一种内翅片套管式换热器及换热系统的制作方法

本实用新型涉及多晶硅生产及精馏提纯的技术领域,尤其涉及一种内翅片套管式换热器及换热系统。

背景技术：

多晶硅生产中精馏区需要将三氯氢硅进行精馏提纯,其中涉及使用再沸器外部锅炉的辅助蒸汽将含三氯氢硅精馏塔底的液态物料加热蒸发的工艺流程。当前普遍采用固定管板的管壳式列管换热器作为上述工艺流程中的再沸器，而这种管壳式列管换热器有着如下常见的缺点：

其一，该管壳式列管换热器的传热管规格较小而数量一般相对较多，可达数百根到上千根。传热管的数目越多，因传热管及管板焊缝损坏造成泄漏的可能性就越大。发生泄漏将会使得物料三氯氢硅与蒸汽发生混合后会生成盐酸和二氧化硅。其中，产生的盐酸会对设备造成强烈腐蚀，产生的二氧化硅颗粒会堵塞住换热器，从而使得换热器无法工作。发生泄漏后换热器的维修费远大于设备本身价值，而且一旦发生泄漏，整个精馏工艺必须进行停机，耽搁工作进度，造成巨大损失。

其二，该管壳式列管换热器在开启停止阶段，因传热管与筒体的温度变化速率不同，会产生瞬时热应力，热应力的产生也是造成传热管等损坏从而引起泄漏的一个重要原因。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种内翅片套管式换热器以及一种内翅片套管式换热系统，通过采用在套管式传热管的内管道扩展翅片的结构应用于换热器中来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种内翅片套管式换热器，其包括：换热器筒体，所述换热器筒体的顶端由第一封头密封，底端由第二封头密封；所述第一封头上设置有物料出口，所述第二封头上设置有物料进口；内翅片套管传热管，所述内翅片套管传热管设置在所述换热器筒体内，所述内翅片套管传热管包括外管道和内管道，所述内管道的内壁或外壁设置有若干翅片；所述内管道的顶端连通到所述物料出口，底端连通到所述物料进口；所述外管道的管壁上连通有传热介质进口和传热介质出口，所述传热介质进口位于所述传热介质出口的上方。

优选地，所述第二封头上还设置有排废口，用于排出所述换热器筒体的废料。

优选地，所述第二封头的直边高度大于所述第一封头的直边高度。

优选地，所述第一封头与所述换热器筒体的顶端通过第一管板密封连接，所述第一管板还用于固定所述内翅片套管传热管的顶端；所述第二封头与所述换热器筒体的底端通过第二管板密封连接，所述第二管板还用于固定所述内翅片套管传热管的底端。

优选地，所述内翅片套管传热管的数量有多个，多个所述内翅片套管传热管以平行于所述换热器筒体长度方向的方式，并行排列地安装在所述换热器筒体内部。

优选地，多个所述内翅片套管传热管之间还设置有若干传输管道，所述若干传输管道用于将多个所述内翅片套管传热管的外管道相互连通。

本实用新型还提供了一种内翅片套管式换热系统，包括：多个所述的内翅片套管式换热器；进料联箱，所述进料联箱上设置有一个总进料口，所述进料联箱通过多个进料管一一对应地连接到多个所述的内翅片套管式换热器的物料进口；出料联箱，所述出料联箱上设置有一个总出料口，所述出料联箱通过多个出料管一一对应地连接到多个所述的内翅片套管式换热器的物料出口。

优选地，所述进料联箱上还设置有一个总排废管，多个所述的内翅片套管式换热器共用所述总排废管排出废料。

相比于现有技术，本实用新型实施例提供的内翅片套管式换热器与内翅片套管式换热系统，通过在套管内管壁扩展翅片，增加受热面，使得在相同换热量下相比现有技术的管壳式列管换热器使用的传热管数量更少，而且该内翅片套管式换热器可以避免因传热管与筒体的温度变化速率不同而产生的瞬时热应力损坏传热管，从而使得传热管发生泄漏的概率降低。

附图说明

图1是本实用新型提供的内翅片套管式换热器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的内翅片套管式换热器的横向剖面结构示意图；

图3是本实用新型提供的内翅片套管式换热系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本实用新型的实施方式仅仅是示例性的，并且本实用新型并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

参考图1和图2，本实施例首先提供了一种内翅片套管式换热器100，包括换热器筒体1和内翅片套管传热管2。其中，所述换热器筒体1的顶端由第一封头11密封，底端由第二封头12密封，所述第一封头11上设置有物料出口13，所述第二封头12上设置有物料进口14。所述内翅片套管传热管2设置在所述换热器筒体1内，所述内翅片套管传热管2包括外管道21和内管道22，所述内管道22的内壁或外壁设置有若干翅片22a；所述内管道22的顶端连通到所述物料出口13，底端连通到所述物料进口14。所述外管道21的管壁上连通有传热介质进口23和传热介质出口24，所述传热介质进口23位于所述传热介质出口24的上方。通过采用上述结构的内翅片套管式换热器100，能够提高换热效率，在获得相同的换热量的情况下，相比现有技术的换热器设置的传热管更少，发生泄漏的概率就越小。

进一步地，所述第二封头12上还设置有排废口3，用于排出所述换热器筒体1的废料。通过设置排废口可以将沉积在第二封头12底部含较多杂质的废液排出，提高产物的品质。

进一步地，所述第二封头12的直边高度大于所述第一封头11的直边高度。通过增加第二封头12的直边高度更有利于物料中的杂质沉积到底部，使得排废效果更佳。

进一步地，所述第一封头11与所述换热器筒体1的顶端通过第一管板15密封连接，所述第一管板15还用于固定所述内翅片套管传热管2的顶端；所述第二封头12与所述换热器筒体1的底端通过第二管板16密封连接，所述第二管板16还用于固定所述内翅片套管传热管2的底端。

进一步地，所述内翅片套管传热管2的数量有多个，多个所述内翅片套管传热管2以平行于所述换热器筒体1长度方向的方式，并行排列地安装在所述换热器筒体1内部。利用上述设置方式能较好地提高空间利用率，从而提高换热效率。

进一步地，多个所述内翅片套管传热管2之间还设置有若干传输管道25，所述若干传输管道25用于将多个所述内翅片套管传热管2的外管道21相互连通。通过上述的传输管道25，能够让传热介质在各个内翅片套管传热管2之间传输，使得传热介质分布更均匀，提高换热效率。

图2示出了本实用新型提供的内翅片套管式换热器的剖面结构示意图，可以看到，图2为上述内翅片套管式换热器100平行于第一管板15方向且沿传热介质进口23所在平面的剖视图，多个所述内翅片套管传热管2均以平行于所述换热器筒体1长度方向设置在所述换热器筒体1的内部；所述内翅片套管传热管2包括外管道21和内管道22。在本实施例中，内管道22的内壁设置有若干翅片22a。传热介质从所述内翅片套管传热管2的各个传热介质进口23通入，通过传输管道25在各个内翅片套管传热管2的外管道21与内管道22间的夹层中均匀传输传热介质。

在本实施例中，作为物料的液态三氯氢硅从物料进口14处通入到各个内翅片套管传热管2的内管道22中，在通入足量液态三氯氢硅后，各个内翅片套管传热管2的液位高度升高到接近第一管板15处，此时作为传热介质的高温蒸汽从各个传热介质进口23通入至内翅片套管传热管2的外管道21和内管道22之间的夹层中，并通过外管道间的传输通道25均匀分布。高温蒸汽将热量传递给内管道22流动的物料，然后蒸汽放热冷凝形成凝液，依靠重力从下方对应的传热介质出口24流出。而液态三氯氢硅依靠包括扩展受热面的翅片22a在内的受热面，吸收了足够的热量后，开始沸腾，蒸发形成气体上升，从物料出口13离开内翅片套管式换热器。

参考图3，本实施例还提供了一种内翅片套管式换热系统，所述内翅片套管式换热系统包括：多个所述的内翅片套管式换热器100；进料联箱200，所述进料联箱200上设置有一个总进料口201，所述进料联箱200通过多个进料管202一一对应地连接到多个所述的内翅片套管式换热器100的物料进口14；出料联箱300，所述出料联箱300上设置有一个总出料口301，所述出料联箱300通过多个出料管302一一对应地连接到多个所述的内翅片套管式换热器100的物料出口13。由总进料口201和总出料口301统一分配以及接收物料能更好地提高工序效率，而利用上述联箱结构可以使多个所述内翅片套管式换热器100中的物料分配均匀。

进一步地，所述进料联箱200上还设置有一个总排废管303，多个所述的内翅片套管式换热器100共用所述总排废管303排出废料。

在本实施例提供的内翅片套管式换热系统中，物料由总进料口201通入，经进料联箱200通过多个进料管202一一对应地将物料分配到多个内翅片套管式换热器100中，各个内翅片套管式换热器100中完成换热的物料蒸发形成气体，通过多个出料管302汇集到出料联箱300中，最后从总出料口301排出。

本实用新型实施例提供的内翅片套管式换热器和内翅片套管式换热系统，通过采用内翅片套管式结构，使得在相同换热量下相比现有技术的管壳式列管换热器使用的传热管数量更少，且该内翅片套管式换热器100可以避免因传热管与筒体的温度变化速率不同而产生的瞬时热应力损坏传热管，从而降低传热管发生泄漏的概率。另外通过增加第二封头12的直边高度令盐份更高的物料沉积在底部，可使利用排废管定期将废液排出的效率更高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，比如所述内翅片套管式换热器的绕行方式可以根据实际需要进行改动，对于这些改动和润饰，也应视为本申请的保护范围。