间隔式蒸汽再生加热器的制作方法

本发明涉及换热设备，具体而言，涉及间隔式蒸汽再生加热器。

背景技术：

1、在空分设备中，蒸汽再生加热器是用于加热污氮气为分子筛再生活化的关键设备。蒸汽再生加热器性能的优劣直接关系到分子筛吸附器能否正常运行，继而影响到整套空分系统的正常运行。

2、分子筛再生系统中热源为由锅炉提供的高温高压饱和或过热水蒸汽，再生介质为由液氮汽化而来的污氮气，运行周期为约每两小时冷热交替工作。分子筛的再生特性要求水蒸汽侧与污氮气侧两腔之间的泄漏率必须小于10ppm。同时在空分系统故障或检修停车时，会有汽化的低温污氮气进入蒸汽再生加热器内部，导致蒸汽再生加热器储水位置处于急剧温度梯度的场合抑或直接冻裂。

3、因此，鉴于上述存在的高温高压、冷热交替、低温冷冻等问题，本技术方案设计了一种间隔式蒸汽再生加热器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为保证水蒸汽侧腔体与污氮气侧腔体各自在高温高压、低温冷冻的工况下长期保持密封可靠性，同时通过间隔式结构设计彻底阻断水蒸汽侧腔体与污氮气侧腔体之间的相互影响，进而提供一种结构简单，耐用性可靠的蒸汽再生加热器，旨在解决上述问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、间隔式蒸汽再生加热器，蒸汽侧管程腔体与污氮气侧壳程腔体相邻部位即管板与换热管的连接处改进为双道强度焊接，并把每道焊缝之间的空隙与大气相连，在保证蒸汽侧管程腔体与污氮气侧壳程腔体各自在高温高压、低温冷冻的工况下长期保持密封可靠性的同时，当任何一侧一旦发生泄漏，泄漏介质首先会经过每道焊缝之间的间隙排至大气，继而实现两个腔体之间的绝对隔离作用，以改善上述问题。

4、本申请具体是这样的：

5、间隔式蒸汽再生加热器，包括加热器体，所述加热器体包括蒸汽侧管程腔体和污氮气侧壳程腔体，所述蒸汽侧管程腔体包括位于加热器体上下两端的上管箱和下管箱，所述上管箱的下端设有上端板，所述上端板的下端设有筒体，所述筒体的内端设有管束，所述管束的内侧设有换热管，所述管束的下端设有内侧管板，所述内侧管板的外端设有下端板，所述下端板的下端与下管箱连接，所述筒体的外端设有污氮气出口和污氮气进口。

6、作为本申请优选的技术方案，所述筒体的下端设有筒节，所述筒节的外端设有密封环，所述密封环的外端设有波纹管，所述波纹管通过密封环密封在筒节外，所述管板的下端设有闷盖，所述闷盖内端设有耐高温国产无石棉垫片。

7、作为本申请优选的技术方案，所述内侧管板的上端设有密封板，所述密封板和内侧管板的内端与换热管之间设有双道强度焊，所述密封板的内端设有引流通道，所述引流通道的内端设有泄压通道、刚度释放槽和管孔导向槽。

8、作为本申请优选的技术方案，所述上管箱与下管箱通过焊接连接方式与管束组装成一体，所述下管箱与管束和上管箱之间通过底层氩弧焊焊接。

9、作为本申请优选的技术方案，所述污氮气侧壳程腔体包括污氮气出口和污氮气进口，所述污氮气进口位于污氮气出口的下端，所述氮气由污氮气进口进入污氮气侧壳程腔体。

10、作为本申请优选的技术方案，所述污氮气进口和污氮气出口与管束之间贯穿连接，所述污氮气进口和污氮气出口与管束之间呈间壁式热传导。

11、作为本申请优选的技术方案，所述下管箱和上管箱的内均设有专用密封件，所述专用密封件的内端设有闷盖，所述闷盖与下管箱或上管箱之间设有耐高温平面密封垫片，所述耐高温平面密封垫片的外端设有商用级紧固件锁紧密封。

12、作为本申请优选的技术方案，所述筒节与波纹管在底部侧通过焊接连接，所述波纹管与密封环之间通过焊接连接，所述筒节与闷盖之间通过焊接链接。

13、作为本申请优选的技术方案，所述内侧管板与外侧密封板与换热管连接方式全部采用双道强度焊结构，所述内侧管板、密封板与换热管连接的两侧焊缝之间的空隙与大气相连。

14、作为本申请优选的技术方案，所述内侧管板、密封板及换热管泛指任何换热设备所涉及的部件，所述密封板结构泛指任何结构所能达到的双道强度焊施焊工艺部件。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果：

16、在本申请的方案中：

17、1、通过上管箱与下管箱通过焊接连接方式与管束组装成一体，形成一个独立密封的蒸汽侧管程腔体，蒸汽侧管程腔体整体套入筒体内部作为蒸汽再生加热器的换热芯子。水蒸汽由上管箱入口进入蒸汽侧管程腔体，期间通过相变放热温度由约200℃的过热蒸汽变为温度约80℃的冷凝水，最终由底端下管箱排出蒸汽侧管程腔体。由上端板、污氮气出口、筒体、污氮气进口、下端板等元件组装成污氮气侧壳程腔体，污氮气由污氮气进口引入污氮气侧壳程腔体，由底部经反复穿过管束后最终由顶部污氮气出口引出污氮气侧壳程腔体，期间与管束进行间壁式热传导，污氮气温度由常规的20℃加热至系统要求的170℃，最终从污氮气出口侧引出蒸汽再生加热器外部；

18、2、通过将下管箱设置在污氮气侧壳程腔体外侧，使蒸汽侧管程腔体与污氮气侧壳程腔体分设于单独的隔离空间，彻底避免高温高压的水蒸汽与低温冷冻的污氮气之间的相互影响，其具体结构如下：下管箱与专用密封件之间通过闷盖连接，其与闷盖之间通过耐高温平面密封垫片配合商用级紧固件锁紧密封，达到污氮气侧的静压密封要求；

19、3、通过下管箱侧选用专用密封件，其目的：(1)为达到筒体与管束之间的轴向密封要求；(2)释放筒体与管束之间由于热膨胀量不同产生的形变；(3)专用密封件具有较小的波纹管轴向刚度，可显著降低热膨胀的反作用力对管束的损坏；

20、4、通过蒸汽侧管程腔体与污氮气侧壳程腔体相邻部位即管板与换热管的连接处改进为双道强度焊接，并把每道焊缝之间的空隙与大气相连，在保证蒸汽侧管程腔体与污氮气侧壳程腔体各自在高温高压、低温冷冻的工况下长期保持密封可靠性的同时，当任何一侧一旦发生泄漏，泄漏介质首先会经过每道焊缝之间的间隙排至大气，继而实现两个腔体之间的绝对隔离作用；

21、5、通过达到双道强度焊结构专门设计的密封板，其作用：(1)通过结构力学设计，使得密封板具有极小的厚度，从而使得换热管伸出内侧管板高度能够满足内侧管板的施焊空间；(2)通过结构设计使密封板具有一定柔性，使得密封板能够顺利套入数量众多的换热管内；(3)当密封板与内侧管板材质不同时，密封板能够释放高温下两者由于热膨胀量不同而产生的应力。

技术特征：

1.间隔式蒸汽再生加热器，包括加热器体，其特征在于，所述加热器体包括蒸汽侧管程腔体和污氮气侧壳程腔体，所述蒸汽侧管程腔体包括位于加热器体上下两端的上管箱(1)和下管箱(9)，所述上管箱(1)的下端设有上端板(2)，所述上端板(2)的下端设有筒体(5)，所述筒体(5)的内端设有管束(4)，所述管束(4)的内侧设有换热管(33)，所述管束(4)的下端设有内侧管板(31)，所述内侧管板(31)的外端设有下端板(8)，所述下端板(8)的下端与下管箱(9)连接，所述筒体(5)的外端设有污氮气出口(3)和污氮气进口(6)。

2.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述筒体(5)的下端设有筒节(11)，所述筒节(11)的外端设有密封环(12)，所述密封环(12)的外端设有波纹管(13)，所述波纹管(13)通过密封环(12)密封在筒节(11)外，所述管板的下端设有闷盖(22)，所述闷盖(22)内端设有耐高温国产无石棉垫片(51)。

3.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述内侧管板(31)的上端设有密封板(32)，所述密封板(32)和内侧管板(31)的内端与换热管(33)之间设有双道强度焊(34)，所述密封板(32)的内端设有引流通道(41)，所述引流通道(41)的内端设有泄压通道(42)、刚度释放槽(43)和管孔导向槽(44)。

4.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述上管箱(1)与下管箱(9)通过焊接连接方式与管束(4)组装成一体，所述下管箱(9)与管束(4)和上管箱(1)之间通过底层氩弧焊焊接。

5.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述污氮气侧壳程腔体包括污氮气出口(3)和污氮气进口(6)，所述污氮气进口(6)位于污氮气出口(3)的下端，所述氮气由污氮气进口(6)进入污氮气侧壳程腔体。

6.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述污氮气进口(6)和污氮气出口(3)与管束(4)之间贯穿连接，所述污氮气进口(6)和污氮气出口(3)与管束(4)之间呈间壁式热传导。

7.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述下管箱(9)和上管箱(1)的内均设有专用密封件(7)，所述专用密封件(7)的内端设有闷盖(22)，所述闷盖(22)与下管箱(9)或上管箱(1)之间设有耐高温平面密封垫片，所述耐高温平面密封垫片的外端设有商用级紧固件锁紧密封。

8.根据权利要求2所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述筒节(11)与波纹管(13)在底部侧通过焊接连接，所述波纹管(13)与密封环(12)之间通过焊接连接，所述筒节(11)与闷盖(22)之间通过焊接链接。

9.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述内侧管板(31)与外侧密封板(32)与换热管(33)连接方式全部采用双道强度焊(34)结构，所述内侧管板(31)、密封板(32)与换热管(33)连接的两侧焊缝之间的空隙与大气相连。

10.根据权利要求1所述的间隔式蒸汽再生加热器，其特征在于，所述内侧管板(31)、密封板(32)及换热管(33)泛指任何换热设备所涉及的部件，所述密封板(32)结构泛指任何结构所能达到的双道强度焊(34)施焊工艺部件。

技术总结
本申请提供了间隔式蒸汽再生加热器，包括加热器体，所述加热器体包括蒸汽侧管程腔体和污氮气侧壳程腔体，所述蒸汽侧管程腔体包括位于加热器体上下两端的上管箱和下管箱，所述上管箱的下端设有上端板，所述上端板的下端设有筒体，所述筒体的内端设有管束，所述管束的内侧设有换热管，所述管束的下端设有内侧管板，所述内侧管板的外端设有下端板，所述下端板的下端与下管箱连接，所述筒体的外端设有污氮气出口和污氮气进口。本申请将下管箱设置在筒体外侧、设置改结构下专用密封件、双道强度焊结构及特殊制定的密封板结构，使间隔式蒸汽再生加热器能够在高温高压、冷热交替、低温冷冻的恶劣工况下长期稳定运行。

技术研发人员：陈力,任璞,曹旭,黄利峰,田雨
受保护的技术使用者：杭州杭氧换热设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22