本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域的換熱器，尤其涉及板管式的釜式重沸器。

背景技術(shù)：

近年來，一種替代管式重沸器的板式重沸器得到了廣泛應(yīng)用，其主要技術(shù)是采用可抽出的板束沉浸在釜中的沸騰液體內(nèi)，故循環(huán)在板束與其周圍液體之間進(jìn)行，氣液分離也在釜內(nèi)上部空間完成。板式重沸器常用于塔底再沸器、蒸汽發(fā)生器和汽化器等場合。以石油化工裝置中塔底為例，板式重沸器常用來提高塔底液相氣化率。其工藝流程為，塔底液體通過進(jìn)料管進(jìn)入釜式重沸器并浸沒管束，受熱產(chǎn)生沸騰。氣化氣體自上升管返回塔底液面上部，飽和液體溢流過溢流堰板到儲液槽，由泵抽出。

板式的釜式重沸器與管式的釜式重沸器相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，諸如：(1)傳熱效率高，換熱面積小；(2)體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊；(3)減少了釜內(nèi)的持液量和液體的停留時間。(4)降低設(shè)備投資及運(yùn)行成本。

但是板式的釜式重沸器在工程應(yīng)用中，暴露出以下不足：

(1)傳熱流動現(xiàn)象復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際值偏差大，操作彈性小。板間的多相流動要比管間流動復(fù)雜，傳熱計(jì)算尚不成熟，易出現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果與運(yùn)行結(jié)果偏差大的情況。

(2)壁面過熱度過大時，容易發(fā)生“蒸氣覆蓋”現(xiàn)象，換熱效率大幅度降低。板式重沸器由于板間通道窄，該現(xiàn)象對換熱的影響程度要遠(yuǎn)大于該現(xiàn)象對管殼式換熱器換熱的影響。關(guān)于“蒸氣覆蓋”現(xiàn)象，尾花英郎在其著作《熱交換設(shè)計(jì)手冊》(1982版)第194頁中提到“根據(jù)佩倫(Palen)論述，在釜式再沸器或者內(nèi)置式再沸器，因?yàn)楣苁喜總鳠峁鼙砻姹幌虏總鳠峁苌袭a(chǎn)生的蒸氣覆蓋，這種現(xiàn)象叫做“蒸氣覆蓋(Vapor Blanketing)”。

(3)釜式再沸器的缺點(diǎn)是容易結(jié)垢，污垢會引起換熱系數(shù)的降低，污垢對板束的影響要遠(yuǎn)大于對管束的影響。

(4)當(dāng)板片數(shù)目較多時，板束長度較長時，流動分配不均現(xiàn)象明顯。

隨著石化裝置對能源消耗的要求越來越高，在裝置設(shè)計(jì)時，優(yōu)先考慮高效的板式重沸器。然而板式重沸器存在設(shè)計(jì)偏差大，操作彈性小，容易結(jié)垢等問題，限制了其大范圍推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種板管式的釜式重沸器，解決現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)偏差大，操作彈性小，容易結(jié)垢的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：

一種板管式的釜式重沸器，包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的芯體；

所述殼體的側(cè)面設(shè)置有液體入口、氣體出口和液體出口；

所述芯體包括盤管管束和板束，所述板束穿設(shè)在所述盤管管束內(nèi)，所述芯體上設(shè)置有板側(cè)流體入口、板側(cè)流體出口、管側(cè)流體入口和管側(cè)流體出口；

所述板側(cè)流體入口和板側(cè)流體出口分別與所述板束相聯(lián)通，所述管側(cè)流體入口和管側(cè)流體出口與所述盤管管束相聯(lián)通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

本申請中的熱源流體，可以是兩股不同的工藝流體。例如：板側(cè)進(jìn)出口走蒸汽，管側(cè)進(jìn)出口走工藝流體。正常操作時，可以采用裝置內(nèi)的工藝流體介質(zhì)作為部分熱源，對塔底液相進(jìn)行加熱，減少蒸汽的用量，以達(dá)到節(jié)約能源消耗的目的。

(2)本實(shí)用新型可使得重沸器實(shí)現(xiàn)精確控溫，殼側(cè)出口氣相分率可控，增大操作彈性的優(yōu)點(diǎn)。

板管式的釜式重沸器的板程可以承擔(dān)大部分的熱負(fù)荷，管程可以起調(diào)節(jié)作用。通過調(diào)節(jié)管程流體的流量，進(jìn)出口溫度等參數(shù)，可以使得重沸器達(dá)到設(shè)計(jì)工況，提高操作彈性。本實(shí)用新型通過在圓形板束的圓周外圍，設(shè)置了盤管。盤管形狀可以是圓形、橢圓形或者其他形狀。盤管的底部可以起到對殼側(cè)流體預(yù)熱的效果；盤管的頂部，可以提高蒸發(fā)氣體出口的氣相分率，甚至可以作為過熱器使用，使得出口氣體變?yōu)檫^熱狀態(tài)。

(3)本實(shí)用新型可以減緩“蒸氣覆蓋”現(xiàn)象對板式重沸器的影響。

“蒸氣覆蓋”現(xiàn)象對管狀換熱器的影響要遠(yuǎn)小于板狀換熱器。一旦現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)板側(cè)“蒸氣覆蓋”的現(xiàn)象，可以通過降低板側(cè)蒸氣流量，加大管側(cè)熱流體流量，使管側(cè)部分承擔(dān)更多的熱負(fù)荷，進(jìn)而避免“蒸氣覆蓋”對總換熱系數(shù)的影響。

(4)本實(shí)用新型可以減弱污垢對總傳熱系數(shù)的影響。

由于釜底屬于重組分區(qū)域，屬于污垢易沉積區(qū)，而這一部分區(qū)域剛好布置的是管束區(qū)域。污垢沉積對管束的傳熱影響要弱于其對板束的影響。進(jìn)而污垢對板管式重沸器的總傳熱系數(shù)的影響減弱。

(5)本實(shí)用新型可以減弱殼側(cè)流動分配不均的現(xiàn)象。

本實(shí)用新型的盤管管束，可以通過調(diào)節(jié)管間距來起到殼側(cè)流體分配器的作用。例如：根據(jù)離殼側(cè)液相進(jìn)口的距離遠(yuǎn)近，采用疏密不同的管間距，可以減弱長板束引起的流體分配不均。

(6)本實(shí)用新型的盤管管束具有制造簡單，傳熱效率高，容易清洗維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

通過對實(shí)際工況的具體分析，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出合理板束和管束布置位置，可以兼得板式的釜式重沸器和管式的釜式重沸器的優(yōu)點(diǎn)，一定程度上克服板式的釜式重沸器的缺點(diǎn)。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的板管式的釜式重沸器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的換熱器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的板管式芯體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的板束的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的盤管管束的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的單根盤管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的45°轉(zhuǎn)角正方形結(jié)構(gòu)的布管圖；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的不等管間距的布管圖。

圖中：1管側(cè)流體入口，2板側(cè)流體入口，3板側(cè)流體出口，4管側(cè)流體出口，5芯體，6氣體出口，7殼體，8液體出口，9液體入口，10殼體法蘭，11第一內(nèi)接法蘭，12第二內(nèi)接法蘭，13盤管管束，14堰板，15板束，16換熱板，17出口集液管，18入口集液管，19盤管出口，20盤管入口，21單根盤管，22管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)實(shí)用新型，而非對該實(shí)用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與實(shí)用新型相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。

參見圖1和圖2，一種板管式的釜式重沸器，包括殼體7和設(shè)置在殼體7內(nèi)的芯體5；

殼體7的側(cè)面設(shè)置有液體入口9、氣體出口6和液體出口8；

芯體5包括盤管管束13和板束15，板束15穿設(shè)在盤管管束13內(nèi)，芯體5上設(shè)置有板側(cè)流體入口2、板側(cè)流體出口3、管側(cè)流體入口1和管側(cè)流體出口4；

板側(cè)流體入口2和板側(cè)流體出口3分別與板束15相聯(lián)通，所述管側(cè)流體入口和管側(cè)流體出口與所述盤管管束相聯(lián)通。

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，板束15穿過盤管管束13的一端設(shè)有堰板14。

本實(shí)用新型的換熱器芯體內(nèi)管束13和板束15的流體可以是同一種工質(zhì)，也可以是不同的工質(zhì)?！罢魵飧采w”現(xiàn)象對盤管管束的影響要遠(yuǎn)小于板束。一旦現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)板側(cè)“蒸氣覆蓋”的現(xiàn)象，可以通過降低板側(cè)蒸氣流量，加大管側(cè)熱流體流量，使管側(cè)部分承擔(dān)更多的熱負(fù)荷，進(jìn)而避免“蒸氣覆蓋”對總換熱系數(shù)的影響。具體工作時，板側(cè)流體通過板側(cè)流體入口2流入，通過板側(cè)流體入口3流出。盤管管束側(cè)流體通過管側(cè)流體入口1流入，管側(cè)流體出口4流出。冷流體從殼側(cè)液體入口9流入，在殼體內(nèi)同芯體進(jìn)行間壁式換熱，發(fā)生相變，在殼體的上部大空間內(nèi)進(jìn)行氣液分離，其中蒸發(fā)氣體從氣體出口6流出，飽和液體溢流過堰板14到儲流槽后，從液體出口8流出。

本實(shí)用新型改進(jìn)型的板式的釜式重沸器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)偏差大，操作彈性小，容易結(jié)垢的問題。

參見圖1和圖2，殼體7內(nèi)通過液體入口9注入液體，所述液體在殼體7內(nèi)的液面上方設(shè)有分離空間，并根據(jù)氣體出口6的氣體的氣相分率的要求，殼體7內(nèi)液體的浸沒高度能夠調(diào)節(jié)。

為防止氣液相互夾帶，蒸發(fā)器的殼體7液面上方應(yīng)保留足夠的分離空間。根據(jù)殼側(cè)的氣體出口6流出氣體的氣相分率的要求，殼體7內(nèi)液體的浸沒高度可以調(diào)節(jié)。如果對出口氣體中含液量要求不嚴(yán)格，液面的浸沒高度通常高出換熱芯體5上盤管管束13上表面約50mm。如果對出口氣體中的含液量嚴(yán)格控制，可將液面布置在板束15以上，盤管管束13上端盤管以下。此時盤管管束13部分在液面以上，這部分可以調(diào)節(jié)氣相的氣相分率。另外，通過控制盤管管束13內(nèi)的流體的溫度，流量等參數(shù)，這部分盤管可以實(shí)現(xiàn)過熱器的功能，即將蒸發(fā)氣體加熱到過熱，即殼體的氣體出口6流出的氣體的狀態(tài)為過熱。

參見圖3和圖4，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，板束15為多個相連的圓形板片，盤管管束13為圓形、橢圓形或方形。

參見圖4，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，板束15包括多塊層疊間隔設(shè)置的換熱板16，換熱板16和換熱板16之間的密封方式采用焊接。

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，換熱板16為表面帶有波紋的波紋板，換熱板16為圓形，所述換熱板的直徑為0.2～1.4m，所述波紋板的波紋深度為～10mm，波紋的節(jié)距為10～20mm。

本實(shí)用新型的芯體是由多個換熱板層疊后通過激光焊接而成。作為一種優(yōu)選方式，換熱板的表面為波紋面，這樣可以盡最大程度的使流體湍流，以防止換熱器被堵塞。板束芯體的形成方式為：兩個換熱板16同軸放置，分別將換熱板16上同一位置的兩個圓孔通過激光焊接在一起，形成板片對，構(gòu)成該板片對的兩板之間形成一個殼側(cè)流道；然后將多個板片對同軸放置，將相鄰兩板片對的外圓激光焊接在一起，構(gòu)成板束15，相鄰的兩個板片對之間構(gòu)成了一個板側(cè)流道。最終，板束15的每個板片對中兩板片之間通道構(gòu)成殼側(cè)通道，板片對與板片對之間流道構(gòu)成板側(cè)流道。

參見圖5和圖6，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，盤管管束13包括多個并排設(shè)置的單根盤管21，單根盤管21由一根直管以螺旋纏繞的方式繞成，一根盤管從盤管入口20開始，采用螺紋線形的式纏繞數(shù)圈，最后止于盤管出口19處，每個盤管入口20連接入口集液管18，每個盤管出口19連接出口集液管17；入口集液管18連接管側(cè)流體入口1，出口集液管17連接管側(cè)流體出口4；單根盤管21的幾何參數(shù)為：螺距大于管徑的0.85倍；圈數(shù)為3～10圈。

盤管管束中流體流動的原理是：流體通過管側(cè)流體入口1流入入口集液管18，分配到各個單根盤管21中，然后再匯總到出口集液管17，從管側(cè)流體出口4流出。

圖1和圖8，遠(yuǎn)離液體入口9的位置，單根盤管21的布管間距比靠近液體入口9的位置的布管間距大。即將離殼側(cè)液體入口較遠(yuǎn)的位置，給較大的布管間距，而將離殼側(cè)液體入口較進(jìn)的位置，給較小的布管間距，可以使得進(jìn)入板束間的流體流量基本相等，改善殼側(cè)流體分布不均勻度。

對于板片數(shù)目多，板束很長的情況，殼側(cè)流體會有很大分配不均勻度。通過控制板束的外側(cè)盤管管束中，單根盤管和單根盤管之間的間距可以改善分配不均現(xiàn)象。例如，將離殼側(cè)流體進(jìn)口較遠(yuǎn)的位置，給較大的布管間距，可以減少局部阻力；而將離殼側(cè)流體較進(jìn)的位置，給較小的布管間距，可以增加局部阻力。通過此方法，可以使得進(jìn)入芯體5內(nèi)部的殼側(cè)流體流量分布均勻。

參見圖6，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，為了達(dá)到最佳效果，單根盤管21的螺旋纏繞方式采用錐形外擴(kuò)螺紋線，錐形外擴(kuò)角度為30°～60°之間，從盤管入口20開始，通過錐形外張到達(dá)盤管出口19。

參見圖6和圖7，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，單根盤管21為不銹鋼管或者銅管，所述不銹鋼管的壁厚不低于1.5mm，銅管的壁厚不低于1.0mm；所述單根盤管中管22與管22之間采用45°轉(zhuǎn)角正方形排列；管22與管22之間的間距比每個管22直徑大6mm以上，管22與管22的間距大于管22外徑的1.25倍。

參見圖5，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，盤管入口20在入口集液管18的兩側(cè)間隔焊接，盤管出口19沿著出口集液管17的外壁直線布置焊接；相鄰的兩根單根盤管21，后焊接的錐形盤管的大圈要套在前一次焊接的錐形盤管的小圈上。

本實(shí)用新型的盤管管束的制作方法如下：首先在入口集液管18和出口集液管17上開孔。然后將單根盤管一根一根焊接到集液管對應(yīng)的位置。為了焊接方便，盤管入口20由于處于錐形面的小圈，將在集液管18的表面兩側(cè)間隔焊接；而單根盤管出口19的出口將沿著集液管17的外壁直線布置焊接。相鄰的兩根盤管，后焊接的錐形盤管的大圈要套在前一次焊接的錐形盤管的小圈上。

參見圖3，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，芯體5與殼體7采用法蘭10連接；入口集液管18通過第一內(nèi)接法蘭11連接管側(cè)流體入口1，出口集液管17通過第二內(nèi)接法蘭12連接管側(cè)流體出口4。

換熱器參見圖2的芯體5同殼體7采用法蘭10連接，芯體5可以抽出來清洗維護(hù)。通過拆卸第一內(nèi)接法蘭11和第二內(nèi)接法蘭12，可以實(shí)現(xiàn)板束15和盤管管束13的分離，進(jìn)而可以分別進(jìn)行清洗維護(hù)。

參見圖3，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，盤管管束13的換熱面積為板束15換熱面積的1/5～1/2；考慮到管束13跟板束15的換熱系數(shù)差別，盤管管束13的換熱熱負(fù)荷占總熱負(fù)荷的5％～30％。

本實(shí)用新型放置釜式重沸器的釜的形狀可為圓筒形，或者局部錐形。錐形部分通常其大端直徑與小端直徑之比為1.5～2.0，連接錐角取為25°～40°之間。

以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的實(shí)用新型范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。