适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器。包括壳程、管程以及滑动鞍座和固定鞍座；壳体下部的两侧各安装有左、右异形管板，分别与左、右管箱连接；左、右异形管板之间设有间隔均布的折流板，各个折流板被切去圆冠的一侧位于左或右侧并沿中轴线方向呈左右交替布置；换热管束的两端穿过各个折流板连接到左、右异形管板上；左管箱上设有管程热媒进口接管，右管箱上设有管程热媒出口接管，壳体上设有壳程物料蒸汽出口管，壳体上两侧设有壳程物料进口管和排液管。本发明的壳程空间和管程换热面积利用充分；高温差场合热应力小；高压密封性好；采用滑动鞍座和固定鞍座的组合支撑，使筒体在轴向上可自由伸缩，降低筒体的热应力。
【专利说明】适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卧式换热器，尤其是涉及一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器。
【背景技术】
[0002]为实现能源的高效利用，工业生产常借助换热的方式回收余热、废热，并用于加热物料，在很多场合甚至可利用余热、废热使物料相变蒸发，这种工况下要求换热器上部具有较大的蒸发空间。
[0003]现有带蒸发空间的卧式换热器大都采用单一圆筒结构，其刚性较大、挠性不足，在相变温差大时将产生较大的热应力；这类换热器常采用螺栓法兰可拆式连接，承压能力有限，因此在高压工况下并不适用。换热器的管束布置常采用浮头式、U型管式或固定管板式，其中采用前两种方式的换热器部分管程、壳程不参与换热，换热面积小；而固定管板式换热器的热应力又较大，须设置膨胀节等温度补偿元件，制造工艺复杂。
【发明内容】
[0004]为克服现有换热器不耐高压和刚性太大的弊端，本发明的目的是提供一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，具有较大的换热面积、较小的热应力，在较高蒸汽压力下具有较好的密封性能。
[0005]本发明的目的通过如下技术方案实现:
本发明包括由壳体、折流板构成的壳程，由左管箱、右管箱、左异形管板、右异形管板、换热管束构成的管程以及滑动鞍座和固定鞍座；壳体下部的两侧各安装有左异形管板、右异形管板，左异形管板、右异形管板外伸圆筒的端面分别与左管箱、右管箱连接；壳体内的左异形管板和右异形管板之间设有间隔均布的折流板，折流板呈切去圆冠的圆形，各个折流板被切去圆冠的一侧位于折流板的左侧或右侧并沿壳体中轴线方向呈左右交替布置；换热管束的两端穿过各个折流板上的管孔连接到左异形管板、右异形管板上；左管箱顶面设有管程热媒进口接管，右管箱底面设有管程热媒出口接管，壳体顶面设有壳程物料蒸汽出口管，壳体底面两侧设有壳程物料进口管和排液管。
[0006]所述的左异形管板、右异形管板上均连接有圆筒体，左异形管板、右异形管板的圆筒体侧壁密封连接在壳体上，左异形管板、右异形管板的圆筒体端面分别与左管箱、右管箱连接。
[0007]所述的壳体底面的两侧分别连接有滑动鞍座和固定鞍座进行支撑。
[0008]所述的壳体包括左封头、右封头以及连接于左封头和右封头之间的筒体。
[0009]所述的壳体的直径大于换热管束的直径，壳体长度大于换热管束长度，左封头与右封头均为凸形封头。
[0010]所述的折流板的数量为3?10块。
[0011]所述的滑动鞍座底板上开有两个腰形孔，通过螺栓滑动连接支撑；所述的固定鞍座底板上开有两个圆孔，通过螺栓固定连接支撑。
[0012]所述的凸形封头为球形封头、椭球形封头或者碟形封头。
[0013]本发明的有益效果是:
(I)壳程空间和管程换热面积利用充分。由于异形管板具有外伸圆筒，壳体封头焊于该圆筒上，换热管束被完全包覆在壳体内部，因此相较于常规U型管式和浮头式蒸发加热器，壳程空间和管程换热面积利用更充分。
[0014](2)高温差场合热应力小。一般换热器壳体为单一圆筒,本换热器壳体端部焊有挠性较好的凸形封头，具有一定的变形裕量，壳体温差较大时可作为热补偿元件，减小甚至消除工作时产生的热应力。
[0015](3)高压密封性好。异形管板可依靠短圆筒结构使其在凸形封头上的偏心焊接得以实现，管板与封头的焊接保证了较高工作压力下的密封性能。
[0016](4)采用滑动鞍座和固定鞍座的组合支撑，使筒体在轴向上可自由伸缩，降低筒体的热应力。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明高压卧式换热器的结构示意图。
[0018]图2是图1中的A向视图。
[0019]图3是图1中的B向视图。
[0020]图4是图1中C-C剖视图。
[0021]图5是图1中D-D剖视图。
[0022]图中:1、壳体，2、壳程物料进口管，3、滑动鞍座，4、左异形管板，5、左管箱，6、管程热媒进口管，7、壳程物料蒸汽出口管，8、右管箱，9、管程热媒出口管，10、右异形管板，11、固定鞍座，12、排液管，13、换热管束，14、折流板，1.1左封头，1.2、筒体，1.3、右封头。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]如图1所示，包括由壳体1、折流板14构成的壳程，由左管箱5、右管箱8、左异形管板4、右异形管板10、换热管束13构成的管程以及滑动鞍座3和固定鞍座11 ;壳体I下部的两侧各安装有左异形管板4、右异形管板10，左异形管板4、右异形管板10外伸圆筒的端面分别与左管箱5、右管箱8连接；壳体I内的左异形管板4和右异形管板10之间设有间隔均布的一排折流板14，如图4所示，折流板14呈切去圆冠的圆形，各个折流板14被切去圆冠的一侧位于折流板14的左侧或右侧并沿壳体I中轴线方向呈左右交替布置，使得壳程待加热流体呈“S”流动，如图4所示，图中箭头指示壳程流体流向；换热管束13的两端穿过各个折流板14上的管孔连接到左异形管板4、右异形管板10上，换热管束13沿壳体I中轴线方向布置；左管箱5顶面设有管程热媒进口接管6，右管箱8底面设有管程热媒出口接管9，壳体I顶面设有壳程物料蒸汽出口管7，壳体I底面两侧设有壳程物料进口管2和排液管12。
[0025]左异形管板4、右异形管板10具有外伸短圆筒结构，左异形管板4、右异形管板10上均连接有圆筒体，左异形管板4、右异形管板10的圆筒体侧壁密封连接在壳体I上，左异形管板4、右异形管板10的圆筒体端面分别与左管箱5、右管箱8连接。
[0026]壳体I底面的两侧分别连接有滑动鞍座3和固定鞍座11进行支撑。
[0027]壳体I包括左封头1.1、右封头1.3以及连接于左封头1.1和右封头1.3之间的筒体 1.2。
[0028]壳体I的直径大于换热管束13的直径，壳体I长度大于换热管束13长度，将换热管束13整体及左、右异形管板4、10大部分包覆在内，左封头1.1与右封头1.3均为凸形封头。
[0029]折流板14的数量为3?10块。
[0030]如图2所示，滑动鞍座3底板上开有两个腰形孔，通过螺栓滑动连接支撑；如图3所示，所述的固定鞍座11底板上开有两个圆孔，通过螺栓固定连接支撑。
[0031]凸形封头为球形封头、椭球形封头或者碟形封头。
[0032]换热管束13的换热管数量根据具体工况经计算确定。
[0033]左、右异形管板4、10相对壳体I向下偏心安置，并分别与左封头1.1、右封头1.3连接，换热管束13上部具有较大蒸发空间。
[0034]各个壳程和管程的部件之间连接可采用胀接、焊接或胀焊等方式进行连接。可用于换热管束13与异形管板4、10的连接。
[0035]折流板14的开孔布置与换热管束13及异形管板4、10开孔的布置保持一致。
[0036]本发明所适用的清洁介质是指不含杂质、不易结垢的清洁流体，例如水、液态酒精
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[0037]本发明的具体实施工作过程如下:
以磷化工行业的黄磷尾气废热回收为例:以1800°C的黄磷尾气(P205)作为热媒从管程热媒入口管6进入左管箱5，经左异形管板4分布到换热管束13的各管路中，与壳程介质进行换热，再经右异形管板10汇集到右管箱8中，由管程热媒出口管9排出，温度降为786°C;清洁介质水由壳程物料进口管2进入壳体I，经折流板14折流作用流经换热管束13间隙，通过管壁与换热管束13内的高温黄磷尾气进行热交换，其工作液位始终高于换热管束13的最高位置。水经吸热后部分发生相变，生成170°C的蒸汽充满换热管束13上部空间并从壳程物料蒸汽出口管7引出；多余的水从排液口 12排出。计算可得，换热器管程与壳层间的对数平均温差达到1097°C，在这种高温差的工作条件下，本发明的挠性结构降低了热应力；170°C时饱和水蒸气压达到0.8MPa (8个大气压力)，壳体I与异形管板4、10的焊接保证了高压工况下的密封性。
[0038]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:包括由壳体(I)、折流板(14)构成的壳程，由左管箱(5)、右管箱(8)、左异形管板(4)、右异形管板(10)、换热管束(13)构成的管程以及滑动鞍座(3)和固定鞍座(11);壳体(I)下部的两侧各安装有左异形管板(4)、右异形管板(10)，左异形管板(4)、右异形管板(10)外伸圆筒的端面分别与左管箱(5)、右管箱(8)连接；壳体(I)内的左异形管板(4)和右异形管板(10)之间设有间隔均布的折流板(14)，折流板(14)呈切去圆冠的圆形，各个折流板(14)被切去圆冠的一侧位于折流板(14)的左侧或右侧并沿壳体(I)中轴线方向呈左右交替布置；换热管束(13)的两端穿过各个折流板(14)上的管孔连接到左异形管板(4)、右异形管板(10)上；左管箱(5)顶面设有管程热媒进口接管(6)，右管箱(8)底面设有管程热媒出口接管(9)，壳体(I)顶面设有壳程物料蒸汽出口管(7 )，壳体(I)底面两侧设有壳程物料进口管(2 )和排液管(12 )。
2.根据权利要求1所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的左异形管板(4)、右异形管板(10)上均连接有圆筒体，左异形管板(4)、右异形管板(10)的圆筒体侧壁密封连接在壳体(I)上，左异形管板(4)、右异形管板(10)的圆筒体端面分别与左管箱(5)、右管箱(8)连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的壳体(I)底面的两侧分别连接有滑动鞍座(3)和固定鞍座(11)进行支撑。
4.根据权利要求1所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的壳体(I)包括左封头(1.1)、右封头(1.3)以及连接于左封头(1.1)和右封头(1.3)之间的筒体(1.2)。
5.根据权利要求1所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的壳体(I)的直径大于换热管束(13)的直径，壳体(I)长度大于换热管束(13)长度，左封头(1.1)与右封头(1.3)均为凸形封头。
6.根据权利要求1所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的折流板(14)的数量为3?10块。
7.根据权利要求3所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的滑动鞍座(3)底板上开有两个腰形孔，通过螺栓滑动连接支撑；所述的固定鞍座(11)底板上开有两个圆孔，通过螺栓固定连接支撑。
8.根据权利要求5所述的一种适用于清洁介质蒸发的高压卧式换热器，其特征在于:所述的凸形封头为球形封头、椭球形封头或者碟形封头。
【文档编号】F28F9/18GK103808175SQ201410037253
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】刘宝庆, 郑毅骏, 金志江, 王曼曼, 张义堃 申请人:浙江大学