专利名称：空分设备中主换热器的配管结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空分设备中的配管结构，尤其涉及一种流体分配均勻，可降 低能耗，提高并联换热器换热效率的空分设备中主换热器的配管结构。
背景技术：
目前空气分离技术中最广泛采用的是内压缩流程，即氧、氮、氩产品以液体状态从 精馏塔中抽出，再经低温液体泵加压至产品所需压力，最后通过换热器气化复热至带温，并 以压力氧气、氮气形式输送给用户。随着各个行业对气体需求的不断增长和节约能源的需 要，空分设备逐渐朝大型化、特大型化的方向发展趋势，而冷箱是深冷分离的关键工序之 一，也是空分设备操作温度最低的部位之一，占用相当部分的冷负荷，因此减少管道的压降 和冷损失是重要的节能措施。冷箱系统工艺复杂，管道管件多为价格较高的不锈钢及铝合 金钢件，投资较大，因此在满足应力条件下应尽量简化管道形状，以节省装置投资、降低能 耗。其中换热器的管道布设尤为关键，布设过程不仅要满足P&ID的要求，而且应考虑管系 的柔性及经济性，即充分利用管道的自然补偿，使管道具有足够的柔性。管道自然补偿结构 简单，运行可靠，投资少，是吸收管道热膨胀和端点位移的最佳方法，多组换热器并联连接 时配管一般以柔性控制为目的，以不出现显著的管道变形为界限，否则可能造成过度的压 力损失。在工艺上要求控制阻力降，保证流体分配均勻，由于各换热器本体阻力降一致，影 响流体分配的主要是进出换热器的管道的流体阻力损失。工艺上的优化概念主要有一是 保证换热器入口和出口管段阻力损失相等，此适用于两台换热器并联连接；二是换热器入 口距离与出口距离之和与另一台换热器的入口距离与出口阻力损失之和相等，此适用于多 组换热器并联连接。因为空分装置中多为Γ10台换热器并联连接，所以多采用后者进行优 化配管。设计中一般采用Z字形配管方式，即进气与出气方向一致，但这种配管结构不能保 证流体分配均勻，换热效率低。
发明内容本实用新型主要是提供了一种结构简单、能耗低、提高并联换热器换热效率的空 分设备中主换热器的配管结构，解决了现有技术中存在的换热器配管结构无法保证换热器 内的流体分配均勻，由此导致换热器换热效率低，能耗高的技术问题。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种空分设 备中主换热器的配管结构，包括并联在分子筛和精馏塔之间的若干个换热器，所述换热器 的输入端通过入口汇集管与分子筛相连，所述换热器的输出端通过出口汇集管与精馏塔相 连，所述入口汇集管与出口汇集管平行设置，且对应于入口汇集管的进气方向与出口汇集 管的出气方向相反。通过在换热器的输入端和输出端分别设置入口汇集管和出口汇集管， 并使入口汇集管的进气方向与出口汇集管的出气方向相反，即三者构成U字型的配管结 构，结构中通过入口汇集管最先进入换热器的气流在流经换热器后又最先进入出口汇集管 流出，即实现了“先进先出，后进后出”的原则，相对Z字形配管，此种配管结构中的流体分配均勻，就能量角度而言，更能吸热，换热更充分，节省能耗，换热效率高；而且U字型的配 管结构，结构简单紧凑、管系柔性好、系统运行可靠性高。作为优选，所述换热器在入口汇集管与出口汇集管间平行等距分布，所述换热器 的输入端通过入口弯头与入口汇集管贯通相连，所述换热器的输出端通出口弯头与出口汇 集管贯通相连。相互平行且等距分布的换热器，可确保换热器流体分配均勻；通过入、出口 弯头与入、出口汇集管对应贯通连接，方便安装。作为更优选，所述入口弯头与入口汇集管及换热器焊接相连，所述出口弯头与出 口汇集管及换热器焊接相连。焊接相连，避免了通常采用法兰连接可能造成的泄漏，固定方 式简单，安全可靠。作为优选，所述入口汇集管的直径与出口汇集管的直径比为1. 5 :1至1. 25 :1。入 口汇集管的直径大于出口汇集管的直径，可降低能耗。因此，本实用新型利用管道的自然补偿，使支管具有足够的柔性，可吸收管道热膨 胀和端点位移，减少压力损失，同时减少主管数量；保证入口汇集管的各支管的弯头的规格 和数量一致，从而保证在弯头处的阻力损失一致，使进入换热器的流体分配均勻。
图1是本实用新型空分设备中主换热器的配管结构的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。实施例如图1所示，本实用新型的一种空分设备中主换热器的配管结构，包括并联在分 子筛和精馏塔之间的五个换热器1，五个换热器1相互平行且等距分布，换热器1的输入端 通过入口汇集管2与分子筛相连，换热器1的输出端通过出口汇集管3与精馏塔相连，入口 汇集管2与出口汇集管3平行，其中入口汇集管2的直径为500mm，出口汇集管3的直径为 400mm,在换热器1与入口汇集管2侧壁间连接有入口弯头11，入口弯头11的下端口与换热 器1的输入端对接后焊接固定，入口弯头11的上端口垂直于入口汇集管2的侧壁并与入口 汇集管2相贯后焊接固定，在换热器1与出口汇集管3侧壁间连接有出口弯头12，出口弯 头12的上端口与换热器1的输出端对接后焊接固定，出口弯头12的下端口垂直于出口汇 集管3的侧壁并与出口汇集管3相贯后焊接固定，其中入口汇集管2的左端口封堵，右端口 对应的进气口与分子筛相连，出口汇集管3的左端口封堵，其右端口对应的出气口与精馏 塔相连，使对应于入口汇集管2的进气方向与出口汇集管3的出气方向相反。使用时，来自分子筛的气流首先自入口汇集管2的右端口进入，再经入口弯头11 依次进入换热器1，然后经出口弯头12进入出口汇集管3，最后自出口汇集管3的右端口进 入精馏塔，根据“先进先出，后进后出”的原则，通过入口汇集管2最先进入换热器1的气流 在流经换热器1后又最先进入出口汇集管3流出，能耗低，换热效率高。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的构思作举例说明。本实用新型 所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类 似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求1.一种空分设备中主换热器的配管结构，包括并联在分子筛和精馏塔之间的若干个换 热器(1 )，其特征在于所述换热器(1)的输入端通过入口汇集管(2)与分子筛相连，所述换 热器(1)的输出端通过出口汇集管(3)与精馏塔相连，所述入口汇集管(2)与出口汇集管 (3)平行设置，且对应于入口汇集管(2)的进气方向与出口汇集管(3)的出气方向相反。
2.根据权利要求1所述的空分设备中主换热器的配管结构，其特征在于所述换热器 (1)在入口汇集管(2)与出口汇集管(3)间平行等距分布，所述换热器(1)的输入端通过入 口弯头(11)与入口汇集管(2)贯通相连，所述换热器(1)的输出端通出口弯头(12)与出口 汇集管(3)贯通相连。
3.根据权利要求2所述的空分设备中主换热器的配管结构，其特征在于所述入口弯 头(11)与入口汇集管(2)及换热器(1)焊接相连，所述出口弯头(12)与出口汇集管(3)及 换热器(1)焊接相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的空分设备中主换热器的配管结构，其特征在于所 述入口汇集管(2)的直径与出口汇集管(3)的直径比为1. 5 :1至1. 25 :1。
专利摘要本实用新型公开了一种空分设备中的配管结构，提供了一种结构简单、能耗低、提高并联换热器换热效率的空分设备中主换热器的配管结构，解决了现有技术中存在的换热器配管结构无法保证换热器内的流体分配均匀，由此导致换热器换热效率低，能耗高等技术问题，它包括并联在分子筛和精馏塔之间的若干个换热器，所述换热器的输入端通过入口汇集管与分子筛相连，所述换热器的输出端通过出口汇集管与精馏塔相连，所述入口汇集管与出口汇集管平行设置，且对应于入口汇集管的进气方向与出口汇集管的出气方向相反。
文档编号F25J5/00GK201885515SQ20102061163
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者周海如, 李颖, 王晖 申请人:林德工程(杭州)有限公司