CN104534453B - 一种冷壁式高温高压过热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷壁式高温高压过热器，包括筒体，所述的筒体内部形成管程和壳程，所述的管程内设有管程介质，壳程内设有壳程介质，其特征在于，所述的筒体内设有用于隔离壳程介质和筒体内壁的膜式气冷壁。本发明的膜式气冷壁有效的避免了高温介质和壳程筒体的接触，保护了壳程筒体；采用膜式气冷壁替代耐高温材料，避免了耐高温材料在设备运行过程中脱落给设备造成的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷壁式高温高压过热器。
背景技术
随着国家对低碳节能的要求逐步提高，化工行业粗犷式的生产方式越来越不适应现代工业的发展要求，现有的工艺也在怎样提高整厂效率方面做很多工作。其中化工产品生产过程中的余热回收利用成为提高能源利用率的一种有效途径。换热器作为余热回收的主体设备，在化工工艺流程中重要性越发凸显，据统计换热器的数量占所用化工设备达40％左右。但通过普通换热器获得高品质的高温、高压蒸汽非常困难。
发明内容
本发明的目的是克服现有的高温、高压工况换热器选材和结构设计难的问题，提供一种适用于产生满足透平发电需求的10MPa、540℃的高压过热蒸汽工况的冷壁式高温高压过热器。
为了达到上述目的，本发明提供了一种冷壁式高温高压过热器，包括筒体，所述的筒体内部形成管程和壳程，所述的管程内设有管程介质，壳程内设有壳程介质，其特征在于，所述的筒体内设有用于隔离壳程介质和筒体内壁的膜式气冷壁。
优选地，所述的筒体的一端设有壳程入口，筒体的侧壁上设有壳程出口，筒体内设有入口管箱，壳程入口与入口管箱相连通，所述的膜式气冷壁包括气管和鳍片，气管与鳍片焊接成筒状结构，所述的筒状结构的中部形成壳程通道，入口管箱与膜式气冷壁中部的壳程通道相连通，膜式气冷壁中部的壳程通道与壳程出口相连通。
更优选地，所述的筒体的侧壁上设有管程入口和管程出口，筒体的一端固定连接管程管箱，筒体与管程管箱之间由第一管板分隔，管程入口连接分配器，分配器连接气管的一端，气管的另一端穿过第一管板与管程管箱相连通，所述的管程管箱内设有第二管板和内封头，第二管板设于内封头的一端并与内封头密封连接，内封头的另一端连接管程出口，所述的壳程通道内设有多个换热套管，所述的换热套管包括换热外管以及设于换热外管内的内导管，换热外管的一端穿过第一管板与管程管箱连通，另一端与内导管的一端连通，内导管的另一端依次穿过第一管板和第二管板与内封头连通。
更优选地，所述的气管在靠近第一管板的一端不焊接鳍片。
更优选地，所述的管程入口共有4个，均匀周向分布于筒体上。
更优选地，所述的入口管箱的内壁上设有耐高温材料。
更优选地，所述的分配器为环形气体分配环。
更优选地，所述的气管与第一管板焊接。
优选地，所述的壳程介质为高温介质，管程介质为高压冷介质，壳程介质和管程介质相互独立不接触，在筒体内部进行换热。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的膜式气冷壁有效的避免了高温介质和壳程筒体的接触，保护了壳程筒体；采用膜式气冷壁替代耐高温材料，避免了耐高温材料在设备运行过程中脱落给设备造成的损坏；
2、本发明采用套管式换热管结构，有效的避免了换热管膨胀产生的膨胀应力对管板的损坏；
3、本发明只有一块管板承受管程和壳程压差，此换热器结构设计利用了耐高压件不受高温，耐高温件不受高压的理念，从而解决高温高压过热器选材难问题。
附图说明
图1为冷壁式高温高压过热器结构示意图；
图2为换热套管结构局部放大图；
图3为分配器结构示意图；
图4为膜式气冷壁结构示意图；
图5为膜式气冷壁出口局部放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1所示，为冷壁式高温高压过热器结构示意图，所述的冷壁式高温高压过热器包括筒体，所述的筒体内部形成管程和壳程，所述的管程内设有管程介质，壳程内设有壳程介质，所述的壳程介质为高温介质，管程介质为高压冷介质，壳程介质和管程介质相互独立不接触，在筒体内部进行换热。
所述的筒体的一端设有壳程入口1，筒体的侧壁上设有壳程出口15，筒体内设有入口管箱2，所述的入口管箱2的内壁上设有耐高温材料。壳程入口1与入口管箱2相连通，所述的筒体内设有用于隔离壳程介质和筒体内壁的膜式气冷壁5。如图4所示，所述的膜式气冷壁5包括气管16和鳍片17，气管16与鳍片17焊接成筒状结构，所述的筒状结构的中部形成壳程通道，入口管箱2与膜式气冷壁5中部的壳程通道相连通，膜式气冷壁5中部的壳程通道与壳程出口15相连通。如图5所示，所述的气管16在靠近第一管板14的一端不焊接鳍片17。所述的壳程包括壳程入口1、入口管箱2、壳程通道和壳程出口15。
所述的筒体的侧壁上设有管程入口3和管程出口11，所述的管程入口3共有4个，均匀周向分布于筒体上。筒体的一端固定连接管程管箱12，筒体与管程管箱12之间由第一管板14分隔，如图3所示，管程入口3连接分配器4，所述的分配器4为环形气体分配环，分配器4连接气管16的一端，气管16的另一端穿过第一管板14与管程管箱12相连通，所述的气管16与第一管板14焊接，所述的管程管箱12内设有第二管板13和内封头10，第二管板13设于内封头10的一端并与内封头10密封连接，内封头10的另一端连接管程出口11，所述的壳程通道内设有多个换热套管，所述换热套管通过第一管板14固定于筒体上。如图2所示，所述的换热套管包括换热外管7以及设于换热外管7内的内导管8，换热外管7的一端穿过第一管板14与管程管箱12连通，另一端与内导管8的一端连通，内导管8的另一端依次穿过第一管板14和第二管板13与内封头10连通。所述的管程包括管程入口3、分配器4、气管16、管程管箱12、换热套管、内封头10和管程出口11。
使用时，高温介质从壳程入口1进入换热器，入口管箱2内壁涂敷耐高温材料保护筒体，当高温介质进入换热区域时，膜式气冷壁5替代耐高温材料保护壳程筒体。壳程高温介质经折流板6折流后与管程介质进行换热，当高温介质到达壳程出口15时，温度已降低壳程金属材料能够承受的范围。上述设计有效的避免了筒体受高温介质损坏，同时膜式气冷壁5在换热区域替代耐高温材料，避免了耐高温材料的脱落给换热器带来的损坏。低温介质从管程入口3进入分配器4，低温介质由分配器4进入膜式气冷壁5中的气管16，膜式气冷壁5将高温介质和壳程筒体隔离，膜式气冷壁5在靠近管板14地方留有一段长度不安装鳍片17，即鳍片17轴向方向截止至鳍片截至位置9，因此在气管16间形成格栅可以让换热后的高温介质从壳程出口15流出。低温介质由气管进入管程管箱12，再进入换热套管内的环形通道，换热套管一端采用球形封头封闭，因此低温介质经环形通道换热后进入内导管8，被加热的低温介质在内封头10内汇聚从管程出口11流出。
本发明的冷壁式高温高压过热器主要是针对高温、高压工况换热器选材和结构难的特点，特别是适用于产生10MPa、540℃的高压过热蒸汽的工况，此过热蒸汽能够满足透平发电的需求。
Claims (9)
1.一种冷壁式高温高压过热器，包括筒体，
所述的筒体内部形成管程和壳程，所述的管程内设有管程介质，壳程内设有壳程介质，其特征在于，所述的筒体内设有用于隔离壳程介质和筒体内壁的膜式气冷壁（5）；所述的筒体的侧壁上设有管程入口（3）和管程出口（11），筒体的一端固定连接管程管箱（12），筒体与管程管箱（12）之间由第一管板（14）分隔，管程入口（3）连接分配器（4），分配器（4）连接气管（16）的一端，气管（16）的另一端穿过第一管板（14）与管程管箱（12）相连通。
2.如权利要求1所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的筒体的一端设有壳程入口（1），筒体的侧壁上设有壳程出口（15），筒体内设有入口管箱（2），壳程入口（1）与入口管箱（2）相连通，所述的膜式气冷壁（5）包括气管（16）和鳍片（17），气管（16）与鳍片（17）焊接成筒状结构，所述的筒状结构的中部形成壳程通道，入口管箱（2）与膜式气冷壁（5）中部的壳程通道相连通，膜式气冷壁（5）中部的壳程通道与壳程出口（15）相连通。
3.如权利要求2所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的管程管箱（12）内设有第二管板（13）和内封头（10），第二管板（13）设于内封头（10）的一端并与内封头（10）密封连接，内封头（10）的另一端连接管程出口（11），所述的壳程通道内设有多个换热套管，所述的换热套管包括换热外管（7）以及设于换热外管（7）内的内导管（8），换热外管（7）的一端穿过第一管板（14）与管程管箱（12）连通，另一端与内导管（8）的一端连通，内导管（8）的另一端依次穿过第一管板（14）和第二管板（13）与内封头（10）连通。
4.如权利要求3所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的气管（16）在靠近第一管板（14）的一端不焊接鳍片（17）。
5.如权利要求3所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的管程入口（3）共有4个，均匀周向分布于筒体上。
6.如权利要求3所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的入口管箱（2）的内壁上设有耐高温材料。
7.如权利要求3所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的分配器（4）为环形气体分配环。
8.如权利要求3所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的气管（16）与第一管板（14）焊接。
9.如权利要求3所述的冷壁式高温高压过热器，其特征在于，所述的壳程介质为高温介质，管程介质为高压冷介质，壳程介质和管程介质相互独立不接触，在筒体内部进行换热。
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