[发明专利]一种列管式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及装备工程中的列管式换热器技术，特别是涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业、空调、空冷、电力设施的热交换节能设备专用的一种列管式换热器。

背景技术

现有技术中，列管式换热器是应用最为广泛的一种热交换器，广泛应用于化工、石油、医药、食品、轻工、冶金、焦化等领域中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”热交换的对流传热，以及蒸汽冷凝和液体蒸发传热等换热冷凝流程。

现有技术中的列管式换热器通常的结构如图1所示，一般是由管束2、管壳3、管箱4等主要构件组成，其中，管束2是列管式换热器的核心构件，管束2通常由换热管1、支持板（或者折流板）和管板组成，成排的换热管1通过支持板（或者折流板）支承，其两端穿进管板的管孔中，并与管板相连接，从而保证接头的密封性和强度。通过管束2与管箱4的隔板的组合，可以将换热管1分成几个流程，以便介质在换热管1内来回流动，从而能够延长换热流程，增加换热时间，充分地与管外的壳程介质换热。上述管板与管壳3和管箱4等通过焊接或者法兰螺栓加垫片的强制密封固定装配即得一台列管式换热器。

当换热管1管内的热交换介质为冷介质，管外的热交换介质为强制对流的烟气时，则构成加热炉方式；当换热管1管内的热交换介质为热介质，管外的热交换介质为强制对流的空气时，则构成冷却器方式；加热炉方式和冷却器方式均为热交换器的一种热交换方式。这种列管式换热器的制造工艺较为成熟，安全性能也较高，是换热设备中关键的能耗设备。

上述现有技术中的列管式换热器在应用到恶劣工况时，为了避免流程物料的泄漏，其进出口接管即便口径很小，通常设计成与管线直接对焊的方式，而不采用法兰连接的方式；同样，为了避免流程物料的泄漏，大口径的管板与其两侧的管壳和管箱圆筒体进行焊接，这样使得，管箱的端部就不能与端盖之间也采用焊接的方式，主要考虑到方便检修人员能从管箱的端部进去进行检测管头等修理工作。

随之，人们一直致力于管箱的端部与管箱的端盖之间除了焊接密封连接之外的更好的密封结构的研究。

虽然人们在上述密封结构的研究中做了长期的努力，形成了例如：T形槽金属垫法兰密封结构、薄壁Ω环结构的密封焊法兰密封结构、螺纹锁紧环密封结构等传统强制密封结构；也形成了例如：B形环、C形环、O形环、楔形环、卡扎里密封、Bridgman密封等自紧密封结构。上述密封结构因强化效果还不够，特别是随着实践应用的深入，人们发现这些结构本身也存在一些不利的地方。主要存在的问题是：

第一，结构复杂。螺纹锁紧环换热器管箱密封，其中所采用的压紧板、密封板和螺栓均是易损件；当密封出现泄漏时，需要人工上紧螺栓进行调节补偿，带压带温操作，使得操作麻烦又不安全。

例如，中国实用新型专利（授权公告号为：CN 201751794U）于2011年2月23日公开了“一种螺纹锁紧环空冷器管箱”，其技术方案包括“由进出口接管、顶板、丝堵板、管板、端板组成，其特征是采用螺纹锁紧环结构，在丝堵板上开较大的孔，里侧采用垫片密封，外侧设有密封板(8)和压紧板(10)，压紧板(10)外侧为螺纹锁紧环(6)，螺纹锁紧环(6)的外圈制造成螺纹，与管箱丝堵板(4)的螺纹相连接，螺纹锁紧环里设有压紧环(7)。” 

第二，需要高水平的焊接。如薄壁Ω环结构的密封焊。

例如，中国实用新型专利（授权公告号为：CN201945238U）于2011年8月24日公开了一种“空冷器管箱密封装置” ，其技术方案包括：“该装置呈箱形，主要由盖板、顶板、两块端板、底板和管板构成，所述的盖板、顶板、底板和管板为长方形，两块端板为长方形或正方形，顶板、两块端板、底板和管板之间以焊接相连；其特征在于，该密封装置还包括欧米噶环密封板和长方形的欧米噶环密封盘，欧米噶环密封板和欧米噶环密封盘的四周外端均为半圆形欧米噶环；欧米噶环密封板为等厚长方形环，其四周内端与顶板、两块端板和底板的端部相焊接，欧米噶环密封盘置于欧米噶环密封板上并在两者最外端半圆形欧米噶环顶部四周相焊接；盖板盖在欧米噶环密封盘上面并通过螺柱与顶板、两块端板以及底板的端部相连接。”

第三，结构庞大。如普通大法兰型密封，法兰和端盖很厚，且无温度补偿调节。

第四，结构常开裂，不安全，维护困难。