大型立式高效螺旋折流板换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤化工与石油化工设备技术领域，具体的是一种大型立式高效螺旋折流板换热器。
【背景技术】
[0002]随着社会工业的发展，污染的日益严重，节能减排、提高生产效率成为我们工作中必须考虑的重要因素。在随着炼油、化工及煤化工等装置的大型化成为趋势，对于炼油和煤化工装置的大型化不但能够提高装置的加工处理量，而且装置的大型化后能降低能耗、节约成本提高效率。当然，在装置的大型化同时，对工艺、设备等专业提出了更高的技术要求。仅对设备大型化而言，不仅仅是设备的简单放大，设备放大后对工艺计算、设备的结构、设备吊装、设备运输等方面提出了更高的要求。在满足工艺设计要求的同时，如何更好的优化设计是现在设备设计的核心问题。通过对结构的优化，以达到更高的工艺要求和合理的经济性。但是，在实际的工程应用中，通过工艺计算，如果使用通用的换热器，由于换热效率低下，势必会造成换热器直径很大，管束过长等问题，针对该类换热器有以下问题难于处理:
[0003]1:介质的进出口易产生偏流和不均匀，影响换热器的效率。
[0004]2:换热器管束过长易产生振动，影响换热器的正常操作，且易发生换热管断裂和泄漏事故。
[0005]3:换热器直径加大后，中部法兰基下部法兰容易产生泄漏事故，影响正常操作。
[0006]4:换热器直径加大后，对加工制造方面带来了很大的难度，特别是管板的加工。一是管板厚度的增加，对管孔的加工要求更高，要求采用特殊的加工手段才能满足管板的管孔精度要求，同时对螺旋折流板的管孔加工要求也相应的提高。以便保证穿管工作的顺利进行，也保证换热器的换热效率。
[0007]5:换热器直径、管束加大后重量增加，相应的投资也增加。
【实用新型内容】
[0008]为了解决现有换热器在直径增大后换热效率降低的问题，本实用新型提供了一种大型立式高效螺旋折流板换热器，该大型立式高效螺旋折流板换热器的壳程上部分壳程接管段含有上下设置的导流段和锥筒段，中部壳体的直径小于导流段的直径，增大了换热管束的有效换热面积，同时可减少中部壳体直径，既提高了换热效率，又节约了建造成本。
[0009]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种大型立式高效螺旋折流板换热器，所述大型立式高效螺旋折流板换热器的外部包括从上向下依次连接的管箱、壳程上部分壳程接管段、中部壳体和下部壳体，壳程上部分壳程接管段和中部壳体内设有螺旋折流板管束，壳程上部分壳程接管段含有上下设置的导流段和锥筒段，中部壳体的直径小于导流段的直径。
[0010]管箱的内部设有用于防止偏流及扰流的分布器，该分布器为球缺形或平板形，该分布器上设有多个均有分布的通孔。
[0011]锥筒段的下端和中部壳体的上端通过壳体上部法兰密封连接，中部壳体的下端和下部壳体的上端通过壳体下部法兰密封连接。
[0012]中部壳体的直径小于下部壳体的直径，中部壳体的直径小于管箱的直径。
[0013]螺旋折流板管束的上端设置有上管板，上管板位于管箱和壳程上部分壳程接管段之间，壳程上部分壳程接管段内套设有导流筒，导流筒的下端与锥筒段的下端焊接，导流筒的上端位于上管板的下方，导流筒的上端与上管板之间形成流体通道。
[0014]导流筒的内径等于锥筒段的下端的内径。
[0015]螺旋折流板管束的下端设置有下管板，下管板位于下部壳体的上部内，下管板的周边与下部壳体的内壁之间形成流体通道。
[0016]管程入口设置于下部壳体的下部，管程出口设置于管箱的上部，管程入口依次通过膨胀节和浮头变径封头与下管板连接，膨胀节能够被拆卸。
[0017]壳程入口设置于壳程上部分壳程接管段，壳程出口设置于下部壳体。
[0018]螺旋折流板管束的折流板为螺旋形。
[0019]本实用新型的有益效果是，该大型立式高效螺旋折流板换热器为单管程、纯逆流高效螺旋折流板换热器。在使用范围方面可以适用于高温、中温、高压、中压、低压工况、适用介质为各种烃类及其混合物、氢气及具有各种腐蚀工况的介质，同时也适用于含有一定量固体颗粒的油气，介质可分为液-液、气-气、气-液两相等各种介质工况。在工艺方面使得换热器换热效率更高，能提高换热效率30%左右。螺旋折流板换热器的直径较通用换热器的直径小，因此壳体厚度要小，重量要轻，经济成果明显。该种大型立式高效螺旋折流板换热器从设备本身结构设计和制造工艺也有突出的特点，通过对结构的优化，使该换热器在稳流、提高换热效率、防泄漏、防偏流、延长使用寿命等方面有其独特的特点。壳体对应法兰之间的密封可采用无垫片唇形密封，能减少设备的泄漏点，减少检修维护成本，对设备的安全运行也是起到了积极的效果。新型的螺旋折流板管束、通过调整螺旋折流板的间距和螺旋角度，不但能提高换热效率，而且能最大限度的保证换热的均匀性，保证换热效果。为解决冷热介质间热膨胀的影响，管程部分入口增加可拆卸膨胀节。
【附图说明】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
[0021]图1是大型立式高效螺旋折流板换热器的单相进料结构示意图。
[0022]图2是大型立式高效螺旋折流板换热器的双相进料结构示意图。
[0023]其中1.管箱，2.分布器，3.壳程放空口，4.上部分壳程接管段，5.导流筒，6.壳体上部法兰，7.螺旋折流板管束，8.中部壳体，9.裙座，10.壳体下部法兰，11.浮头变径封头，12.下部人孔，13.膨胀节，14.下部壳体，15.壳程排净口，16.管程入口，17.壳程出口，18.下管板，19.锥筒段，20.壳程入口，21.导流段，22.管程排净口，23.上管板，24.壳程出口，25.管程放空口，26.上部人孔，27.分布器，28.油入口，29.放空口。
【具体实施方式】
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0025]—种大型立式高效螺旋折流板换热器，所述大型立式高效螺旋折流板换热器的外部包括从上向下依次连接的管箱1、壳程上部分壳程接管段4、中部壳体8和下部壳体14，壳程上部分壳程接管段4和中部壳体8内设有螺旋折流板管束7，壳程上部分壳程接管段4含有上下设置的导流段21和锥筒段19，中部壳体8的直径小于导流段21的直径，如图1和图2所示。
[0026]壳程上部分壳程接管段4用于连接管箱I和中部壳体8，导流段21为直筒形状，锥筒段19为锥筒形状，该锥筒段19采用倒锥形(即底端朝上顶端朝下)。一般装置大型化以后需要大容量的换热器，采用普通换热器，换热器直径过大，采用焊板式换热器价格昂贵。本实用新型结构的换热器在满足工艺要求条件下，价格要比焊板式换热器便宜的多。大型立式高效螺旋折流板换热器结构参数要比普通换热器小采用上述结构既能完全满足工艺要求，又能在在节约建设成本等方面具有很大的优势。该大型立式高效螺旋折流板换热器，直径可以从100mm到2400mm或更大，换热效率是普通换热器换热效率的1.3倍左右，与通用换热器相比，该换热器具有直径小，换热效率高的优点，在节能和提高经济性方面有突出的表现。所以，推广应用本实用新型专利设备，对节能减排，提高效率，节约工程建设成本方面有其重要的现实意义。
[0027]在本实施例中，管箱I的封头可以采用椭圆形封头或球形封头的形式。椭圆形封头一般适用于管箱I的内径< 1500mm、压力温度低的工况。压力温度高、管箱内径> 1500mm的工况宜采用球形封头形式。管箱I的直管段或封头处设置检修人孔(如上部人孔26)，检修人孔可按相关标准选取。管箱I的封头开设检修人孔和管程出口 24及管程放空口 25等必要接管管口。接管管口的大小通过工艺提供的设计参数来确定。
[0028]在本实施例中，管箱I的内部设有用于防止偏流及扰流的分布器2，该分布器2为球缺形或平板形，该分布器2上设有多个均匀分布的通孔。该分布器2可根据物料特性及工艺要求进行形式的改变，图1和图2中所示为球缺形，也可设计成平板型。分布器2上面根据设计计算开设分布通孔。分布器2根据设计参数确定与螺旋折流板管束6中管板的距离。分布器2的开孔方式、开孔率、具体形式根据工艺参数中的相关参数。该分布器2可采用球缺形等多种形式。具体的选用需通过介质流速等综合设计数据来考虑，例图中所采用球缺形。
[0029]在本实施例中，壳程由从上向下依次连接的壳程上部分壳程接管段4、中部壳体8和下部壳体14组成，锥筒段19的下端和中部壳体8的上端通过壳体上部法兰6密封连接，中部壳体8的下端和下部壳体14的上端通过壳体下部法兰10密封连接。中部壳体8的直径小于下部壳体14的直径，中部壳体8的直径小于管箱I的直径。上部分壳程接管段3设立锥筒段19，锥筒段19的具体尺寸可根据实际的设计参数进行确定，该锥筒段19可以与法兰做成一个整体锻件，然后按尺寸机械加工处理。该部分的设计是减小筒体直径的关键设计，既能满足相关标准对入口与管束间距的要求，又能最大限度的控制设备筒体直径，节约建设成本。
[0030]法兰间的密封可采用无泄漏的无垫片唇密封结构形式。也可根据压力、温度、结构尺寸选用垫片密封结构形式。锥筒段19的具体尺寸可根据实际的设计参数进行确定，该锥筒段19可以与法兰为整体锻件，然后按尺寸机械加工处理。具体的，上部法兰6采用无垫片密封。该大型立式高效螺旋折流板换热器的换热管长度一般均在15m以上，所以在上部分壳程接管段4的适当位置设置一对壳体上部法兰6，这样的结构处理，能更好的解决设备在加工过程中管束的安装问题。同时，中部壳体8的直径按照管束的要求来确定，这样可以节省材料。为了增加设备长期的安全运行保证，减少设备的泄漏点，该段的法兰密封(即下部法兰10)采用无垫片密封结构。同时上部分壳程接管段4采用变径处理，增加一段锥形筒节(即锥筒段19)，通过计算此段锥形筒节可以壳体上部法兰6做成整体锻件，然后通过精加工处理得到所要求的结构尺寸。增加锥形筒节，通过变径，既保证了在大处理量的情况下增大设备筒体直