专利名称：一种换热单元模块组合的固定管板换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于管壳式换热器节能技术领域，具体涉及一种换热单元模块组合的固定管板换热器，应用于石油化工、轻工和电力等行业。
背景技术：
传统固定管板式换热器是由管程和壳程两种不同介质通过换热管来实现热交换， 其中一种介质走管程，另一种介质走壳程。但在实际工程中，经常会遇到下列情况1)需要两种或两种以上的壳程介质与同一种管程介质进行热交换；幻具有不同压力、温度或不能相互混合的壳程介质与同一管程介质进行热交换；；3)节能改造时，对于原有固定管板式换热器无法满足更高的热交换要求时，通常的做法是重新设计、制造更大直径的换热器或制造额外的换热器并联或串联操作来达到新的使用需求，但弃置原有的换热器，无疑是一种浪费。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种换热单元模块组合固定管板换热器，实现复杂、多股介质的壳程工况和满足改造中原有固定管板式换热器重复利用的要求。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种换热单元模块组合的固定管板换热器，包括入口管箱1和出口管箱6，以及安装在入口管箱1和出口管箱6之间的两段或两段以上的换热单元模块2 ；所述固定管板换热器为卧式或立式结构；相邻两段换热单元模块2固定连接，在两者之间垫有分隔环3 ；每段换热单元模块2均包括壳程筒体10，在所述壳程筒体10上开有壳程介质进口 7和壳程介质出口 11，所述壳程筒体10的两端均焊接有固定管板8，壳程筒体10与两端的固定管板8构成一个独立的壳程空间；在所述壳程筒体10的空腔内装有一组换热管9和一组折流板12 ；所述折流板12 交错布置；所述换热管9穿过每个折流板12和两端的固定管板8 ；所述换热管9两端的外壁与固定管板8焊接或胀接，换热管9内构成管程空间；相邻两段换热单元模块2的固定管板8和分隔环3形成一个空腔，所述换热管9 与所述空腔相连通；入口管箱1的出口端面与一端的换热单元模块2的固定管板8固定连接；出口管箱6的进口端面与另一端的换热单元模块2的固定管板8固定连接；管程介质从入口管箱 1流入，经过第一段换热单元模块2内的换热管9后流入所述空腔，再从所述空腔进入第二段换热单元模块2内的换热管9，然后以同样的方式流经各段换热单元模块2后，最后从出口管箱6流出；对于每段换热单元模块2，壳程介质从壳程介质进口 7流入，通过换热管9与管程介质进行热交换后，从壳程介质出口 11流出。所述固定管板8为法兰结构。相邻两段换热单元模块2的固定管板8通过垫片及螺柱螺母4固定连接。所述固定管板8与入口管箱1或出口管箱6之间是通过垫片及螺柱螺母4来固定连接的。各段换热单元模块2是独立的，它们的长度相同或不相同，所用的壳程介质相同或者不相同。各段换热单元模块2的固定管板8、换热管9及壳程筒体10的材料相同或者不相同；换热管9的类型相同或者不相同；换热管9的排列形式相同或不相同。所述换热单元模块2可以卧式设置，也可以立式设置，换热单元模块2的段数可自由增减。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1.本实用新型通过换热单元模块组合，增加壳程物料介质股数，可以充分利用装置中不同种类、不同流量、不同热量的物料；克服了传统固定管板换热器只能允许单种壳程介质参与热交换的缺点，通过“单元模块”组合，实现了多壳程介质参与热交换的复杂工况， 满足了固定管板换热器在改造中重复利用的要求；2.本实用新型的换热管可采用高效换热管，如波纹管、螺纹管、异型管等，可按不同阶段和温度变化来控制调整输出热负荷，以达到提高换热效率和节约能耗的目的。3.利用本实用新型不仅可省去多个管箱，也可减少因管壳程温差引起的膨胀差， 改善管板和壳程筒体的受力状况；而且换热器结构紧凑、小巧，换热面积可以自由增减。4.本实用新型的换热器安装、检修和维护简便，现场可将单元模块分段组装，也可将每段换热单元模块拆出进行换热管清洗，降低了维护成本。5.节能改造时，原有固定管板换热器得以充分利用，节约投资的同时也减少了占地面积。
图1是本实用新型的典型立置结构组合示意图(以三段换热单元模块为例)。图2是本实用新型的典型卧置结构组合示意图(以两段换热单元模块为例)。图3是本实用新型中的换热单元模块结构示意图。图4是本实用新型中的换热单元模块的段间连接结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述如图1所示，一种换热单元模块组合的固定管板换热器，包括入口管箱1和出口管箱6，以及安装在入口管箱1和出口管箱6之间的两段或两段以上的换热单元模块2 ；固定管板换热器的壳程和管程均由两段或两段以上的独立的换热单元模块2自由组成；相邻两段换热单元模块2之间通过分隔环3和垫片及螺柱螺母4连接(如图4所示)，这个结构既实现壳程空间独立不干涉，又保证各段换热单元模块管程空间的贯通。每段换热单元模块2是独立的，长度可调，壳程介质可各不相同。[0032]如图3所示，每段换热单元模块2包括壳程介质进口 7、固定管板8、换热管9、壳程筒体10、壳程介质出口 11、折流板12 ；所述固定管板8为法兰结构；每段换热单元模块2的壳程筒体10上开有壳程介质进口 7和壳程介质出口 11，所述壳程筒体10的两端均焊接有固定管板8，组成一个独立壳程空间；在壳程筒体10的空腔内装有一组换热管9和一组折流板12 ；所述折流板12交错布置；所述换热管9穿过每个折流板12和两端的固定管板8，换热管9两端的外壁与固定管板8焊接或胀接，组成管程空间；相邻两段换热单元模块2的固定管板8和分隔环3形成一个空腔，所述换热管9与所述空腔相连通；管程介质从入口管箱1流入，经过第一段换热单元模块2内的换热管9后流入所述空腔，再从所述空腔进入第二段换热单元模块2内的换热管9，以同样方式流经各段换热单元模块2后，最后从出口管箱6流出；壳程介质从壳程介质进口 7流入，通过换热管9与管程介质进行热交换后，从壳程介质出口 11流出。入口管箱1的出口端面与一端的换热单元模块2的固定管板8固定连接；出口管箱6的进口端面与另一端的换热单元模块2的固定管板8固定连接，它们之间是通过垫片及螺柱螺母4来固定连接的，这样就使换热器的入口管箱1、三段单元模块2、出口管箱6刚性连接成一体。换热单元模块的段数根据工艺要求可自由组合。每段换热单元模块2的固定管板8、换热管9及壳程筒体10的材料可不尽相同； 换热管9的类型也可不尽相同，既可选普通光管，也可选波纹、螺纹等高效管；换热管9的排列形式也可依据各段传热需要不尽相同。换热单元模块2可以卧式设置，也可以立式设置，换热单元模块2的段数可自由增减。图1和图2中的标注5都是指支座，两者的结构不一样，但作用一样，支座5的作用主要是支承设备，保持设备稳固在混凝土和框架上，所述支座5分为卧式设备支座和立式设备支座.本文中图1是卧式支座，图2是立式支座，根据工程需要，焊接在某个换热单元模块2上就可以，没有特别要求。图2为本实用新型换热单元模块组合的固定管板换热器的卧置结构组合示意图。 每一部分包括的部件及连接方式与图1 一样，换热单元模块的段数根据工艺要求可自由组
I=I O本实用新型中，管壳程介质流动及热交换过程如下(以图1为例)管程介质从入口管箱1流入，流经第一段换热单元模块2里的固定管板8、换热管9、折流板12，与第一段换热单元模块2内的壳程介质进行第一次热交换后，进入第一段换热单元模块、分隔环和第二段换热单元模块形成的空腔内，再进入第二段换热单元模块，如此流动，最后进入三段换热单元模块，从出口管箱6流出。第I种壳程介质从第一段换热单元模块壳程介质进口 7流入，通过换热管，与管程介质进行热交换后，从第一段换热单元模块壳程介质出口 11流出；第二种壳程介质从第二段换热单元模块壳程介质进口 7流入，通过换热管，与管程介质进行热交换后，从第二段换热单元模块壳程介质出口 11流出；第三种壳程介质从第三段换热单元模块壳程介质进口流入，通过换热管，与管程介质进行热交换后，从第三段换热单元模块壳程介质出口 11流出。采用这种结构，不仅每段换热单元模块的壳程介质不一样，而且同一种壳程介质也可交叉流入几段。本发明首次提出了换热单元模块组合固定管板换热器，它不仅充分保留了传统固定管板换热器的优点，而且可实现复杂、多股介质的壳程工况和满足改造中原有固定管板式换热器重复利用的要求；同时具有成本低、结构简洁、制造上容易实现、质量容易保证等优点。 上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求1.一种换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于所述固定管板换热器包括入口管箱⑴和出口管箱(6)，以及安装在入口管箱⑴和出口管箱(6)之间的两段或两段以上的换热单元模块O)；所述固定管板换热器为卧式或立式结构；相邻两段换热单元模块O)固定连接，在两者之间垫有分隔环(3)；每段换热单元模块( 均包括壳程筒体(10)，在所述壳程筒体(10)上开有壳程介质进口(7)和壳程介质出口(11)，所述壳程筒体(10)的两端均焊接有固定管板(8)，壳程筒体(10)与两端的固定管板(8)构成一个独立的壳程空间；在所述壳程筒体(10)的空腔内装有一组换热管(9)和一组折流板(1 ；所述折流板(12)交错布置；所述换热管(9)穿过每个折流板(12)和两端的固定管板⑶；所述换热管(9)两端的外壁与固定管板(8)焊接或胀接，换热管(9)内构成管程空间；相邻两段换热单元模块O)的固定管板(8)和分隔环C3)形成一个空腔，所述换热管(9)与所述空腔相连通；入口管箱(1)的出口端面与一端的换热单元模块O)的固定管板(8)固定连接；出口管箱(6)的进口端面与另一端的换热单元模块O)的固定管板(8)固定连接；管程介质从入口管箱(1)流入，经过第一段换热单元模块O)内的换热管(9)后流入所述空腔，再从所述空腔进入第二段换热单元模块O)内的换热管(9)，然后以同样的方式流经各段换热单元模块⑵后，最后从出口管箱(6)流出；对于每段换热单元模块O)，壳程介质从壳程介质进口(7)流入，通过换热管(9)与管程介质进行热交换后，从壳程介质出口(U)流出。
2.根据权利要求1所述的换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于所述固定管板(8)为法兰结构。
3.根据权利要求2所述的换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于相邻两段换热单元模块O)的固定管板(8)通过垫片及螺柱螺母固定连接。
4.根据权利要求2所述的换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于所述固定管板(8)与入口管箱(1)或出口管箱(6)之间是通过垫片及螺柱螺母固定连接的。
5.根据权利要求1所述的的换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于各段换热单元模块( 是独立的，它们的长度相同或不相同，所用的壳程介质相同或者不相同。
6.根据权利要求1所述的的换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于各段换热单元模块O)的固定管板(8)、换热管(9)及壳程筒体(10)的材料相同或者不相同；换热管(9)的类型相同或者不相同；换热管(9)的排列形式相同或不相同。
7.根据权利要求1所述的的换热单元模块组合的固定管板换热器，其特征在于所述换热单元模块O)卧式设置或立式设置，换热单元模块O)的段数可自由增减。
专利摘要本实用新型提供了一种换热单元模块组合的固定管板换热器，属于管壳式换热器节能技术领域。所述固定管板换热器包括入口管箱和出口管箱，以及安装在入口管箱和出口管箱之间的两段或两段以上的换热单元模块；所述固定管板换热器为卧式或立式结构；每段换热单元模块又包括壳程介质进出口、固定管板、换热管、壳程筒体和折流板。本实用新型克服了传统固定管板换热器只能允许单种壳程介质参与热交换的缺点，通过“单元模块”组合，实现了多壳程介质参与热交换的复杂工况和满足固定管板换热器在改造中重复利用的要求。本实用新型可广泛应用于石油化工、轻工和电力等行业。
文档编号F28D7/16GK202329301SQ201120444410
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年5月30日
发明者冯清晓, 夏少青, 张文立, 朱国栋, 李臻, 杨良瑾, 段瑞, 谢智刚 申请人:中国石化工程建设公司, 中国石油化工集团公司