本發(fā)明涉及換熱設(shè)備，具體涉及一種應(yīng)用于高鹽高濃度有機(jī)廢水的超亞臨界氧化反應(yīng)工藝中的組合式管程耐腐蝕u型管換熱器及其換熱方法。

背景技術(shù)：

1、換熱器是一種非常實(shí)用的換熱設(shè)備，能將熱流體的熱量傳遞給冷流體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便利，傳熱效率高，在化工、石油、動(dòng)力、食品等眾多工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。

2、在使用超亞臨界水氧化工藝處理高鹽高濃度廢水時(shí)，未經(jīng)處理的冷原料液體和超亞臨界氧化反應(yīng)后的熱反應(yīng)液體作為殼程流體和管程流體在換熱器中發(fā)生熱量交換，由于高鹽高濃度廢水以及超亞臨界水氧化反應(yīng)處理后反應(yīng)液的腐蝕性，換熱器的部件往往需要使用耐腐蝕合金材料(例如：鋯合金、鈦合金、鈀合金)，成本高昂，不利于廣泛使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決超亞臨界水氧化工藝處理高鹽高濃度廢水時(shí)，換熱器成本高昂的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器及其換熱方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體方案如下：

3、一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，包括中心箱體以及其內(nèi)部設(shè)置的相互交叉的橫隔板和豎隔板，豎隔板將中心箱體均勻分隔為左管箱和右管箱，橫隔板將左管箱和右管箱分別分隔為上小箱和下小箱，中心箱體的左右兩側(cè)分別連接左管箱殼體和右管箱殼體；

4、左管箱殼體內(nèi)設(shè)置多根開口向右的u型換熱管，u型換熱管一端開口連接左側(cè)的上小箱，一端開口連接左側(cè)的下小箱；右管箱殼體內(nèi)設(shè)置多根開口向左的u型換熱管，u型換熱管一端開口連接右側(cè)的上小箱，一端開口連接右側(cè)的下小箱；

5、左管箱的下小箱底部和上小箱頂部分別設(shè)置管程進(jìn)液口和管程出液口，右管箱的上小箱頂部和下小箱底部分別設(shè)置管程進(jìn)液口和管程出液口；

6、左管箱殼體和右管箱殼體的左右兩端分別設(shè)置殼程進(jìn)液管和殼程出液管，左管箱殼體右端的殼程出液管再與右管箱殼體左端的殼程進(jìn)液管由管路連接。

7、進(jìn)一步地，所述中心箱體、橫隔板和豎隔板材質(zhì)為耐腐蝕金屬合金材料，選自鋯合金、鈦合金或鈀合金；左管箱殼體和右管箱殼體為碳鋼、不銹鋼或鋁合金的材質(zhì)。

8、進(jìn)一步地，所述u型換熱管的材質(zhì)為石英玻璃管材質(zhì)，其內(nèi)徑為16mm±2mm，壁厚是1.5-3mm；相應(yīng)上小箱或下小箱的側(cè)壁設(shè)有與u型換熱管端口相適配的安裝孔洞，u型換熱管端口插入相應(yīng)上小箱或下小箱側(cè)壁的安裝孔洞中，并通過高溫膠粘劑固定密封。

9、進(jìn)一步地，所述中心箱體的左右兩側(cè)分別通過法蘭與左管箱殼體和右管箱殼體連接。

10、進(jìn)一步地，中心箱體、左管箱殼體和右管箱殼體的底部均設(shè)置承載底座。

11、進(jìn)一步地，左管箱殼體和右管箱殼體的內(nèi)部均設(shè)置上下交錯(cuò)均勻分布的折流板，u型換熱管穿過折流板，折流板一端與左管箱殼體或右管箱殼體內(nèi)壁固定連接，另一端懸空。

12、本發(fā)明還公開了所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器的換熱方法，所述換熱器應(yīng)用于高鹽高濃度有機(jī)廢水的超亞臨界氧化反應(yīng)工藝中的間接換熱，待處理的冷原料液體即高鹽高濃度有機(jī)廢水，從左管箱下方的管程進(jìn)液口進(jìn)入左管箱的下小箱，經(jīng)u型換熱管的下部管程折向上部管層流動(dòng)，吸收左管箱殼體內(nèi)殼程熱流體的熱量后進(jìn)入左管箱的上小箱，從左管箱上部的管程出液口排出，進(jìn)入超亞臨界水氧化反應(yīng)塔，經(jīng)過超亞臨界水氧化反應(yīng)處理后，從右管箱上方的管程進(jìn)液口進(jìn)入右管箱的上小箱，經(jīng)u型換熱管的上部管程折向下部管層流動(dòng)，將自身熱量傳遞給右管箱殼體內(nèi)的殼程冷流體后進(jìn)入右管箱的下小箱，從右管箱下方的管程出液口排出，進(jìn)行后續(xù)處理；

13、將換熱介質(zhì)加熱后，從左管箱殼體左端的殼程進(jìn)液管通入，經(jīng)過多次折流，將自身熱量傳遞給u型換熱管中的冷原料液體后，從左管箱殼體右端的殼程出液管進(jìn)入右管箱殼體左端的殼程進(jìn)液管，經(jīng)過多次折流，吸收u型換熱管中超亞臨界氧化反應(yīng)后的熱反應(yīng)液體中的熱量后，從右管箱殼體右端的殼程出液管排出，進(jìn)入左管箱殼體左端的殼程進(jìn)液管，完成循環(huán)。

14、進(jìn)一步地，所述換熱介質(zhì)是導(dǎo)熱油或者軟水。

15、進(jìn)一步地，所述u型換熱管內(nèi)、左管箱殼體以及右管箱殼體內(nèi)均設(shè)置有壓力傳感器，通過調(diào)節(jié)它們各自內(nèi)部流體通過的進(jìn)料流速，使u型換熱管內(nèi)外壓差在其耐受范圍內(nèi)。

16、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得的有益效果是：

17、1)本申請(qǐng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，一體式換熱器設(shè)計(jì)更為緊湊，占用空間較少，對(duì)于空間受限的應(yīng)用場(chǎng)合尤其有利。

18、2)本申請(qǐng)裝置重量輕，一體式換熱器重量較輕，便于運(yùn)輸和安裝。

19、3)成本效益、維護(hù)方便：一體式換熱器具有更好的成本效益，因?yàn)樗鼫p少了材料和安裝成本。對(duì)于一體式換熱器，維護(hù)和檢查可能更加方便，因?yàn)樗械膿Q熱部件都在一個(gè)單元中。

20、4)未經(jīng)處理的冷原料液體和超亞臨界氧化反應(yīng)后的熱反應(yīng)液體之間不直接進(jìn)行熱量交換，而是通過無腐蝕性質(zhì)的流體(例如導(dǎo)熱油、軟水)作為導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換。其中，具有腐蝕性的冷原料液體或超亞臨界氧化反應(yīng)后的熱反應(yīng)液體作為管程流體，導(dǎo)熱油、軟水等無腐蝕性且導(dǎo)熱效率良好液體作為殼程流體。本發(fā)明提供的組合式管程耐腐蝕u型管換熱器引入無腐蝕性質(zhì)的流體(例如導(dǎo)熱油、軟水)作為導(dǎo)熱介質(zhì)，具有良好的管程耐腐蝕性，在高鹽高濃度有機(jī)廢水的腐蝕性環(huán)境下能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并且由于對(duì)殼體材質(zhì)無耐腐蝕性要求，從而顯著降低了設(shè)備成本。

技術(shù)特征：

1.一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，其特征在于包括中心箱體（8）以及其內(nèi)部設(shè)置的相互交叉的橫隔板（10）和豎隔板（11），豎隔板（11）將中心箱體（8）均勻分隔為左管箱和右管箱，橫隔板（10）將左管箱和右管箱分別分隔為上小箱和下小箱，中心箱體（8）的左右兩側(cè)分別連接左管箱殼體（1）和右管箱殼體（12）；

2.如權(quán)利要求1所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，其特征在于所述中心箱體（8）、橫隔板（10）和豎隔板（11）材質(zhì)為耐腐蝕金屬合金材料，選自鋯合金、鈦合金或鈀合金；左管箱殼體（1）和右管箱殼體（12）為碳鋼、不銹鋼或鋁合金的材質(zhì)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，其特征在于所述u型換熱管（9）的材質(zhì)為石英玻璃管材質(zhì)，其內(nèi)徑為16mm±2mm，壁厚是1.5-3mm；相應(yīng)上小箱或下小箱的側(cè)壁設(shè)有與u型換熱管（9）端口相適配的安裝孔洞，u型換熱管（9）端口插入相應(yīng)上小箱或下小箱側(cè)壁的安裝孔洞中，并通過高溫膠粘劑固定密封。

4.如權(quán)利要求1所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，其特征在于所述中心箱體（8）的左右兩側(cè)分別通過法蘭（5）與左管箱殼體（1）和右管箱殼體（12）連接。

5.如權(quán)利要求1所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，其特征在于中心箱體（8）、左管箱殼體（1）和右管箱殼體（12）的底部均設(shè)置承載底座（3）。

6.如權(quán)利要求1所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器，其特征在于左管箱殼體（1）和右管箱殼體（12）的內(nèi)部均設(shè)置上下交錯(cuò)均勻分布的折流板（13），u型換熱管（9）穿過折流板（13），折流板（13）一端與左管箱殼體（1）或右管箱殼體（12）內(nèi)壁固定連接，另一端懸空。

7.如權(quán)利要求1所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器的換熱方法，其特征在于所述換熱器應(yīng)用于高鹽高濃度有機(jī)廢水的超亞臨界氧化反應(yīng)工藝中的間接換熱，待處理的冷原料液體即高鹽高濃度有機(jī)廢水，從左管箱下方的管程進(jìn)液口（6）進(jìn)入左管箱的下小箱，經(jīng)u型換熱管的下部管程折向上部管層流動(dòng)，吸收左管箱殼體（1）內(nèi)殼程熱流體的熱量后進(jìn)入左管箱的上小箱，從左管箱上部的管程出液口（7）排出，進(jìn)入超亞臨界水氧化反應(yīng)塔，經(jīng)過超亞臨界水氧化反應(yīng)處理后，從右管箱上方的管程進(jìn)液口（6）進(jìn)入右管箱的上小箱，經(jīng)u型換熱管的上部管程折向下部管層流動(dòng)，將自身熱量傳遞給右管箱殼體（12）內(nèi)的殼程冷流體后進(jìn)入右管箱的下小箱，從右管箱下方的管程出液口（7）排出，進(jìn)行后續(xù)處理；

8.如權(quán)利要求7所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器的換熱方法，其特征在于所述換熱介質(zhì)是導(dǎo)熱油或者軟水。

9.如權(quán)利要求7所述的一種組合式管程耐腐蝕u型管換熱器的換熱方法，其特征在于所述u型換熱管（9）內(nèi)、左管箱殼體（1）以及右管箱殼體（12）內(nèi)均設(shè)置有壓力傳感器，通過調(diào)節(jié)它們各自內(nèi)部流體的進(jìn)料流速，使u型換熱管（9）內(nèi)外壓差在其耐受范圍內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種組合式管程耐腐蝕U型管換熱器及其換熱方法，換熱器包括中心箱體以及其內(nèi)部的橫隔板和豎隔板，豎隔板將中心箱體均勻分隔為左管箱和右管箱，橫隔板將左管箱和右管箱分別分隔為上小箱和下小箱，中心箱體的左右兩側(cè)分別連接左管箱殼體和右管箱殼體；左管箱殼體和右管箱殼體內(nèi)分別設(shè)置多根U型換熱管，U型換熱管的兩端開口分別與其臨近一側(cè)的上小箱和下小箱連接。左管箱殼體和右管箱殼體的左右兩端分別設(shè)置殼程進(jìn)液管和殼程出液管，左管箱殼體右端的殼程出液管再與右管箱殼體左端的殼程進(jìn)液管由管路連接。本申請(qǐng)一體式換熱器設(shè)計(jì)更為緊湊，占用空間較少，減少了材料和安裝成本，殼體材質(zhì)無耐腐蝕性要求，從而顯著降低了設(shè)備成本。

技術(shù)研發(fā)人員：潘志彥,廖志成,陳陽(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26