CN103075870A - 一种新型高效蒸汽加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高效蒸汽加热器，包括筒体，和设置在筒体一侧的膨胀节，所述的筒体中间设置有分程隔板，筒体两侧的端部分别设置有内管板和外管板，双金属轧制翅片管与内管板采用胀接连接，与外管板采用焊接连接，蒸汽进口管箱和冷凝液出口管箱分别焊接在外管板上；外管板在布管区域沿换热器轴向方向有13mm的凹陷，外管板焊在内管板上，使两管板之间形成一个10mm的浅层空腔；所述的蒸汽进口管箱的接管进口处焊接有防冲挡板。本发明提高了换热效率，减少能耗，节约了成本，提高了产品质量，使其制造更方便，性能更可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸汽加热器，具体为一种在空分装置纯化系统上用蒸汽加热器。
背景技术
目前，空分装置纯化系统上用蒸汽加热器大部分都是采用卧式双管板型式。空分装置中，原料空气先流经分子筛吸附器，经过分子筛的吸附净化，去除其中的少量二氧化碳，碳氢化合物及水蒸气，然后进入冷箱中板翅式换热器，将其冷却到-173℃左右，最后进入精馏塔进行精馏。冷箱中引出的污氮气进入蒸汽加热器，利用高温蒸汽将其加热到180℃左右，然后进入分子筛吸附器对分子筛进行再生。污氮气在蒸汽加热器中被蒸汽加热到分子筛再生时所需要的温度，而且不允许有蒸汽泄漏到污氮气中。如果水蒸汽一旦泄漏，则水蒸汽就会被再生污氮气携带进入分子筛吸附器中，进而污染原料空气，含有水蒸气的空气进入板翅式换热器后，在低温下产生冰堵，严重影响换热器的换热效果，最终导致整套空分装置停车。故现有蒸汽加热器基本上都采用双管板型式，该结构型式有效地保证了空分装置的正常运行。
传统的双管板结构型式，如图2所示，换热管采用光管型式，换热管与内管板采用柔性胀接，与外管板采用焊接，内外管板间有100mm 左右的防泄漏腔。采用此结构型式虽然可以有效的防止管程和壳程介质混合，但也存在一些问题。首先，换热管利用率降低。由于内外管板间防泄漏腔较大，导致换热管的有效换热长度减短，换热面积减少；其次，制造难度加大。由于内外管板间防泄漏腔较大，造成组装时穿管子困难，实际组装时为了能使换热管同时穿过内外管板，经常需要扩孔，导致内管板胀接强度不够；另外，随着项目的大型化，换热设备也越做越大，换热管数量也越来越多，有时单台设备换热管数量多达四五千根，加工制造难度更大。
因此，为了提高换热效率，减少能耗，节约成本，提高产品质量，急需改进现有结构型式，开发出一种新型的高效蒸汽加热器，使其制造更方便，性能更可靠。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单、制造
方便，工艺要求相对较低，制造质量更容易控制，换热效率更高的高效蒸汽加热器。
本发明的目的是这样实现的：
一种新型高效蒸汽加热器，包括筒体1，和设置在筒体1 一侧的膨胀节2，及分程隔板3、内管板6、外管板4、连接短接5、双金属轧制翅片管7、蒸汽进口管箱8 和冷凝液出口管箱9，其特征在于：所述的筒体1 壳程进出口接管中间设置有分程隔板3，筒体1 两侧的端部分别设置有内管板6 和外管板4，双金属轧制翅片管7 与内管板6 采用胀接连接，与外管板4 采用焊接连接，蒸汽进口管箱8 和冷凝液出口管箱9 分别焊接在外管板4 上；
外管板4在布管区域沿换热器轴向方向有13mm 的凹陷，外管板4焊在内管板6上，使两管板之间形成一个10mm 的浅层空腔；
所述的蒸汽进口管箱8 的接管进口处焊接有防冲挡板10。
积极有益效果：本发明由于采用以上技术方案，具有以下优点：
1）如图1所示，本发明由于省去了内外管板之间的120mm 左右的连接短节5，大大缩短了防止管壳程介质混合的防泄漏腔长度L，因此简化了结构和制造工艺，降低了制造难度，使制造质量更容易保证；同时，有效的减少了换热管的无效长度，明显的增加了有效换热面积。
2）本发明由于壳程设置了分程隔板，增加了壳程程数，有效地提高了壳程气体流速，提高了壳程放热系数，增加了换热效率；
3）本发明中换热管采用双金属轧制翅片管。由于该换热器壳程介质为再生气体，管程介质为水蒸汽，利用蒸汽冷凝放出的热量用来加热再生气体。因为壳程气体放热系数较低，而管程是蒸汽冷凝，介质产生相变，故其放热系数远远高于壳程的放热系数。为了提高设备的换热效率，需要强化壳程换热面积，因此换热管型式采用双金属轧制翅片管，大大提高了壳程的换热面积。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为现有技术中内外管板连接的结构示意图；
图3 为本发明中内外管板连接的结构示意图；
图4 为双金属轧制翅片管的结构示意图；
图中为：筒体1、膨胀节2、分程隔板3、外管板4、短节5、内管板6、双金属轧制翅片管7 、蒸汽进口管箱8、冷凝液出口管箱9 、防冲挡板10。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明：
如图1、图4所示，一种新型高效蒸汽加热器，包括筒体1，和设置在筒体1 一侧的膨胀节2，及分程隔板3、内管板6、外管板4、连接短接5、双金属轧制翅片管7、蒸汽进口管箱8 和冷凝液出口管箱9，其特征在于：所述的筒体1 壳程进出口接管中间设置有分程隔板3，提高壳程气体流速，增加换热效率；筒体1 两侧的端部分别设置有内管板6 和外管板4，双金属轧制翅片管7 与内管板6 采用胀接连接，与外管板4 采用焊接连接，蒸汽进口管箱8 和冷凝液出口管箱9 分别焊接在外管板4 上。
如图3所示，外管板4在布管区域沿换热器轴向方向有13mm 的凹陷，外管板4焊在内管板6上，使两管板之间形成一个10mm 的浅层空腔。该空腔为防泄漏腔，将管程和壳程介质分开，起到阻止管壳程介质的混合。
所述的蒸汽进口管箱8 的接管进口处焊接有防冲挡板10。
实施例1
对于一套四万空分装置纯化系统上用蒸汽加热器，如采用传统的双管板结构型式，则需要选取壳体直径为DN1400mm，换热器总长为5.5m 左右的换热器2 台，单台换热器所需换热管数量为4001 根，总重约为31 吨。一台双管板型式换热器中有4 块管板和多块折流板，每块管板和折流板上都要钻4001 个孔，零件加工和产品装配相当复杂繁琐。如选用本发明的新型高效蒸汽加热器，则只需要选取壳体直径为DN1900mm，换热器总长为7.7m 左右的换热器1 台，换热管数量约为250 根，总重约为21 吨。选用本发明的新型高效蒸汽加热器后，在保证相等的阻力情况下，重量比传统的双管板型式换热器减少32%，占地面积减少78%，制造和装配难度都大大降低，设备投资节省在35%以上，带来了巨大的经济效益。
以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
Claims (3)
1.一种新型高效蒸汽加热器，包括筒体（1），和设置在筒体（1） 一侧的膨胀节（2），其特征在于：所述的筒体（1）中间设置有分程隔板（3），筒体（1） 两侧的端部分别设置有内管板（6 ）和外管板（4），双金属轧制翅片管（7 ）与内管板（6） 采用胀接连接，与外管板（4 ）采用焊接连接，蒸汽进口管箱（8）和冷凝液出口管箱（9 ）分别焊接在外管板（4）上。
2.根据权利要求1所述的一种新型高效蒸汽加热器，其特征在于：所述的外管板（4）在布管区域沿换热器轴向方向有13mm 的凹陷，外管板（4）焊在内管板（6）上，使两管板之间形成一个10mm 的浅层空腔。
3.根据权利要求1所述的一种新型高效蒸汽加热器，其特征在于：所述的蒸汽进口管箱（8 ）的接管进口处焊接有防冲挡板（10）。
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