薄管板换热器的制作方法

1.本实用新型属于化工生产装置技术领域，具体涉及一种薄管板换热器。


背景技术：

2.薄管板换热器是石油化工领域应用广泛的传热设备。薄管板换热器管程侧高温介质的温度很高，薄管板与换热管管头之间易产生很高的温差应力而损坏。以往的高温热防护主要是依靠在换热管的入口端插入一直段的陶瓷套管，其存在的缺点：一是陶瓷套管与薄管板及换热管之间变形不协调，容易受挤压而破坏；二是只有陶瓷套管防护，薄管板的局部仍然存在温度过高的问题，极易造成薄管板与换热管之间的变形而损坏，造成泄漏的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种薄管板换热器，旨在解决现有技术中因薄管板与换热管连接处存在热变形而带来频繁泄漏的技术难题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种薄管板换热器，包括：
5.筒体，下端具有下封头，所述下封头的下端设有冷却气体出口，所述筒体的上端设有冷凝介质出口，所述筒体的下端设有冷凝介质进口；
6.管箱，固设于所述筒体的上端，所述管箱具有高温气体进口；
7.薄管板，固设于所述管箱的下端；
8.若干换热管，容纳于所述筒体内且固设于所述薄管板与所述下封头之间，所述换热管的上下两端分别贯穿所述薄管板与所述下封头；所述高温气体进口、所述换热管以及所述冷却气体出口构成高温气体的降温通道；以及
9.喷淋组件，贯穿所述筒体上端侧壁伸入所述筒体内，且固设于所述薄管板的下端面上，所述喷淋组件的喷淋头朝向所述薄管板。
10.在一种可能的实现方式中，包括沿环形方向均匀分布的多组所述喷淋组件，每组所述喷淋组件包括贯穿所述筒体侧壁的喷淋引出管、与所述喷淋引出管连通的喷淋总管以及并联于所述喷淋总管的多个喷淋支管，所述喷淋总管和所述喷淋支管位于所述筒体内，所述喷淋头设置于所述喷淋支管上；所述喷淋支管通过吊杆连接于所述薄管板的下端面上。
11.在一种可能的实现方式中，还包括多个加强支撑，多个所述加强支撑呈环形均匀分布，固定于所述薄管板的底部与所述筒体的内壁之间。
12.在一种可能的实现方式中，所述加强支撑为向所述筒体侧壁方向拱起的弧形杆。
13.在一种可能的实现方式中，所述弧形杆具有与所述薄管板搭接的第一搭接部及与所述筒体内壁搭接的第二搭接部。
14.在一种可能的实现方式中，所述弧形杆的弧度为50
°‑
60
°
。
15.在一种可能的实现方式中，所述筒体包括自上至下依次连接的u形筒体、圆锥形筒
体及圆形筒体；其中，所述u形筒体具有容纳所述管箱的u形空腔，所述u形筒体的筒壁内具有封闭的u形空腔，所述u形空腔与所述圆锥形筒体及所述圆形筒体连通，所述冷凝介质出口设置在所述u形筒体的外壁上；所述圆锥形筒体与所述u形筒体的外壁连接，所述薄管板固设于所述u形筒体的内壁下端。
16.在一种可能的实现方式中，所述加强支撑的下端固定于所述圆锥形筒体的下端。
17.在一种可能的实现方式中，所述u形筒体的内壁与所述管箱的连接处为弧形过渡连接。
18.在一种可能的实现方式中，所述管箱的上端高于所述u形筒体的上端。
19.本实用新型提供的薄管板换热器，与现有技术相比，有益效果在于：在薄管板的下方设置向薄管板喷射冷却水的喷淋组件，利用喷淋头向薄管板喷射冷却水，对薄管板进行降温，能够有效地降低薄管板的温度，减少薄管板与换热管之间的热变形程度，解决薄管板与换热管连接处因热变形而带来的频繁泄漏问题，大大延长了换热器的使用寿命。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提供的薄管板换热器的立面结构剖视图；
21.图2为本实用新型实施例提供的薄管板换热器的剖面结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的薄管板的结构示意图；
23.附图标记说明：
24.1、薄管板；2、管箱；3、u形筒体；4、圆形筒体；5、圆锥形筒体；6、喷淋总管；7、喷淋引出管；8、喷淋支管；9、吊杆；10、喷淋头；11、加强支撑；12、换热管；20、冷却气体出口；21、冷凝介质进口；22、冷凝介质出口； 23、高温气体进口；24、下封头；25、u形空腔。
具体实施方式
25.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的薄管板换热器进行说明。所述薄管板换热器，包括：筒体、管箱2、薄管板1、若干换热管12以及喷淋组件，筒体下端具有下封头24，下封头24的下端设有冷却气体出口20，筒体的上端设有冷凝介质出口22，筒体的下端设有冷凝介质进口21；管箱2固设于筒体的上端，管箱2具有高温气体进口23；薄管板1固设于管箱2的下端。
27.若干换热管12容纳于筒体内且固设于薄管板1与下封头24之间，换热管 12的上下两端分别贯穿薄管板1与所述下封头24；高温气体进口23、换热管12以及冷却气体出口20构成高温气体的降温通道；换热管12贯穿薄管板1，用于提供高温气体透过换热器的换热场所。
28.喷淋组件贯穿筒体上端侧壁伸入筒体内，且固设于薄管板1的下端面上，喷淋组件的喷淋头10朝向薄管板1。
29.本实用新型提供的薄管板换热器，与现有技术相比，有益效果在于：在薄管板1的下方设置向薄管板1喷射冷却水的喷淋组件，利用喷淋头10向薄管板 1喷射冷却水，对薄管
板1进行降温，能够有效地降低薄管板1的温度，减少薄管板1与换热管12之间的热变形程度，解决薄管板1与换热管12连接处因热变形而带来的频繁泄漏问题，大大延长了换热器的使用寿命。
30.本实施例提供的装置，高温气体冷却过程如下：高温气体自换热器顶端面的高温气体进口23进入换热器，沿贯穿薄管板1面的换热管12进入换热器内，与自换热器筒体侧下部冷凝介质进口21进入的冷凝水进行换热降温后，沿换热器底部的冷却气体出口20逸出换热器。
31.其中，管箱2焊接于筒体上，薄管板1与管箱2焊接，喷淋组件与薄管板 1焊接，筒体与下封头24焊接。
32.参阅图1至图3，作为一种具体的实施方式，本实用新型提供的薄管板换热器包括沿环形方向均匀分布的多组喷淋组件，每组喷淋组件包括贯穿筒体侧壁的喷淋引出管7、与喷淋引出管7连通的喷淋总管6以及并联于喷淋总管6 的多个喷淋支管8，喷淋总管6和喷淋支管8位于筒体内，喷淋头10设置于喷淋支管8上；喷淋支管8通过吊杆9连接于薄管板1的下端面上。通过多组喷淋组件，向薄管板1上均匀的喷水，保证薄管板1降温的均匀性。
33.可选地，参阅图2，吊杆9为圆柱形，且呈垂直方向与喷淋支管8焊接连接，每个喷淋支管8上均设有一个吊杆9，多个吊杆9呈环形均匀分布，喷淋组件通过吊杆9与薄管板1焊接连接。
34.需要解释的是，换热器的筒体与吊杆9共同支撑喷淋组件，能够保障喷淋组件安装的牢固性。喷淋组件位于薄管板1的下方，将喷淋组件使用圆柱形吊杆9与薄管板1进行固定，能够保证圆柱形吊板的两个端面与薄管板1及喷淋组件具有足够大的焊接接触面积，进而保证薄管板1对喷淋组件具有足够大的牵引力，能够使得喷水组件水平、垂直方向受力均匀，保证薄管板1具有足够的喷淋水面积，进而保证薄管板1面的降温效果。
35.参阅图3所示，本实施例设置了四组喷淋组件，四组喷淋组件在同一水平面内布置，相邻两组喷淋组件呈直角布置。将喷淋组件设计为4组，能够使得喷淋组件的喷淋面积覆盖整个薄管板1的下表面，使薄管板1的高温面能够得到较好的冷却降温。
36.其中，每组喷淋组件均设有1支喷淋总管6，喷淋总管6上水平焊接8-12 支喷淋支管8，喷淋支管8与喷淋总管6垂直焊接。
37.在一些实施例中，参阅图2所示，每支喷淋支管8沿薄管板1垂直方向均焊接有喷淋头10，喷淋头10指向薄管板1。
38.需要解释的是，与每支喷淋支管8的垂直方向焊接有喷淋头10，喷淋头10 指向薄管板1，降温冷却水通过喷淋引出管7的端部进入喷淋总管6，然后冷凝水沿垂直方向进入喷淋支管8透过喷淋头10喷向薄管板1。
39.设备运行时，高温气体通过薄管板1与换热管12时，薄管板1外侧(管程面)的高温气体传到筒体内侧(壳程面)，外置喷水环管通过喷淋引出管7给水进入喷淋总管6，然后分支进入喷淋支管8，使喷淋支管8内水具有一定的压力，自喷淋头10喷出水花，达到薄管板1的内侧，因水的比热容较大，能够吸收薄管板1面上大量的热量，从而让薄管板1的板面的高温温度得到有效降低，达到薄管板1降温的目的。根据能量守恒定律，薄管板1板面上的高温热量被喷淋水转移，而喷入筒体内的水与进入筒体内的冷凝介质混合后，可从冷凝介质出口22排出。
40.为了避免薄管板1的高温变形，如图1至图2所示，本实用新型提供的薄管板换热器还包括多个加强支撑11，多个加强支撑11呈环形均匀分布，固定于薄管板1的底部与筒体的内壁之间。
41.需要解释的是，加强支撑11能够对换热器的薄管板1起到支撑加固的作用，将加强支撑11在薄管板1与圆锥形筒体5间呈环形固定分布，能够保证薄管板 1的各个部分受力均匀，防止因薄管板1的重力和高温作用而发生变形，从而能够降低薄管板1与换热管12连接处的泄漏几率，避免了换热介质与冷凝介质的混淆，大大延长换热器薄管板1的使用寿命。
42.在一些实施例中，如图1至图2所示，加强支撑11为向筒体侧壁方向拱起的弧形杆。可选地，加强支撑11采用的圆钢直径为φ32，加强支撑11为一组用圆钢制作成的一定弧度的元件，能够确保加强支撑11具有足够的承受力量，避免因加强支撑11承受力量不足而导致加强支撑11弯曲变形，进而导致薄管板1的热变形问题无法得到保障。将加强支撑11的弧度设计成60
°
，以便能够使加强支撑11在具备足够承受力量的前提下，使得加强支撑11与薄管板1 及圆锥形筒体5均有足够大的焊接接触面积，进而为使加强支撑11能够提供足够的承受力量创造基础条件。
43.可选地，加强支撑11的弧度可以为50
°
、55
°
、60
°
等。
44.一些实施例如图1至图2所示，弧形杆具有与薄管板1搭接的第一搭接部及与筒体内壁搭接的第二搭接部。通过弧形杆两端的搭接部，提升加强支撑11 与薄管板1和筒体内壁搭接的长度，从而提升加强支撑11连接的可靠性。需要说明的是，加强支撑11与薄管板1和筒体均以焊接的方式连接。
45.在一些实施例中，如图1至图2所示，筒体包括自上至下依次连接的u形筒体3、圆锥形筒体5及圆形筒体4；其中，u形筒体3具有容纳管箱2的u 形空腔25，u形筒体3的筒壁内具有封闭的u形空腔25，u形空腔25与圆锥形筒体5及圆形筒体4连通，冷凝介质出口22设置在u形筒体3的外壁上；圆锥形筒体5与u形筒体3的外壁连接，薄管板1固设于u形筒体3的内壁下端。
46.其中，u形筒体3的内壁与管箱2焊接连接，u形筒体3的外壁与圆锥形筒体5焊接连接。
47.需要解释的是，当高温气体与冷凝水进行换热时，冷凝水因吸收大量的热量而使体积发生膨胀，换热器通有冷凝介质的筒体会有一定的弹性变量，将换热器的上端筒体设计成u形筒体3，能够使其对热膨胀产生的体积差进行补偿，能够满足降低温差应力的需要，从而避免了因设备体积膨胀而带来的应力损坏设备问题。同时，圆锥形筒体5在u形筒体3与下方的圆形筒体4之间起到过渡连接的作用，以减少截面差异大造成的形变。
48.可选地，u形筒体3的侧面设有多个冷凝介质出口22，圆形筒体4的下部设有的多个冷凝介质进口21，具体地，冷凝介质出口22设有8-10个，沿u形筒体3圆周侧面均匀分布，冷凝介质进口21设有8-10个，在圆形筒体4的下部的圆周面均匀分布。
49.需要解释的是，薄管板换热器因换热面积较大，在换热器圆形筒体4的侧下部设有多个冷凝介质进口21，在换热器u形筒体3的侧面设有多个冷凝介质出口22，当高温气体进入换热器进行冷凝降温时，使换热器冷凝介质的壳程筒体内能够保证具备足够流量的冷凝介质，进而保证了换热器的换热效果，使得高温气体得到充分冷却。
50.针对上述实施例提供的筒体结构，加强支撑11的下端固定于圆锥形筒体5 的下
端。
51.同时，为了避免两部件相接处的应力变形，本实施例中，u形筒体3的内壁与管箱2的连接处为弧形过渡连接。
52.可选地，管箱2的上端高于u形筒体3的上端，以便于高温气体的引入管 (非本技术的结构)与管箱2的连接。
53.本实施例提供的一种薄管板换热器高温气体冷却换热过程如下：高温气体自换热器上端的气体进口进入换热器的管程，冷凝水自换热器圆形筒体4下部的冷凝介质进口21进入换热器的壳程，经换热后的高温气体自换热器下端的冷却气体出口20逸出，与高温气体换热后的冷凝水变为水蒸气自u形筒体3侧部的冷凝介质出口22逸出。在高温气体使用换热器冷凝换热的过程中，喷淋水通过喷淋支管8上的喷淋头10向薄管板1进行喷水降温。
54.本实用新型提供的薄管板换热器，设计合理，结构简单，无需停车检修，能够均匀有效地降低薄管板1面的温度，减少薄管板1与换热管12之间的热变形程度，避免了薄管板1与换热管12连接处因热变形而带来的频繁泄漏问题，大大延长了换热器的使用寿命，能够更好的满足生产的需求。
55.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
56.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。