油漿蒸汽發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種換熱設(shè)備，特別涉及一種油漿蒸汽發(fā)生器。包括殼體（2）、換熱管（3）、固定管板（1）、折流板（4）、浮動管板（5），換熱管（3）和折流板（4）設(shè)置在殼體（2）內(nèi)腔中，換熱管（3）通過折流板（4）支撐，固定管板（1）和浮動管板（5）設(shè)置在換熱管（3）兩端，固定管板殼程側(cè)（6）的孔橋（8）間設(shè)置點坑（9）。本實用新型固定管板殼程側(cè)設(shè)置的圓錐形點坑大大增加了殼程水沸騰時管板背面殼程側(cè)的起泡點，圓錐形點坑底部會優(yōu)先產(chǎn)生氣泡并脫離管板表面，且點坑處會不停的產(chǎn)生氣泡，保證管板的溫度恒定，不會產(chǎn)生管板周期性的疲勞變化，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工藝設(shè)計合理，能夠有效延長管束的使用壽命，提高經(jīng)濟效益。
【專利說明】油漿蒸汽發(fā)生器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱設(shè)備，特別涉及一種油漿蒸汽發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]催化裂化是煉油廠從重質(zhì)油生產(chǎn)汽油的主要過程之一，所產(chǎn)汽油辛烷值高，裂化氣含丙烯、丁烯、異構(gòu)烴多。油漿蒸汽發(fā)生器是重油催化裝置中的重要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式為浮頭式換熱器，油漿蒸汽發(fā)生器的工作原理是用管程中的油漿加熱殼程中的飽和水產(chǎn)生蒸汽。油漿的溫度在300°C左右，但在使用過程中，油漿蒸汽發(fā)生器管束經(jīng)常會發(fā)生泄漏，導(dǎo)致裝置非正常停車。泄漏的原因是因為換熱管與管板的焊縫以及管板孔橋間出現(xiàn)裂紋。許多煉油廠都碰到過這種情況，有的裝置運行幾個月甚至十幾天就發(fā)生泄漏，頻繁的停工嚴重影響了裝置的正常運行，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。
[0003]新型的油漿蒸汽發(fā)生器是在普通油漿蒸汽發(fā)生器基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種可長周期穩(wěn)定運行的換熱器，有殼體、換熱管和折流板，換熱管置于殼體內(nèi)腔中，殼體內(nèi)腔中相對換熱管設(shè)有折流板，主要應(yīng)用于石油煉制領(lǐng)域。傳統(tǒng)的油漿蒸汽發(fā)生器管束，固定管板殼程側(cè)表面是光滑的，在正常工作狀態(tài)下，固定管板殼程側(cè)表面容易形成穩(wěn)定的蒸汽膜，由于蒸汽膜傳熱系數(shù)很低，因此固定管板的金屬溫度很高，蒸汽膜破裂后管板表面被水浸潤后溫度降低，如此反復(fù)固定管板就產(chǎn)生了疲勞。
實用新型內(nèi)容
[0004]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型要解決的問題是:提供一種能夠提高管板傳熱系數(shù)、降低管板金屬溫度、管束不會產(chǎn)生泄漏、有效防止了管板在疲勞和應(yīng)力作用下開裂的油漿蒸汽發(fā)生器。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]所述的油漿蒸汽發(fā)生器，包括殼體、換熱管、固定管板、折流板、浮動管板，換熱管和折流板設(shè)置在殼體內(nèi)腔中，換熱管通過折流板支撐，固定管板和浮動管板設(shè)置在換熱管兩端，固定管板殼程側(cè)的孔橋間設(shè)置點坑。
[0007]油漿蒸汽發(fā)生器的固定管板背面殼程側(cè)的孔橋間縱橫密布的設(shè)置點坑，增加了殼程水沸騰時固定管板背面的起泡點，傳統(tǒng)的油漿蒸汽發(fā)生器殼程水與高溫的固定管板接觸后，光滑的固定管板表面會形成密集的小氣泡，隨著氣泡的變大，相鄰氣泡會連起來形成一層氣膜，氣膜將水與固定管板表面隔離，由于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低，固定管板的溫度會逐步升高接近油漿的溫度，當(dāng)氣膜破裂后，水與管板接觸，固定管板表面溫度降低，然后再產(chǎn)生汽膜重復(fù)上述過程。固定管板在這種反復(fù)的加熱、降溫?zé)嵫h(huán)過程中，產(chǎn)生了熱疲勞，在原始焊接應(yīng)力的作用下開裂失效。本實用新型所述的油漿蒸汽發(fā)生器固定管板背面的大量圓錐形點坑底部會優(yōu)先產(chǎn)生氣泡并脫離固定管板表面，點坑處會不停地產(chǎn)生氣泡，固定管板的溫度始終保持不變，不產(chǎn)生周期性的疲勞變化。
[0008]所述的點坑為倒圓錐形，點坑呈三角形或正方形排列。相鄰的點坑相切排列，點坑的上部圓形直徑為3.5mm-4.5mm,圓錐形點坑的圓錐角為90度，圓錐形點坑的底部優(yōu)先產(chǎn)生氣泡脫離固定管板，保證固定管板的溫度恒定，避免周期性的疲勞產(chǎn)生，提高了固定管板的傳熱系數(shù)。
[0009]所述的折流板的厚度為12mm-30mm,相鄰兩個折流板的間距為400mm-600mm。提高
換熱管的抗振性。
[0010]所述的固定管板和浮動管板的硬度為HB120-140。有效降低了管板的殘余應(yīng)力。
[0011]所述的固定管板內(nèi)部設(shè)有貫通的管孔，固定管板端部設(shè)有管頭焊接坡口，換熱管安裝在管孔中，換熱管與固定管板在管頭焊接坡口處焊接和脹接，焊接和脹接成一體的換熱管和固定管板形成管束。其中，管孔的直徑為19mm或25mm,相鄰管孔的圓心距離為25mm或32_。管束解決了油漿蒸汽發(fā)生器管板開裂的問題，最大限度地消除了殘余應(yīng)力，有效防止了固定管板在疲勞和應(yīng)力作用下的開裂問題，管頭焊接后采用熱處理爐進行熱處理，管板和焊縫的硬度為HB128-150。
[0012]所述的換熱管和固定管板的管頭焊接坡口為單邊“U”形。U形坡口的深度為3mm-4mm，寬度為2mm-3mm，U形邊相對水平方向夾角為10度，加大了焊縫深度，提高焊縫強度。
[0013]本實用新型所具有的有益效果是:
[0014]所述的油漿蒸汽發(fā)生器固定管板背面殼程側(cè)設(shè)置的圓錐形點坑大大增加了殼程水沸騰時管板背面殼程側(cè)的起泡點，圓錐形點坑底部會優(yōu)先產(chǎn)生氣泡并脫離管板表面，且點坑處會不停的產(chǎn)生氣泡，保證管板的溫度恒定，不會產(chǎn)生管板周期性的疲勞變化；管板材料采用III級鍛件，硬度值為HB120-140，有效降低了管板的殘余應(yīng)力；管板上管孔的管頭焊接坡口為單邊U形，加大了焊縫深度，提高了焊縫強度；增加了折流板的厚度，提高了換熱管的抗熱性；管板和換熱器通過預(yù)脹接、氬弧焊自熔、100%PT檢驗、自動焊、100%ΡΤ檢測、熱處理、硬度檢測、強度脹接的管頭脹焊工藝，保證了換熱管與管孔的間隙均勻，工序的質(zhì)量得到了保障，有效避免了管束的泄漏問題。本實用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工藝設(shè)計合理，能夠有效延長管束的使用壽命，提高經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型管板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型管板俯視圖；
[0018]圖4為本實用新型管板殼程側(cè)局部放大圖；
[0019]圖5為圖4的局部放大圖；
[0020]圖6為圖5的B-B剖視圖；
[0021 ] 圖7為本實用新型管孔U形管頭焊接坡口圖；
[0022]其中:1、固定管板；2、殼體；3、換熱管；4、折流板；5、浮動管板；6、殼程側(cè)；7、管程側(cè)；8、孔橋；9、點坑；10、管孔；11、管頭焊接坡口 ；12、管束；13、角焊縫。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:[0024]實施例1:
[0025]如圖1-圖6所示，本實用新型所述的油漿蒸汽發(fā)生器，包括殼體2、換熱管3、固定管板1、折流板4、浮動管板5，換熱管3和折流板4設(shè)置在殼體2內(nèi)腔中，換熱管3通過折流板4支撐，固定管板I和浮動管板5設(shè)置在換熱管3兩端，固定管板殼程側(cè)6的孔橋8間設(shè)置點坑9。
[0026]其中，點坑9為倒圓錐形，點坑9呈三角形或正方形排列。折流板4的厚度為12mm-30mm,相鄰兩個折流板4的間距為400mm-600mm。固定管板I和浮動管板5的硬度為HB120-140。
[0027]相鄰的點坑相切排列，點坑的上部圓形直徑為4mm，圓錐形點坑的圓錐角為90度，油漿蒸汽發(fā)生器固定管板背面的大量圓錐形點坑底部會優(yōu)先產(chǎn)生氣泡并脫離固定管板表面，點坑處會不停地產(chǎn)生氣泡，固定管板的溫度始終保持不變，不產(chǎn)生周期性的疲勞變化，且換熱管的抗振性得到了提高。
[0028]實施例2:
[0029]如圖7所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，本實用新型所述的固定管板I內(nèi)部設(shè)有貫通的管孔10，固定管板I端部設(shè)有管頭焊接坡口 11，換熱管3安裝在管孔10中，換熱管3與固定管板I在管頭焊接坡口 11處焊接和脹接，焊接和脹接成一體的換熱管3和固定管板I形成管束12。換熱管3和固定管板I的管頭焊接坡口 11為單邊“U”形。
[0030]U形坡口的深度為3mm，寬度為2.5mm，U形邊相對水平方向夾角為10度，加大焊縫深度，提高焊縫強度，焊接質(zhì)量和連接強度得到了提高，減少了焊接部位的焊后應(yīng)力，極大提高了焊接部位的抗疲勞強度和抗熱應(yīng)力，可以防止管束開裂。
[0031]其中，管束12制作工藝包括以下步驟:
[0032]a)預(yù)脹接:焊接連接前采用液壓脹消除換熱管3和固定管板I之間的間隙，使管頭焊接坡口 11大小均勻一致，脹接壓力為150-180MPa ；
[0033]b)氬弧焊自熔:采用不填充焊絲的方法，通過自熔使換熱管3與固定管板I在管頭焊接坡口 11底部融為一體；
[0034]c) 100%PT檢驗:對氬弧焊自熔后的熔敷金屬表面進行檢測；
[0035]d)自動焊:采用固定管板I自動焊，填充焊絲并形成角焊縫13 ；
[0036]e) 100%PT檢測:對角焊縫13表面進行檢測；
[0037]f)熱處理:采用專用管頭熱處理爐對換熱管3與固定管板I的角焊縫13和固定管板I進行消除應(yīng)力熱處理，對換熱管3與固定管板I進行升溫，保溫和降溫處理，最后自然冷卻，熱處理的溫度為610-630度；
[0038]g)硬度檢測:對換熱管3和固定管板I的角焊縫13、熱影響區(qū)和固定管板I表面進行硬度檢測；
[0039]h)強度脹接:對換熱管3和固定管板I連接的密封性和抗拉脫強度脹接，強度脹接時，脹接壓力為230-300MPa。
[0040]工作原理:
[0041]所述的新型油漿蒸汽發(fā)生器，有殼體2、換熱管3、固定管板1、浮動管板5和折流板4，換熱管3置于殼體2的內(nèi)腔中，殼體2內(nèi)腔中換熱管3兩端設(shè)固定管板I和浮動管板5，折流板4用于支撐換熱管3，用管程中的油漿加熱殼程中的飽和水產(chǎn)生蒸汽，除氧水從殼體下部的接管進入殼體內(nèi)部，產(chǎn)生的蒸汽從殼體上部的接管進入管線。管孔焊接坡口加工成單邊“U”形，固定管板和換熱管的管頭連接采用焊接加強度脹接工藝。
[0042]本實用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工藝設(shè)計合理，換熱管和固定管板的焊接質(zhì)量和連接強度得到了提高，減少了焊接部位的焊后應(yīng)力，極大提高了焊接部位的抗疲勞強度和抗熱應(yīng)力，可以防止管束開裂，能夠有效延長管束的使用壽命，使油漿蒸汽發(fā)生器安全連續(xù)運行，降低維修次數(shù)，提高經(jīng)濟效益。
【權(quán)利要求】
1.一種油漿蒸汽發(fā)生器，包括殼體(2)、換熱管(3)、固定管板(I)、折流板(4)、浮動管板(5)，換熱管(3)和折流板(4)設(shè)置在殼體(2)內(nèi)腔中，換熱管(3)通過折流板(4)支撐，固定管板(I)和浮動管板(5)設(shè)置在換熱管(3)兩端，其特征在于:固定管板殼程側(cè)(6)的孔橋(8)間設(shè)置點坑(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油漿蒸汽發(fā)生器，其特征在于:所述的點坑(9)為倒圓錐形，點坑(9)呈三角形或正方形排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油漿蒸汽發(fā)生器，其特征在于:所述的折流板(4)的厚度為12mm-30mm,相鄰兩個折流板(4)的間距為400mm-600mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油漿蒸汽發(fā)生器，其特征在于:所述的固定管板(I)和浮動管板(5)的硬度為HB120-140。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油漿蒸汽發(fā)生器，其特征在于:所述的固定管板(I)內(nèi)部設(shè)有貫通的管孔(10)，固定管板(I)端部設(shè)有管頭焊接坡口(11)，換熱管(3)安裝在管孔(10)中，換熱管(3 )與固定管板(I)在管頭焊接坡口( 11)處焊接和脹接，焊接和脹接成一體的換熱管(3)和固定管板(I)形成管束(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油漿蒸汽發(fā)生器，其特征在于:所述的換熱管(3)和固定管板(I)的管頭焊接坡口( 11)為單邊“U”形。
【文檔編號】F28D7/16GK203432419SQ201320378031
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】劉志勝, 劉彩紅, 周金秀, 孟靜, 劉鵬, 胡沛德 申請人:山東美陵化工設(shè)備股份有限公司