一种耐高温多管程换热设备的制作方法
【专利摘要】一种耐高温多管程换热设备，属于石油化工、热能利用、过程装备设备【技术领域】，用于解决高温换热器管板裂纹断裂。包括设备壳体、换热管束、外管箱及设置1块隔板的内管箱，其特征是：外管箱内设置1块隔板，将换热管束分隔成3管程，在外管箱一端设置管程入口，另一端沿轴向设置1组由内管和外管组成的套管，换热管束及外管两端分别与外管箱及内管箱连接，内管的里端在内管箱内部、外端从外管箱穿出；或在外管箱内平行设置2块隔板，将换热管束分隔成4管程，在外管箱一端设置管程入口，另一端设置管程出口。该换热设备管板局部温度不均匀性大幅度降低，大幅度降低管板局部热应力避免管板裂纹断裂，适用于高温介质换热、蒸汽发生器。
【专利说明】一种耐高温多管程换热设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于石油化工、热能利用、过程装备设备【技术领域】，特别涉及一种耐高 温多管程换热设备。
【背景技术】
[0002] 石油化工生产过程有很多余热，有的装置甚至有很多高温余热。如催化裂化装 置分馏系统有循环油浆330°C?350°C余热、二中循环油200°C?300°C余热、一中循环油 160°C?200°C余热、回炼油?330°C余热等。通常通过热量交换或产生蒸汽方式回收余热， 常用的热交换设备为4管程浮头式换热器或4管程U型管换热器。常规4管程浮头式换热 器是在其外管箱内设置T字型隔板，在内管箱设置1块隔板，将换热管束分隔成象限顺序4 管程，管程入口和管程出口设置在相临2个象限。催化裂化装置循环油浆换热器或蒸汽发 生器通常为4管程浮头式换热器，介质进口温度350°C，出口温度250°C，入口象限管板及 管程温度350°C，相临出口象限管板及管程温度250°C，管板入口与出口象限交界处温差为 100°C，使管板象限交界处产生较大热应力，另外入口象限换热管束和出口象限换热管束热 膨胀量有明显差异，对管板入口与出口象限交界处产生很大剪力，在较大热应力及剪力作 用下天长日久管板发生裂纹甚至断裂。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种耐高温多管程换热设备，有效降低相临象限管程间 介质温差，有效降低管板局部温度不均匀性，避免管板裂纹断裂。
[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括设备壳体、换热管束、外管 箱及设置1块隔板的内管箱，其特征是：夕卜管箱内设置1块隔板，将换热管束分隔成3管程， 在外管箱一端设置管程入口，另一端沿轴向设置1组由内管和外管组成的套管，换热管束 及外管两端分别与外管箱及内管箱连接，内管的里端在内管箱内部、外端从外管箱穿出；或 在外管箱内平行设置2块隔板，将换热管束分隔成4管程，在外管箱一端设置管程入口，另 一端设置管程出口；或在外管箱内设置+字隔板，将外管箱分隔成四个象限，同时将换热管 束分隔成4管程，在外管箱的I象限设置管程入口、III象限设置管程出口，设置圆形或矩 形通道将II象限与IV象限连通。
[0005] 进一步，还可以在换热管内设置内插物，还可以在换热管外侧或/和内侧设置纵 向翅片或钉头。
[0006] 进一步，换热管束采用弓形折流板或双弓形折流板或螺旋折流板或折流杆支撑导 向。
[0007] 进一步，采用圆筒式壳体或釜式壳体，卧式布置或立式布置。
[0008] 本实用新型创新点和积极效果：
[0009] 本实用新型创新点是：外管箱内设置1块隔板，将换热管束分隔成3管程，在外管 箱一端设置管程入口，另一端沿轴向设置1组由内管和外管组成的套管，换热管束及外管 两端分别与外管箱及内管箱连接，内管的里端在内管箱内部、外端从外管箱穿出；或在外管 箱内平行设置2块隔板，将换热管束分隔成4管程，在外管箱一端设置管程入口，另一端设 置管程出口；或在外管箱内设置+字隔板，将外管箱分隔成四个象限，同时将换热管束分隔 成4管程，在外管箱的I象限设置管程入口、III象限设置管程出口，设置圆形或矩形通道 将II象限与IV象限连通。
[0010] 本实用新型积极效果是：避免了管程入口象限与管程出口象限相临，换热设备管 板局部温度不均匀性大幅度降低，大幅度降低管板局部热应力避免管板裂纹断裂。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是一种耐高温多管程换热设备的示意图。
[0012] 1A-水汽出口，2-除氧水进口，3-外管箱隔板，4-设备壳体，5-内管箱，6-内管箱 隔板，7-内管，8-外管箱，9-管程入口，10-换热管束，11-外管，12-折流杆。
[0013] 图2是另一种耐高温多管程换热设备的示意图。
[0014] 1-蒸汽出口，2-除氧水进口，3A-外管箱上隔板，3B-外管箱下隔板，4A-釜式设 备壳体，5-内管箱，6-内管箱隔板，7A-管程出口，8-外管箱，9-管程入口，10-换热管束， 12-折流杆，13-液位计，14-汽水分离段。
[0015] 图3是另一种耐高温多管程换热设备的示意图。
[0016] 1A-水汽出口，2-除氧水进口，3C-外管箱+字隔板，4-设备壳体，5-内管箱，6-内 管箱隔板，7A-管程出口，8-外管箱，9-管程入口，10-换热管束，12-折流杆，15-连通管。
【具体实施方式】
[0017] 见图1，是3管程换热设备应用于催化裂化装置循环油浆卧式蒸汽发生器，换热管 束10水平设置在设备壳体4内部，同时在下部设置一根由内管7和外管11组成的套管，换 热管束10及外管11两端分别与外管箱8、内管箱5连接；在外管箱8上部设置1块外管箱 隔板3,在内管箱5中部设置1块内管箱隔板6,外管箱8上端设置管程入口 9,内管7的里 端在内管箱5内部、外端从外管箱8穿出。换热管束10间设置数排折流杆12,设备壳体4 下部设有2个除氧水进口 2,顶部设有4个水汽出口 1A。
[0018] 见图2,是4管程换热设备应用于催化裂化装置循环油浆釜式蒸汽发生器，换热管 束10水平设置在釜式设备壳体4A内部。换热管束10两端分别与外管箱8、内管箱5连接， 在外管箱8内上部水平设置外管箱上隔板3A、下部水平设置外管箱下隔板3B，在内管箱5 内中部水平设置1块内管箱隔板6,外管箱8上端设置管程入口 9,下端设置管程出口 7A，换 热管束10间设置数排折流杆12。釜式设备壳体4A上部是蒸汽空间，设有除氧水进口 2、液 位计13,釜式设备壳体4A顶部与汽水分离段14连接，汽水分离段14顶部设有蒸汽出口 1。
[0019] 见图3,是4管程换热设备应用于催化裂化装置循环油浆蒸汽发生器，换热管束10 水平设置在设备壳体4内部。换热管束10两端分别与外管箱8、内管箱5连接，内管箱5有 内管箱隔板6,外管箱8设置+字隔板及连通管15,连通管15连通II象限与IV象限空间， 外管箱81象限设有管程入口 9、III象限设有管程出口 7A。换热管束10间设置数排折流 杆12,设备壳体4下部设有2个除氧水进口 2,顶部设有4个水汽出口 1A。
[0020] 参见图1，?350°C高温循环油浆从管程入口 9进入外管箱8内，经外管箱隔板3 上部空间进入1管程，温度降到?316°C进入内管箱5内管箱隔板6的上部空间，然后折流 进入2管程，温度降到?283°C进入外管箱8外管箱隔板3的下部空间，然后再转入3管程 (包括套管的夹层），温度降到?250°C进入内管箱5内管箱隔板6的下部空间，最后从内管 7排出。除氧水从除氧水进口 2进入，向上流动经换热管束10与高温循环油浆换热使部分 除氧水汽化，汽水混合物继续向上流动最后从水汽出口 1A排出。换热设备管板相临管程区 域间最大温差67°C，比常规4管程换热设备管板区域间最大温差降低33%。
[0021] 参见图2,?350°C高温循环油浆从管程入口 9进入外管箱8内，经外管箱上隔板 3A上部空间进入1管程，温度降到?325°C进入内管箱5内管箱隔板6的上部空间，然后折 流进入2管程，温度降到?300°C进入外管箱上隔板3A与外管箱下隔板3B中间空间，然后 再转入3管程，温度降到?275°C进入内管箱5内管箱隔板6的下部空间，然后折流进入4 管程，温度降到?250°C进入外管箱下隔板3B下部空间，最后从管程出口 7A排出。除氧水 从除氧水进口 2进入，除氧水经换热管束10与高温循环油浆换热使部分除氧水汽化，汽泡 向上流动脱离水面进入上部空间进行汽水沉降分离，然后蒸汽进入顶部汽水分离段14进 一步脱水后从蒸汽出口 1排出。换热设备管板相临管程区域间最大温差只有50°C，比常规 4管程换热设备管板区域间最大温差降低50%。
[0022] 参见图3,?350°C高温循环油浆从管程入口 9进入，从外管箱81象限进入1管 程，温度降到?325°C进入内管箱5内管箱隔板6的上部空间，然后折流进入2管程，温度降 到?300°C进入外管箱II象限空间，然后通过连通管15进入IV象限空间、进入3管程，温 度降到?275°C进入内管箱5内管箱隔板6的下部空间，然后折流进入4管程，温度降到? 250°C进入III象限空间，最后从管程出口 7A排出。除氧水从除氧水进口 2进入，向上流动 经换热管束10与高温循环油浆换热使部分除氧水汽化，汽水混合物继续向上流动最后从 水汽出口 1A排出。
【权利要求】
1. 一种耐高温多管程换热设备，包括设备壳体、换热管束、外管箱及设置1块隔板的内 管箱，其特征是：外管箱内设置1块隔板，将换热管束分隔成3管程，在外管箱一端设置管 程入口，另一端沿轴向设置1组由内管和外管组成的套管，换热管束及外管两端分别与外 管箱及内管箱连接，内管的里端在内管箱内部、外端从外管箱穿出；或在外管箱内平行设置 2块隔板，将换热管束分隔成4管程，在外管箱一端设置管程入口，另一端设置管程出口；或 在外管箱内设置+字隔板，将外管箱分隔成四个象限，同时将换热管束分隔成4管程，在外 管箱的I象限设置管程入口、III象限设置管程出口，设置圆形或矩形通道将II象限与IV 象限连通。
2. 根据权利要求1所述的耐高温多管程换热设备，其特征是：还可以在换热管内设置 内插物，还可以在换热管外侧或/和内侧设置纵向翅片或钉头。
3. 根据权利要求1所述的耐高温多管程换热设备，其特征是：换热管束采用弓形折流 板或双弓形折流板或螺旋折流板或折流杆支撑导向。
4. 根据权利要求1所述的耐高温多管程换热设备，其特征是：采用圆筒式壳体或釜式 壳体，卧式布置或立式布置。
【文档编号】F28D7/00GK203869555SQ201420318188
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】刘英聚 申请人:刘英聚