一種新型氣-氣換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了 一種新型氣 - 氣換熱器，包括殼體、位于殼體內(nèi)腔中的上管板與下管板，上管板與下管板將殼體分隔成開設(shè)有管程進(jìn)口的上管箱、內(nèi)設(shè)有多根換熱管的殼程、開設(shè)有管程出口的下管箱，換熱管的上、下兩端分別與上管板、下管板相固定連接，換熱管的管頭與上管板的下端面相焊接密封，殼程的內(nèi)腔中還設(shè)有用于支撐換熱管的復(fù)合式折流板，本發(fā)明的換熱器，通過將換熱管與上管板的焊接位置設(shè)置在上管板的下端面上，大大地減弱了焊縫的疲勞損傷，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行，而復(fù)合式折流板的設(shè)置在調(diào)整了阻力降的同時(shí)確保了換熱管的穩(wěn)定性，本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、設(shè)備運(yùn)行安全、穩(wěn)定性好。
【專利說明】一種新型氣—?dú)鈸Q熱器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種新型氣-氣換熱器，適用于煤化工及有機(jī)硅、乙醇、丁辛醇、制冷齊U、硫酸等行業(yè)。

【背景技術(shù)】
[0003]目前，在一些煤化工特別是EO-EG項(xiàng)目中或化工工藝系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到利用反應(yīng)器出口的高溫氣體來加熱反應(yīng)器進(jìn)口的物料，這種工況經(jīng)常是高溫氣體走管程，低溫物料走殼程，當(dāng)高溫物料進(jìn)入管箱時(shí)，高溫的物料會(huì)對裸露在管板外面的管頭進(jìn)行加熱，而殼程側(cè)低溫介質(zhì)會(huì)對管板及換熱管和管板之間的焊縫進(jìn)行冷卻，由于高溫物料的溫度經(jīng)常會(huì)達(dá)到較高的溫度，對換熱管和管板之間的焊縫存在直接加熱或通過耐火材料進(jìn)行加熱，而殼程的低溫介質(zhì)在不斷地將熱量帶走，熱量經(jīng)過換熱管和管板之間的焊縫不斷地傳遞，焊縫部分因殼程的介質(zhì)將熱量帶走多少直接影響到焊縫金屬的溫度，于是此處的焊縫的溫度就不斷的升高、降低，在這種頻繁的溫度交變中，焊縫處的溫差應(yīng)力也在不斷變化，從而引起溫差應(yīng)力造成的損傷，這種工況經(jīng)常會(huì)引起換熱管管頭裂紋的情況發(fā)生，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來隱患，特別是在工業(yè)廢熱鍋爐中這種現(xiàn)象更加普遍，氣-氣換熱器是工藝系統(tǒng)中的核心設(shè)備，該設(shè)備的安全運(yùn)行直接影響到整個(gè)工藝系統(tǒng)的安全和效益，同該設(shè)備由于工程的氣量大，設(shè)備在殼程的流速高，管殼程的壓力降問題、能耗問題、設(shè)備的振動(dòng)問題、熱膨脹問題都是該設(shè)備的核心問題，為此需對該種換熱器進(jìn)行研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備運(yùn)行安全、制作成本低、穩(wěn)定性好的新型氣-氣換熱器。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種新型氣-氣換熱器，包括殼體、位于所述殼體內(nèi)腔中的上管板與下管板，所述上管板與所述下管板將所述殼體分隔成開設(shè)有管程進(jìn)口的上管箱、內(nèi)設(shè)有多根換熱管的殼程、開設(shè)有管程出口的下管箱，所述換熱管的上、下兩端分別固定連接在所述上管板、所述下管板上，所述換熱管上端的管頭與所述上管板的下端面相焊接密封，所述殼程的內(nèi)腔中還設(shè)有用于支撐所述換熱管的復(fù)合式折流板。
[0006]優(yōu)選地，所述上管板上開設(shè)有與所述換熱管內(nèi)腔相通的通孔，所述通孔與所述換熱管在數(shù)量上相對應(yīng)，所述上管板的下端面上位于所述通孔的軸向延伸方向上還固設(shè)有凸臺，所述凸臺的內(nèi)徑與所述通孔的直徑相同，所述凸臺的外側(cè)壁與所述換熱管的所述管頭的內(nèi)側(cè)壁相密封設(shè)置。
[0007]優(yōu)選地，所述復(fù)合式折流板包括若干弓形折流板以及若干疏壓穩(wěn)定性折流板，所述疏壓穩(wěn)定性折流板上還開設(shè)有多個(gè)管孔，所述管孔與所述換熱管在數(shù)量上相對應(yīng)，所述管孔的直徑不小于所述換熱管的外徑。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述復(fù)合式折流板至少包括兩塊所述弓形折流板以及至少一塊所述疏壓穩(wěn)定性折流板，相鄰兩塊所述弓形折流板間至少設(shè)有一塊所述疏壓穩(wěn)定性折流板。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述疏壓穩(wěn)定性折流板為開設(shè)有多個(gè)所述管孔的圓形板，所述管孔呈圓形或方形或異形。
[0010]優(yōu)選地，所述下管箱的內(nèi)腔中還設(shè)有內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)，所述內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)位于所述管程出口與所述下管板間。
[0011]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的新型氣-氣換熱器，通過將換熱管的管頭與上管板的下端面焊接密封，可有效地防止高溫反應(yīng)氣從上管箱進(jìn)入沖刷上管板時(shí)，焊縫金屬由于受到高溫反應(yīng)氣的同時(shí)受到殼程側(cè)冷端介質(zhì)的冷卻，導(dǎo)致管頭焊縫金屬出現(xiàn)裂紋、造成焊縫泄漏或管橋上出現(xiàn)裂紋的情況發(fā)生；而在殼程的內(nèi)腔中設(shè)置復(fù)合式折流板，該復(fù)合式折流板包括弓形折流板與疏壓穩(wěn)定性折流板，通過復(fù)合式折流板有效的解決了換熱器的阻力降和穩(wěn)定性問題；在下管箱內(nèi)設(shè)置內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)解決了由于換熱管與殼體間的溫度差造成的膨脹差的問題，大大降低了換熱管的制造成本，為設(shè)備大型化奠定了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明所述的新型氣-氣換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明所述的新型氣-氣換熱器中疏壓穩(wěn)定性折流板的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明所述的新型氣-氣換熱器中上管板與換熱管焊接的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:10、殼體；1、上管箱；11、管程進(jìn)口 ； 2、殼程；21、殼程進(jìn)口 ；22、殼程出口 ；3、下管箱；31、管程出口 ；32、內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)；4、上管板；41、通孔；42、凸臺；5、下管板；6、換熱管；7、弓形折流板；8、疏壓穩(wěn)定性折流板；81、管孔；82、流道。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0014]參見圖1所不，一種新型氣-氣換熱器，包括殼體10、位于殼體10內(nèi)腔中的上管板4與下管板5，上管板4與下管板5將殼體10分隔成開設(shè)有管程進(jìn)口 11的上管箱1、內(nèi)設(shè)有多根換熱管6的殼程2、開設(shè)有管程出口 31的下管箱3,該換熱管6的上、下兩端分別固定連接在上管板4、下管板5上，該換熱管6的管頭與上管板4的下端面相焊接密封，殼程2的內(nèi)腔中還設(shè)有用于支撐換熱管6的復(fù)合式折流板。
[0015]上管板4上開設(shè)有與換熱管6的內(nèi)腔相通的通孔41，該通孔41與換熱管6在數(shù)量上相對應(yīng)，上管板4的下端面上位于通孔41的軸向延伸方向上還固設(shè)有凸臺42,凸臺42的內(nèi)徑與通孔41的直徑相同，凸臺42的外側(cè)壁與換熱管6管頭的內(nèi)側(cè)壁相密封設(shè)置。通過在上管板4的下端面上設(shè)置凸臺42，將換熱管6焊接至上管板4的下端面上，可有效防止在高溫反應(yīng)氣體從上管箱I內(nèi)進(jìn)入吹至上管板4時(shí)，由于殼程2側(cè)的低溫氣體在帶走上管板4熱量時(shí)，上管板4與換熱管6管頭的焊接區(qū)域溫度急劇變化，導(dǎo)致?lián)Q熱管6與上管板4的焊縫沒有被及時(shí)冷卻，管頭焊縫金屬出現(xiàn)裂紋，焊縫泄漏或管橋上出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象發(fā)生，采用管板背面焊接技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上解決了管頭焊縫受熱不均的問題，使焊縫一直處于低溫的氣體中，焊縫區(qū)域的溫度變化比較平緩，大大的減弱了焊縫的疲勞損傷。其中，凸臺42的加工方式如下:先將上管板4加工平整并鉆孔，該通孔41的直徑與換熱管6的內(nèi)徑相同，而后在上管板4的下端面上用數(shù)控機(jī)床在通孔41的外周邊上對管橋進(jìn)行加工，留下外徑與換熱管6內(nèi)徑相同的凸臺42，在換熱管6與凸臺42的焊接過程中采用了焊槍進(jìn)行焊接，焊接為不填絲自熔焊，焊接時(shí)，換熱管6內(nèi)外側(cè)同時(shí)需提供氬氣保護(hù)，同時(shí)，凸臺42的端面需加工平整。
[0016]為了從根本上解決換熱器的阻力降及穩(wěn)定性的問題，在殼程2的內(nèi)腔中還設(shè)置了用于支撐換熱管6的復(fù)合式折流板，該復(fù)合式折流板包括若干弓形折流板7以及若干疏壓穩(wěn)定性折流板8，該疏壓穩(wěn)定性折流板8上開設(shè)有多個(gè)管孔81，管孔81與換熱管6在數(shù)量上相對應(yīng)，該管孔81的直徑不小于該換熱管6的外徑，在本實(shí)施例中，該疏壓穩(wěn)定性折流板8為開設(shè)有多個(gè)管孔81的圓形板，該管孔81可以是圓形或方形或異形。通過復(fù)合式折流板的設(shè)置，使得換熱器在調(diào)整阻力降及能耗的過程中同時(shí)確保了換熱管6的穩(wěn)定性，解決了傳統(tǒng)的單弓形折流板7在換熱器運(yùn)用過程中遇到的阻力降和能耗間的矛盾。該復(fù)合式折流板至少包括兩塊弓形折流板7以及至少一塊疏壓穩(wěn)定性折流板8，相鄰的兩塊弓形折流板7之間至少設(shè)有一塊疏壓穩(wěn)定性折流板8，當(dāng)換熱器的直徑較大、弓形折流板7間的間距較大時(shí)，可以在兩塊弓形折流板7間設(shè)置多塊疏壓穩(wěn)定性折流板8來確保換熱管6的穩(wěn)定性，為設(shè)備大型化奠定了基礎(chǔ)。
[0017]為了解決換熱器存在的溫差問題，在本實(shí)施例中，在下管箱3的內(nèi)腔中還設(shè)置了內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)32，該膨脹節(jié)位于管程出口 31與下管板5間，通過將膨脹節(jié)設(shè)置在下管箱3內(nèi)，減少了膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)壓力，同時(shí)，設(shè)置在下管箱3內(nèi)的膨脹節(jié)較之在殼程2內(nèi)的膨脹節(jié)，其設(shè)計(jì)直徑大大減少，同時(shí)也大大降低了成本，該膨脹節(jié)可以設(shè)計(jì)成厚壁或薄壁膨脹節(jié)，也可以設(shè)計(jì)成多波膨脹節(jié)，為設(shè)備的大型化奠定了基礎(chǔ)。
[0018]在換熱過程中，高溫氣體從管程進(jìn)口 11進(jìn)入，沖刷在上管板4上而后進(jìn)入換熱管6內(nèi)與換熱管6外側(cè)殼程2內(nèi)腔中的殼程物料進(jìn)行換熱，而后經(jīng)下管板5從下管箱3末端的管程出口 31流出，在殼程2上開設(shè)有供殼程物料流通的殼程進(jìn)口 21與殼程出口 22，在疏壓穩(wěn)定性折流板8上還開設(shè)有供殼程物料流通的流道82。
[0019]綜上所述，本發(fā)明的氣-氣換熱器，相較于傳統(tǒng)的換熱器具有如下幾個(gè)特點(diǎn):
1)本發(fā)明的氣-氣換熱器內(nèi)的上管板采用了背面焊接技術(shù)，將換熱管的管頭焊接在上管板的下端面上，有效地防止了當(dāng)高溫反應(yīng)氣體進(jìn)入上管箱后沖刷至上管板上，使得換熱管與上管板間的焊縫不能被及時(shí)的冷卻，導(dǎo)致管頭焊縫金屬出現(xiàn)裂紋，焊縫泄漏或管橋上出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象發(fā)生；徹底解決了焊縫金屬高溫疲勞損傷的問題，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行；
2)在殼程內(nèi)設(shè)置復(fù)合式折流板，即在弓形折流板間設(shè)置疏壓穩(wěn)定性折流板，從根本上解決了換熱器阻力降與穩(wěn)定性的問題，同時(shí)疏壓穩(wěn)定性折流板還能梳理流體的流動(dòng)狀態(tài)，為設(shè)備的大型化奠定了基礎(chǔ)，大大的節(jié)約了能源；
3)下管箱內(nèi)在管程出口與下管板間設(shè)置內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)，改變了傳統(tǒng)的膨脹節(jié)的位置，大大縮小了膨脹節(jié)的直徑，將膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)壓力，由原來的殼程壓力改為管殼程的壓力差，大大減少了膨脹節(jié)的壁厚，同時(shí)解決了由于換熱管和殼體溫度差而造成定位膨脹差問題，大大降低了換熱器的制造成本。
[0020]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型氣-氣換熱器，包括殼體、位于所述殼體內(nèi)腔中的上管板與下管板，所述上管板與所述下管板將所述殼體分隔成開設(shè)有管程進(jìn)口的上管箱、內(nèi)設(shè)有多根換熱管的殼程、開設(shè)有管程出口的下管箱，其特征在于:所述換熱管的上、下兩端分別固定連接在所述上管板、所述下管板上，所述換熱管上端的管頭與所述上管板的下端面相焊接密封，所述殼程的內(nèi)腔中還設(shè)有用于支撐所述換熱管的復(fù)合式折流板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型氣-氣換熱器，其特征在于:所述上管板上開設(shè)有與所述換熱管內(nèi)腔相通的通孔，所述通孔與所述換熱管在數(shù)量上相對應(yīng)，所述上管板的下端面上位于所述通孔的軸向延伸方向上還固設(shè)有凸臺，所述凸臺的內(nèi)徑與所述通孔的直徑相同，所述凸臺的外側(cè)壁與所述換熱管的所述管頭的內(nèi)側(cè)壁相密封設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型氣-氣換熱器，其特征在于:所述復(fù)合式折流板包括若干弓形折流板以及若干疏壓穩(wěn)定性折流板，所述疏壓穩(wěn)定性折流板上還開設(shè)有多個(gè)管孔，所述管孔與所述換熱管在數(shù)量上相對應(yīng)，所述管孔的直徑不小于所述換熱管的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型氣-氣換熱器，其特征在于:所述復(fù)合式折流板至少包括兩塊所述弓形折流板以及至少一塊所述疏壓穩(wěn)定性折流板，相鄰兩塊所述弓形折流板間至少設(shè)有一塊所述疏壓穩(wěn)定性折流板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型氣-氣換熱器，其特征在于:所述疏壓穩(wěn)定性折流板為開設(shè)有多個(gè)所述管孔的圓形板，所述管孔呈圓形或方形或異形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型氣-氣換熱器，其特征在于:所述下管箱的內(nèi)腔中還設(shè)有內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)，所述內(nèi)置式壓差膨脹節(jié)位于所述管程出口與所述下管板間。
【文檔編號】F28F9/24GK104359333SQ201410624099
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王寧, 張建東, 王開朋, 范文斌 申請人:張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司