专利名称：一种换热器结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及化工设备领域，具体指一种换热器结构。
背景技术：
在节能减排和原油劣质化的大背景下，换热器等冷换设备经受的原料介质一般都较脏、较粘，流经换热器时较脏较粘的介质除了会沉积到换热器内壁上外，重要的是会对介质在换热器内的流动性及流场分布均匀性产生影响；如果换热器壳程介质为气、液两相且气、液两相从两个管口分别进入换热器壳程，那么大粘度的介质势必影响两相介质均匀混合程度。混合不均不但会使流体产生偏流，更会影响换热器的换热效率，换热效果无法满足工艺要求，从而给设备的长周期平稳运行带来隐患。同时为提高设备的换热效率，管束等换热部件的布置都较为紧密，间距往往都较小，也会导致换热器壳程流体混合不均，影响换热效率。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能稳定运行、周期长且换热效率好、适用范围广的换热器结构。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该换热器结构，包括封闭的壳体和设置在所述壳体内的多根换热管，各所述换热管的两端分别限位在第一管板和第二管板上，所述第一管板和第二管板平行设置在所述壳体内；其特征在于各所述换热管构成多层螺旋管，各层螺旋管依次内外间隔套置，每层螺旋管中还同向螺旋盘绕有第一气管，各所述第一气管朝向所述壳体底部的管壁上分布有多个第一气孔，各所述第一气管的进气口和出气口均连通外界气源。
作为改进，可以在各层所述螺旋管中同向螺旋盘绕有第二气管，各所述第二气管朝向所述壳体顶部的管壁上分布有多个第二气孔，各所述第二气管的进气口和出气口均连通外界气源，并且第二气管与外界气源之间设有阀门。该结构能够在系统压降或热端温差有明显上升时选择性开启，达到强化扰动的效果。
较好的，所述第二气管的开孔率为2%_10%，且均匀分布，此时具有较好的扰动效果O
为了保证换热效果，相邻层的所述螺旋管的螺旋方向相反。
上述各方案中，优选的是，所述第一气孔的开孔率为2%_10%且均匀分布，同理这样的开孔结构，具有较好的扰动效果。
根据换热需要，每层所述螺旋管中可以包括有多根同向螺旋盘绕的换热管，当然， 每层螺旋管也可以只用一根换热管螺旋盘绕。
还可以包括一芯体，该芯体位于所述第一管板和第二管板之间，且两端分别支承于所述第一管板和第二管板上，上述各层螺旋管以该芯体为中心螺旋盘绕，使各层螺旋管绕制后更加稳定，并方便安装。
与现有技术相比，本发明在壳体内设置了第一气管，其能够从内部对壳程内的流体进行在线扰动，并且第一气管布置于整个螺旋管束内部，覆盖面积大，工艺气从各个气孔内呈三维立体、网状形态喷出，对壳程流体进行全方位的扰动，即使在流体介质较脏、较粘乃至管间距、层间距都很紧密的情况下，都能够使流体介质混合不断趋于均匀，有效避免了流体在壳体内的沉积，提高传热效率，改善了换热效果；尤其是在壳程内的换热介质为两相混合介质时，其对换热介质能够起到进一步混匀的作用，避免产生偏流，有效保证了设备的长周期平稳运行。同时，本发明所提供的两根气管还可以在设备停工维修时作为吹扫管使用，吹扫效果好，有效降低设备堵塞失效的可能性，配合设备底部的杂质沉降空间及人孔使用可清除以往普通吹扫结构无法清除的杂质，尤其适合用于不可拆卸换热器设备内的清洗、吹扫和维修。
而换热管采用螺旋内外套置的结构，能确保各种粘度的物料充分、均匀混合，混合效果好，可进一步提闻换热效率。
图I为本发明实施例装配结构的平面示意图2为本发明实施例中第一(第二)气管的平面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图I和图2所示，本实施例以立式换热器为例进行说明，本发明的技术同样适用于卧式换热器。该换热器结构包括
壳体1，为封闭结构，包括直立的筒体11和设置在筒体两端的上封头(图中未示出)、下封头12组成，壳体内筒体的两端还设有相互平行的第一管板(图中未示出)和第二管板13,壳体上设有管程入口(图中未不出)、管程出口 14,壳程气相入口 15、壳程液相入口 16、壳程出口(图中未示出)和排凝口 17，该排凝口 17在停车检修时可作为检修人孔；壳体上还设有气体入口 18和气体出口(图中未示出)。第一管板(图中未示出)和第二管板13上设有供下述换热管3的两端穿插通过的多个管孔。
芯体2，位于第一管板和第二管板之间，芯体的两端分别支承于第一管板和第二管板上。
换热管3，有多根，这些换热管分为多组，每组可以有一根换热管，也可以有多根换热管，可以根据实际需要设定。各组换热管以芯体2为中心螺旋盘绕形成多层内外套设依次间隔设置的螺旋管，本实施例中内外相邻层螺旋管的螺旋方向相反。这些换热管的入口端和出口端分别穿过第一管板和第二管板13上对应的管孔后连通管程入口和管程出口 14。螺旋管的层数可以根据换热器的规模以及实际需要设定，例如可以为两层、五层乃至更多层。
第一气管4，用于向壳程吹扫气体，在不影响热端温差的前提下，设备运行时常开， 对壳程流体进行扰动,使流经壳程内的物流形成扰流,从而改善壳程内流体的混合情况并阻止壳程流体在壳体内的沉积。第一气管4以芯体为中心螺旋盘绕，可以有多根，其数量与螺旋管的层数相等，即每层螺旋管中设有一根第一气管4，并且第一气管4与所在层的换热管的螺旋方向相同。第一气管朝向壳体底部的管壁上均布有多个第一气孔41，图2中只示出了部分第一气孔，本实施例中每根第一气管上第一气孔的开孔率为7%。开孔率可以根据具体情况具体设定，例如根据管程内流体成分、组成、换热器规模等情况具体设定在2%_10% 之间；第一气管的进气口穿过第二管板连通壳体上的气体入口 18，第一气管的出气口穿过第一管板连通壳体上的气体出口 ；而气体入口 18和气体出口均连通外界气源，本实施例与工艺气相连通。
第二气管5，用于向管程内吹扫气体，主要是在系统压降增大或热端温差明显上升时选择性开启，与第一气管内喷出的气流相配合达到强化扰动的效果。第二气管5也是以芯体为中心螺旋盘绕，可以有多根，其数量与螺旋管的层数相等，即每层螺旋管中设有一根第二气管5，并且第二气管5与所在层的换热管的螺旋方向相同。第二气管朝向壳体顶部的管壁上均布有多个第二气孔51，本实施例中每根第二气管上第二气孔的开孔率为7%。开孔率可以根据实际情况，例如壳程内流体组成、换热器规模等具体情况具体设定在2%-10% 之间；第二气管的进气口穿过第二管板连通壳体上的气体入口 18，第二气管的出气口穿过第一管板连通壳体上的气体出口；并且设有控制第二气管上的气体通断的阀门(图中未示出)，用于选择性开启。
该换热器的工作原理如下
换热器正常工作时，第一气管4常开，工艺气从各第一气孔内喷出，对壳程流体进行三维立体全方位扰动，使壳程流体充分混合均匀，同时降低垢物在各换热管表面以及壳体内壁上沉积的可能性，有效地提高了换热效率，保证了设备的长周期平稳运行。
在系统压降增大或热端温差明显上升时，打开控制第二气管的阀门，使工艺气同时从第一气孔和第二气孔内喷出，加强壳程流体的扰动，使系统压降趋于平稳，热端温差均衡。
停工状态下，需要对壳程进行吹扫时，直接将工艺气或吹扫气体通过第一气孔和第二气孔吹入，对设备进行吹扫。而现有技术中的吹扫管通常是设置在换热管的底部，靠近底部吹扫管的区域吹扫效果较好，而远离吹扫管的底部则吹扫效果较差，尤其是无法清除沉积在换热管外壁上的垢物。本申请的技术方案则完全避免了这个问题，不仅吹扫面积大， 而且吹扫效果好，同时没有死角，大大降低了由于换热管外结垢堵塞所导致的换热管束失效的可能性。配合检修人孔使用，可清除普通吹扫结构无法清除的杂质。
停工状态下，当设备需要进行化学清洗时，可将壳体的气体入口连接清洗液管道， 使清洗液通过从第一气孔和第二气孔喷出，这样可提高清洗液的流速，加强化学清洗的效果O
权利要求
1.一种换热器结构，包括封闭的壳体和设置在所述壳体内的多根换热管，各所述换热管的两端分别限位在第一管板和第二管板上，所述第一管板和第二管板平行设置在所述壳体内；其特征在于各所述换热管构成多层螺旋管，各层螺旋管依次内外间隔套置，每层螺旋管中还同向螺旋盘绕有第一气管，各所述第一气管朝向所述壳体底部的管壁上分布有多个第一气孔，各所述第一气管的进气口和出气口均连通外界气源。
2.根据权利要求I所述的换热器结构，其特征在于各层所述螺旋管中还同向螺旋盘绕有第二气管，各所述第二气管朝向所述壳体顶部的管壁上分布有多个第二气孔，各所述第二气管的进气口和出气口均连通外界气源，并且第二气管与外界气源之间设有阀门。
3.根据权利要求2所述的换热器结构，其特征在于所述第二气管的开孔率为2%-10%，且均匀分布。
4.根据权利要求I至3任一权利要求所述的换热器结构，其特征在于相邻层的所述螺旋管的螺旋方向相反。
5.根据权利要求4所述的换热器结构，其特征在于所述第一气孔的开孔率为2%-10%，且均匀分布。
6.根据权利要求5所述的换热器结构，其特征在于每层所述螺旋管中包括有多根同向螺旋盘绕的换热管。
7.根据权利要求4所述的换热器结构，其特征在于还包括一芯体，该芯体位于所述第一管板和第二管板之间，且两端分别支承于所述第一管板和第二管板上，上述各层螺旋管以该芯体为中心螺旋盘绕。
全文摘要
本发明涉及到一种换热器结构，包括封闭的壳体和设置在所述壳体内的多根换热管，各所述换热管的两端分别限位在第一管板和第二管板上，所述第一管板和第二管板平行设置在所述壳体内；其特征在于各所述换热管构成多层螺旋管，各层螺旋管依次内外间隔套置，每层螺旋管中还同向螺旋盘绕有第一气管，各所述第一气管朝向所述壳体底部的管壁上分布有多个第一气孔，各所述第一气管的进气口和出气口均连通外界气源。与现有技术相比，本发明在壳体内设置了第一气管，其能够从内部对壳程内的流体进行全方位的扰动，即使在流体介质较脏、较粘乃至管间距、层间距都很紧密的情况下，都能够使流体介质混合不断趋于均匀，有效避免了流体在壳体内的沉积，提高传热效率，改善了换热效果，并方便设备的清洗、吹扫和维修。
文档编号F28F9/02GK102927837SQ201210432100
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者张贤安, 王健良, 胡兴苗, 刘利江, 吴力俊 申请人:镇海石化建安工程有限公司