述U形管束的直管段組和U形管段組的連接處設(shè)置有至少一個(gè)支持板。本申請的有益效果
本申請的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，包括有U形管束、管殼和管箱，所述U形管束包括有兩個(gè)直管段組和U形管段組，所述U形管段組呈階梯狀排列設(shè)置，所述U形管段組設(shè)置有一組或者一組以上的防振組件，其中，所述防振組件包括有中心柱、連接件，以及一個(gè)或者一個(gè)以上的縱向限位件，所述連接件沿U形管段組的外部縱向包圍設(shè)置、且在所述連接件上開設(shè)有若干個(gè)安裝孔；所述中心柱沿Z向設(shè)置于U形管段組中半徑最小的U形管段的內(nèi)側(cè)，所述中心柱的兩端分別穿過所述連接件的安裝孔并與所述連接件連接；所述縱向限位件沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組中沿X方向的兩組U形管段之間，所述縱向限位件的兩端分別穿過所述連接件的安裝孔并與所述連接件連接。與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本申請沿Z向設(shè)置縱向限位件，通過縱向限位件伸入U(xiǎn)形管段組中、并貫穿整個(gè)縱向的U形管段組，不僅能夠預(yù)防流體誘導(dǎo)的振動(dòng)，而且還具有結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)剛性好、管束質(zhì)量高、管束穩(wěn)固性好及使用壽命長的特點(diǎn)，尤其適用于煤化工煤制氫裝置換熱器。


利用附圖對本申請作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本申請的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本申請的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器的U形管束的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的“A-A”向的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本申請的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器的U形管束的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1、圖2、圖3和圖4中包括有
1——換熱管、
2—U形管束、21—直管段組、22—U形管段組、
3——管殼、4——管箱、5——流體進(jìn)口、6——流體出口、
7——防振組件、71——中心柱、72——縱向限位件、73——連接件、
8——支持板。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以下實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1
本申請的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器的具體實(shí)施方式
之一，參考圖1所示，包括有U形管束2、管殼3和管箱4，U形管束2包括有兩個(gè)直管段組21和U形管段組22，U形管段組22呈階梯狀排列設(shè)置，U形管段組22設(shè)置有一組或者一組以上的防振組件7，上述技術(shù)特征與現(xiàn)有技術(shù)中的管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)相同。該管殼式換熱器也具備現(xiàn)有技術(shù)中的管殼式換熱器的其它基本結(jié)構(gòu)。需要說明的是，圖2和圖3中的X方向?yàn)閁形管束的中心軸線的方向(即管束熱脹伸長的方向)，Y方向?yàn)閁形管束中U形管段的層面方向，Z方向?yàn)閁形管束中U形管層間方向。本申請的改進(jìn)之處在于，如圖2和圖3所示，所述防振組件7包括有中心柱71、連接件73，以及一個(gè)或者一個(gè)以上的縱向限位件72，所述連接件73沿U形管段組22的外部縱向包圍設(shè)置、且在所述連接件73上開設(shè)有若干個(gè)安裝孔；所述中心柱71沿Z向設(shè)置于U形管段組22中半徑最小的U形管段的內(nèi)側(cè)，所述中心柱71的兩端分別穿過所述連接件73的安裝孔并與所述連接件73連接；所述縱向限位件72沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組22中沿X方向的兩組U形管段之間，所述縱向限位件72的兩端分別穿過所述連接件73的安裝孔并與所述連接件73連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請沿Z向設(shè)置縱向限位件，通過縱向限位件伸入U(xiǎn)形管段組中、并貫穿整個(gè)縱向的U形管段組，不僅能夠預(yù)防流體誘導(dǎo)的振動(dòng)，而且還具有結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)剛性好、管束質(zhì)量高、管束穩(wěn)固性好及使用壽命長的特點(diǎn)，尤其適用于煤化工煤制氫裝置換熱器。具體的，所述縱向限位件72垂直于所述U形管段組22的管束中心線所在的平面。其區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，從Z向方向設(shè)置縱向限位件72，使得管束的穩(wěn)固性較好，同時(shí)還能夠預(yù)防流體誘導(dǎo)的振動(dòng)。具體的，所述縱向限位件72沿X方向呈同一直線設(shè)置。受力均勻，利于U形管束的進(jìn)一步穩(wěn)固。具體的，所述縱向限位件72沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組22中沿X方向相鄰的兩組U形管段之間。U形管段組22中沿X方向每相鄰的兩組U形管段之間均貫穿有縱向限位件72，或者U形管段組22中沿X方向部分相鄰的兩組U形管段之間設(shè)置貫穿的縱向限位件72.
具體的，所述縱向限位件72的尺寸與所述U形管段組22中相鄰的兩組U形管段之間的X向間隙相匹配?；蛘?，縱向限位件72的橫向尺寸與相鄰的U形管段之間留有一定的伸縮間隙。具體的，所述縱向限位件72為直圓管、直圓桿、直方桿、直鋼片和扁直鋼管中的任一種縱向限位件72。優(yōu)選扁直鋼管或者直方桿。另一種縱向限位72為直圓管的兩段與U形管段相抵觸的部分開設(shè)有弧形缺口，該弧形缺口與U形管段的弧段相匹配。具體的，所述連接件73為條形連接件，所述條形連接件自所述U形管段組22的上方沿所述U形管段組22的外部延伸至所述U形管段組22的下方。具體的，所述條形連接件為一體成型的條形連接件。具體的，所述U形管束的直管段組21和U形管段組22的連接處設(shè)置有至少一個(gè)支持板8。本申請的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器的組裝步驟包括
第一，按傳統(tǒng)的方式制作U形管束2、U形管束2的管板、支持板8等部件，同時(shí)增加制作中心柱71、限位件72、連接件73等防振組件7。第二，按傳統(tǒng)的方式組裝U形管，組裝完U形管段后，增加安裝中心柱71、限位件72。第三，將中心柱11和限位件72的上下兩端分別與連接件73的上下兩端相焊接。傳統(tǒng)的管殼式換熱器已在各種煉油、化工、化肥、空冷等熱交換器中廣泛應(yīng)用，并且已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本申請適用于各種不同彎曲半徑的U形管組合到一起的一組U形管束2，具有整體結(jié)構(gòu)剛性好的特點(diǎn)，能夠在多種行業(yè)的U形管排或管束中加以應(yīng)用。實(shí)施例2
本申請的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器的具體實(shí)施方式
之二，如圖4所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，U形管段組22設(shè)置有兩組防振組件7，所述兩組防振組件7在XY平面上呈等間距設(shè)置。另外，根據(jù)管束直徑的大小以及設(shè)計(jì)的需要，U形管段組22上安裝的防振組件7的數(shù)量還可以為三組或者其它數(shù)量。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本申請的技術(shù)方案，而非對本申請保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本申請作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，包括有U形管束、管殼和管箱，所述U形管束包括有兩個(gè)直管段組和U形管段組，所述U形管段組呈階梯狀排列設(shè)置，所述U形管段組設(shè)置有一組或者一組以上的防振組件，其特征在于所述防振組件包括有中心柱、連接件，以及一個(gè)或者一個(gè)以上的縱向限位件，所述連接件沿U形管段組的外部縱向包圍設(shè)置、且在所述連接件上開設(shè)有若干個(gè)安裝孔；所述中心柱沿Z向設(shè)置于U形管段組中半徑最小的U形管段的內(nèi)側(cè)，所述中心柱的兩端分別穿過所述連接件的安裝孔并與所述連接件連接；所述縱向限位件沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組中沿X方向的兩組U形管段之間，所述縱向限位件的兩端分別穿過所述連接件的安裝孔并與所述連接件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述縱向限位件垂直于所述U形管段組的管束中心線所在的平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述縱向限位件沿X方向呈同一直線設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述縱向限位件沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組中沿X方向相鄰的兩組U形管段之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述縱向限位件的尺寸與所述U形管段組中相鄰的兩組U形管段之間的X向間隙相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述縱向限位件為直圓管、直圓桿、直方桿、直鋼片和扁直鋼管中的任一種縱向限位件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述連接件為條形連接件，所述條形連接件自所述U形管段組的上方沿所述U形管段組的外部延伸至所述U形管段組的下方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述條形連接件為一體成型的條形連接件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述U形管段組設(shè)置有兩組或者兩組以上的防振組件，所述兩組或者兩組以上的防振組件在XY平面上呈等間距設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，其特征在于所述U形管束的直管段組和U形管段組的連接處設(shè)置有至少一個(gè)支持板。
全文摘要
一種具有尾部防振裝置的U形管束換熱器，包括U形管束、管殼和管箱，U形管束包括兩個(gè)直管段組和U形管段組，U形管段組呈階梯狀排列設(shè)置，其中，U形管段組設(shè)置有防振組件；防振組件包括中心柱、連接件，及縱向限位件，連接件沿U形管段組的外部縱向包圍設(shè)置、且在連接件上開設(shè)有若干個(gè)安裝孔；中心柱沿Z向設(shè)置于U形管段組中半徑最小的U形管段的內(nèi)側(cè)，中心柱的兩端分別穿過連接件的安裝孔并與連接件連接；縱向限位件沿Z向分別貫穿設(shè)置于U形管段組中沿X方向的兩組U形管段之間，縱向限位件的兩端分別穿過連接件的安裝孔并與連接件連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)剛性好、管束質(zhì)量高、管束穩(wěn)固性好及使用壽命長的特點(diǎn)。
文檔編號F28F9/013GK103063074SQ20131004888
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者陳禮昌, 陳孫藝 申請人:茂名重力石化機(jī)械制造有限公司