適用于高溫氣體的列管換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及適用于高溫氣體的列管換熱器；換熱管連接的兩端為平板折邊管板，在高溫平板折邊管板處設(shè)置有管箱，管箱中設(shè)置有耐熱防護(hù)襯里層；與爐體側(cè)相連的換熱管內(nèi)設(shè)置有楔管，楔管熱端側(cè)與換熱管之間設(shè)置有密封層，楔管冷端側(cè)的管壁與換熱管內(nèi)側(cè)密切配合；換熱器的殼體與兩端平板折邊管板連接。采用上述方法達(dá)到減少管板與管頭之間溫差應(yīng)力的效果，同時(shí)，降低設(shè)備造價(jià)，解決了設(shè)備壽命和的安全生產(chǎn)的影響的問題。更主要的是排除了安全隱患，保證換熱器的安全運(yùn)行。本方法可以用在各種規(guī)模高溫≥1000℃工藝氣體換熱上。
【專利說明】適用于高溫氣體的列管換熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是適用于高溫氣體的列管換熱器。

【背景技術(shù)】
[0002] 列管換熱器是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的傳熱設(shè)備。列管換熱器主要由殼體、 換熱管、管板和管箱等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束，管束兩端固定于管 板上。在列管換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；一種在 管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。其結(jié)構(gòu)較緊湊，排管較多，在相同直徑下面積較大，制造較簡(jiǎn) 單，管程清洗方便，適用介質(zhì)和操作條件較為廣泛。管束的壁面即為傳熱面，最大換熱效率 可以達(dá)到14000w/m 2. k，可大大提高生產(chǎn)效率，單位換熱面積的金屬耗量較少，節(jié)約成本。
[0003]列管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在殼體中設(shè)置有管束，管束兩端用焊接或脹接的方法將 管子固定在管板上，兩端管板直接和殼體焊接在一起，殼程的進(jìn)出口管直接焊在殼體上，管 板外圓周直接與管箱筒節(jié)焊接或用螺栓連接，管程的進(jìn)出口管直接和管箱焊在一起，管束 內(nèi)根據(jù)換熱管的長(zhǎng)度設(shè)置了若干塊折流板。見圖1。
[0004] 如圖1固定管板式換熱器組成：由n個(gè)相同規(guī)格的換熱管2與兩端管板3焊接，換 熱器的殼體1也與兩端管板3焊接，殼體上設(shè)有膨脹節(jié)13,換熱器殼內(nèi)設(shè)有m個(gè)相同規(guī)格的 折流板7用來(lái)固定換熱管2,拉桿6和定距管8用來(lái)固定折流板7,管箱法蘭5與管箱4焊 接，也與管板螺栓連接9。
[0005] 但是普通列管換熱器還有不足：
[0006] 1、殼體和管壁的溫差較大，殼體和管子壁溫差t > 50°C時(shí)經(jīng)計(jì)算有可能須在殼體 上設(shè)置膨脹節(jié)；
[0007] 2、高溫差使管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞；
[0008] 因此如何有效降低管板與管頭之間產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，解決和克服上述存在的安全 隱患問題，提高設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備造價(jià)，是目前存在的關(guān)鍵問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決高溫差技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種適用于高溫氣體的列管換熱器，也就 是高溫工藝氣體在固定管板式列管換熱器中管端熱防護(hù)方法，解決生產(chǎn)過程中存在的安全 隱患，提高設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備造價(jià)。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0011] 一種適用于高溫氣體的列管換熱器，其特征是換熱管連接的兩端為平板折邊管 板，在高溫平板折邊管板處設(shè)置有管箱，管箱中設(shè)置有耐熱防護(hù)襯里層12;與爐體側(cè)相連 的換熱管2內(nèi)設(shè)置有楔管15,楔管15熱端側(cè)與換熱管2之間設(shè)置有密封層14,楔管15冷 端側(cè)的管壁與換熱管2內(nèi)側(cè)密切配合；換熱器的殼體1與兩端平板折邊管板10連接。
[0012] 所述的耐熱防護(hù)襯里采用耐熱混凝土材料。
[0013] 所述的管箱采用碳鋼材質(zhì)。
[0014] 所述的平板折邊管板的折邊處彎曲直徑R值取值為折邊管板厚度2. 5?4倍。
[0015] 所述的保護(hù)套管是陶瓷或不銹鋼材質(zhì)。
[0016] 所述的保護(hù)套管與換熱管之間設(shè)置有3mm的環(huán)隙。
[0017] 說明如下：
[0018] 1.高溫側(cè)殼體的熱防護(hù)
[0019] 在高溫管箱中采用耐熱混凝土材料作防護(hù)襯里，管箱采用碳鋼材質(zhì)，解決碳鋼不 耐高溫的問題，節(jié)省了設(shè)備造價(jià)。傳統(tǒng)換熱器管箱中，沒有襯耐熱混凝土材料。見圖2。
[0020] 2?采用平板折邊管板
[0021] 采用平板折邊管板比普通管板要薄，在滿足壓力條件一定的情況下，管板越薄越 好，因薄管板沿板厚的溫度梯度小，自身溫差應(yīng)力小。平板折邊管板同時(shí)具有撓性，無(wú)特殊 加工要求，要求R值取折邊管板厚度2. 5?4倍。傳統(tǒng)換熱器換熱管直接與固定管板焊接， 本發(fā)明換熱管直接與平板折邊管板焊接。見圖2。
[0022] 3.高溫側(cè)管段的熱防護(hù)
[0023] 在高溫側(cè)管子進(jìn)口端插入一段保護(hù)套管（楔管），有利于高溫氣體直接進(jìn)入浸泡 在汽水混合物中的管子，從而降低了管板及其與管子連接接頭處的溫度。保護(hù)套管可以是 陶瓷，也可以是不銹鋼材質(zhì)。換熱管選用普通碳鋼管。保護(hù)套管與換熱管之間要留有一定 的環(huán)隙，保證環(huán)隙尺寸3_，避免管板過熱。在保護(hù)套管與換熱管之間填充耐高溫的壓縮石 棉纖維，且采取有效的固定措施。本發(fā)明比傳統(tǒng)換熱器換熱管內(nèi)增加楔管。見圖3。
[0024] 采用上述方法達(dá)到減少管板與管頭之間溫差應(yīng)力的效果，同時(shí)，降低設(shè)備造價(jià)，解 決了設(shè)備壽命和的安全生產(chǎn)的影響的問題。更主要的是排除了安全隱患，保證換熱器的安 全運(yùn)行。本方法可以用在各種規(guī)模高溫（>l〇〇〇°C)工藝氣體換熱上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1:固定管板式列管換熱器。
[0026] 圖2:本發(fā)明平板折邊管板式列管換熱器。
[0027] 圖3 :本發(fā)明管端熱防護(hù)結(jié)構(gòu)圖。
[0028]其中：1-殼體，2-換熱管，3-管板，4-管箱，5-管箱法蘭，6-拉桿，7-折流板，8-定 距管，9-螺栓，10-平板折邊管板，11-環(huán)板，12-耐熱混凝土襯里，13-膨脹節(jié)，14-壓縮石棉 纖維，15-楔管，16-熱端管箱，17-設(shè)備法蘭。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0030] 如圖2, 3所示：由2個(gè)平板折邊管板、2個(gè)管箱、2個(gè)管箱法蘭、1組換熱管管束、1 組折流板及拉桿和定距管、1個(gè)殼體、2個(gè)環(huán)板和1組膨脹節(jié)、1組壓縮石棉纖維和楔管、耐熱 混凝土襯里組成，由n個(gè)相同規(guī)格的換熱管2與兩端平板折邊管板10焊接，換熱器的殼體 1也與兩端平板折邊管板10焊接，殼體上設(shè)有膨脹節(jié)13,換熱器殼內(nèi)設(shè)有m個(gè)相同規(guī)格的 折流板7用來(lái)固定換熱管2,拉桿6和定距管8用來(lái)固定折流板7, 一對(duì)管箱法蘭5分別與 管箱4焊接和殼體1焊接，這對(duì)管箱法蘭用用螺栓連接9。通過環(huán)板11分別于殼體1、平板 折邊管板10、熱端管箱16焊接，熱端管箱16與設(shè)備法蘭17焊接，在熱端管箱16內(nèi)砌耐熱 混凝土襯里12,與爐體相連側(cè)的所有換熱管2需鑲?cè)诵ü?5,楔管15與換熱管2之間設(shè)置 有3mm的環(huán)，楔管15與換熱管2用壓縮石棉纖維14密封，楔管15冷端側(cè)的管壁與換熱管 2內(nèi)側(cè)緊密配合。
[0031] 本設(shè)備可以水平安裝也可以垂直安裝。
[0032] 硫換熱器具體規(guī)格如下：
[0033] 本實(shí)例為二硫化碳生產(chǎn)裝置中克勞斯?fàn)t反應(yīng)混合氣體1000°C，壓力0? 02MPa，主 要含硫化氫氣體、水蒸氣、二氧化硫氣體?；旌蠚怏w經(jīng)硫換熱器降溫至480°C后再繼續(xù)后面 反應(yīng)。
[0034] 硫換熱器規(guī)格為臥式，熱端管箱直徑1820mm，長(zhǎng)600mm，殼體直徑1600mm，長(zhǎng) 6200mm，換熱面積438m 2,換熱管直徑51mm，厚度5mm，換熱管長(zhǎng)6200mm，換熱管626根，6塊 折流板。換熱管材質(zhì)為20#鋼管，殼體材質(zhì)為Q345R鋼板。
[0035] 硫換熱器操作條件：

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于高溫氣體的列管換熱器，其特征是換熱管連接的兩端為平板折邊管板， 在高溫平板折邊管板處設(shè)置有管箱，管箱中設(shè)置有耐熱防護(hù)襯里層；與爐體側(cè)相連的換熱 管內(nèi)設(shè)置有楔管，楔管與換熱管之間設(shè)置有密封層；換熱器的殼體與兩端平板折邊管板連 接。
2. 如權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是所述的耐熱防護(hù)襯里采用耐熱混凝土材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是所述的管箱采用碳鋼材質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是所述的平板折邊管板的折邊處彎曲直徑R值 取值為折邊管板厚度2. 5?4倍。
5. 如權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是所述的楔管是陶瓷或不銹鋼材質(zhì)。
6. 如權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征是所述的楔管與換熱管之間設(shè)置有3_的環(huán)隙。
【文檔編號(hào)】F28D7/00GK104359334SQ201410680427
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】田麗煥, 胡小營(yíng), 柏萌, 馮宏 申請(qǐng)人:天津市化工設(shè)計(jì)院