可靠实现三相介质换热的换热器的制造方法
【专利摘要】一种可靠实现三相介质换热的换热器，包括管箱、换热管束、壳程筒体，所述换热管束为U形换热管和管板组成的U形换热管束，左、右U形换热管束平行交错的安装在壳程筒体内；所述左、右管箱的短节端部设置法兰，通过该法兰将壳程筒体、左、右管箱和左、右U形换热管束连接为一整体。本实用新型可实现在一台设备上同时进行三种（或三相）介质的热交换，能降低设备成本，提高换热器的换热效率，减小设备占地面积；同时，大大降低了管程两种介质互串的可能性，给管程两种介质相互换热，且不允许微量混合的苛刻条件下，提供了一种可靠换热器。
【专利说明】可靠实现三相介质换热的换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及换热器【技术领域】，更具体的说是涉及一种可靠实现三相介质换热的换热器。
【背景技术】
[0002]随着石油化工行业的快速发展，设备日趋大型化、非标化，对效率、安全的要求越来越高，在石油化工行业使用的设备中，大部分需要进行热交换以达到设备的操作温度。换热器是进行热交换操作的常用装置，由于U形管式换热器的管束具有可以自由伸缩、可以消除温差应力、流程较长、流速较高和换热性能较好等优点，而且结构紧凑，占地面积较小，广泛应用于石油化工领域。
[0003]石油化工行业属于高危行业，所接触的介质通常是易燃、易爆、有毒、具有腐蚀性的。对于换热器而言，即使介质本身不具有腐蚀性，但由于介质中所含有的一些腐蚀性杂质、换热管与管板连接处的应力集中以及换热管的震动等原因，极易产生腐蚀，从而导致介质的泄露。
[0004]对于U形管式换热器，管程介质的的泄露有两种，一种是由于换热管本身质量问题而发生的泄露，主要是由于U形换热管弯制后弯管段出现变薄、变扁、开裂等问题，运行过程中，在各种载荷和腐蚀的作用下，出现穿透性裂纹而发生的泄露，这种泄露发生的较少。另一种是U形管与管板连接处发生泄漏，换热管与管板连接处应力集中较为严重，同时由于焊接或胀接质量的问题以及介质流动时的冲击力，使连接处出现间隙，介质从间隙一侧渗入另一侧，这是U形管式换热器泄露的主要原因。
[0005]现有技术中的U形管式换热器主要是由一个管箱、管束和壳体组成的换热器，能实现两种介质的换热，一旦介质泄露，造成管壳程两种介质的直接接触，轻则导致产品的污染和纯度的下降，对于易燃、易爆、有毒的介质，可能会发生不可预料的事故。对于需要进行三种(相)介质之间换热的则需要增加设备，从而增加占地面积、成本等，而且换热效率较低，不利于能源的有效利用。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供一种可靠实现三相介质换热的换热器，能完成不允许微量混合的苛刻条件下的介质相互换热。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]一种可靠实现三相介质换热的换热器，包括管箱、换热管束、壳程筒体，所述换热管束为U形换热管和管板组成的U形换热管束，左、右U形换热管束平行交错的安装在壳程筒体内；所述左、右管箱的短节端部设置法兰，通过该法兰将壳程筒体、左、右管箱和左、右U形换热管束连接为一整体。
[0009]所述U形换热管和管板通过强度焊+贴胀的方式连接。
[0010]本实用新型具有双管箱和双管束结构，共用同一壳体，两组U形换热管束平行交错的安装在壳体内，两种换热介质分别通过左右管箱进入两换热管束中进行换热，壳程内通入第三种不与两管程介质发生反应的中间介质；该种结构使得本实用新型除了解决传统U形管式换热器所存在的因介质泄露导致的产品污染和纯度下降，以及发生事故发的可能性外，还有以下优点:
[0011]1.两种介质分别通过左右管箱进入管程进行换热，壳程内通入第三种介质，大大降低了管程两种介质互串的可能性，给管程两种介质相互换热，又不允许微量混合的苛刻条件下，提供了一种可靠地换热器。
[0012]2.可以实现在一台设备上对三种(或三相)介质同时进行热交换，降低了设备成本，提高了换热效率，减小了设备占地面积
[0013]3.由于第三种介质的存在，使管程两种介质的换热更加均匀，提高了换热效率和热能利用率。
[0014]新型的主要用于石油化工行业的双U形管式换热器，以解决传统U形管式换热器所存在的因介质泄露导致的产品污染和纯度下降，以及发生事故发的可能性，并且为实现三种(相)介质的传热提供了一种可靠的换热器。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1a为本实用新型的结构示意图；
[0016]图1b为图1a的俯视图；
[0017]图2为本实用新型管箱结构示意图；
[0018]图3a为本实用新型管束结构示意图；
[0019]图3b为图3a的俯视图；
[0020]图4为本实用新型管板与换热管连接示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0022]如图la、lb所示，一种可靠实现三相介质换热的换热器，包括管箱、换热管束、壳程筒体，所述换热管束为U形换热管和管板组成的U形换热管束,左、右U形换热管束2、4平行交错，而又相互隔离的安装在壳程筒体3内，可以实现对两管程介质的完全隔离，确保两管程介质不会发生直接接触。
[0023]为了便于拆卸和清洗设备，所述左、右管箱1、5的短节端部设置法兰，通过该法兰将壳程筒体3、左、右管箱1、5和左、右U形换热管束2、4连接为一整体。两换热介质通过左右管箱进入两组管束中进行换热，在壳程内通入不与两管程介质发生反应的第三种介质。在壳程筒体上设置固定鞍式支座和滑动鞍式支座作为该换热器的支撑。为了吊装的需要，应在管箱的适当位置增设吊耳。
[0024]如图2所示，左右管箱主要由封头(或平盖)1_1、介质进(出)口 1-2、管箱短节1-3、隔板1-4、介质出(进)口 1-5等组成。
[0025]如图3a、3b所示,换热管束主要由管板2_1和U形换热管2_2组成,作为换热管的支撑，管束中设置折流板、拉杆、定距管等附属结构，在壳程介质进口位置设置防冲挡板。管板与换热管的连接方式主要有三种，分别是强度胀、强度焊和焊胀结合，胀接的方式主要有机械胀和强度胀两种，通常根据换热管的规格和实际工况选择合适的连接方式，而强度焊+贴胀(液压胀)的方法是最常用的，它消除了换热管与管孔的间隙，综合了强度焊和强度胀的优点。所以选择管板与U形换热管通过强度焊+贴胀的方式连接在一起，同时对管头(壳程)进行水压试验，必要时进行泄露试验以保证管头强度，降低其发生泄漏的可能性。对U形换热管在弯制后逐根以两倍设计压力进行水压试验，确保换热管质量。
[0026]焊接时应选用合适的焊接方式和焊接电流等，以防融化管头，给后续的胀管工作造成不必要的麻烦；胀接时应选用合适的胀接压力和时间，不能过胀，也不能胀接不够。在组装管束之前，应将管头处不小于两倍管板厚度的长度范围进行打磨(碳钢管，不锈钢管则清理油污等)，打磨至呈现出金属光泽，便于换热管的组装、施焊以及后续的无损检测等工作，为了便于施焊，根据所选用焊接方法的不同，可以调整管头与管板端面的距离。
[0027]如图4所示为换热管与管板的一种连接形式-强度焊+贴胀，将换热管伸出管板一定距离以便于施焊。管板与换热管进行胀接时，在换热管两端面处应留出一定的距离不胀作为应力缓冲区域。采用液压胀时，管孔内可以刮出一个深为0.5mm左右的矩形槽，矩形槽的宽度根据换热管的直径和壁厚确定，使换热管与管板的连接更加可靠。管头与管板的焊接分两遍完成，为填丝多道焊，焊接完成后对焊缝进行100%的渗透检测，按JB/T4730-2005的要求进行，I级合格，对于碳钢管板和换热管还应进行后热消氢处理，降低其应力集中。胀接后对管头(壳程)进行水压试验，检查换热管管头的耐压情况，对于压力较大或者工况恶劣的换热器，还应进行泄露试验，确保管头强度。
【权利要求】
1.一种可靠实现三相介质换热的换热器，包括管箱、换热管束、壳程筒体，其特征在于:所述换热管束为U形换热管和管板组成的U形换热管束,左、右U形换热管束(2、4)平行交错的安装在壳程筒体(3)内；所述左、右管箱(1、5)的短节端部设置法兰，通过该法兰将壳程筒体(3)、左、右管箱(1、5)和左、右U形换热管束(2、4)连接为一整体。
2.根据权利要求1所述的一种可靠实现三相介质换热的换热器，其特征在于:所述U形换热管和管板通过强度焊+贴胀的方式连接。
【文档编号】F28F9/16GK204115524SQ201420548074
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】张鹰, 曹鑫, 赵淑霞, 唐永飞, 朱晓钢, 卢琳, 王静, 董艳 申请人:甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司