[发明专利]一种管板式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种管板式换热器，其特别适用于煤化工行业及石灰水泥行业。

背景技术

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程，其主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。在煤气化的过程中会有大量灰分产生，虽然经过分离器的分离和洗涤塔的洗涤，但是灰分在前面反应区的设备里面或多或少仍然是存在的，这就给反应区设备，特别是设备中的换热器的寿命造成很大的损害。如图1所示，现有技术中，煤化工行业用的换热器（俗称黑水换热器）主要包括壳体（1’）、与壳体（1’）一端部相连接并具有流体入口（20’）的管箱（2’）、设置在管箱（2’）内的挡板（3’）、固定设置在壳体（1’）上的管板（4’）、两端固定在所述管板（4’）上的换热管管束（5’）。使用时，通过让含有灰分的流体走管程，实践中发现以下问题：1）流体入口都在管箱筒体上或封头上，流体过来方向都要改变，流体发生偏转到管板前杂乱无章，给管板和管板上管头的焊缝造成涡流磨损，给分程挡板也带来磨损；2）在管板焊接时由于焊接变形，管板内凹，挡板无法与管板及挡板垫板压紧，导致流体窜过这个间隙也会造成严重的磨损；3）如果让含有灰分的流体走壳程则磨损依然如此；4）由于流体中携带灰分，所以流体的流速要控制在一个范围内，流速高了磨损严重，流速低了灰分沉积严重，换热效果下降，甚至部分换热管被堵塞。因此，现有的普通换热器结构的设备维修成本高，且给设备运行存在巨大的安全隐患，无法满足煤化工生产的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的管板式换热器。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种管板式换热器，其包括壳体、具有流体入口的管箱、管板、换热管管束，其中管箱包括与壳体的一端部相连接的连接段、一端形成流体入口的弯管段、将弯管段的另一端与连接段连通的变径段，所述变径段的内径沿流体的流动方向逐渐变大，所述的换热器还包括直立设置在连接段内的整流板。

根据本发明的一个优选方面，所述整流板直立设置在变径段与连接段的交界处。整流板可以采用常规的结构形式例如多孔网板。在变径段与连接段的交界处设整流板，可以使进入换热管的流体被最大程度的梳理，从而保证流体进入换热管的均匀性，彻底解决流体翻转问题。

根据本发明的进一步实施方案：换热器还包括安装在管板的面向整流板的端部上的耐磨陶瓷板，所述该耐磨陶瓷板在对应换热管管束的各换热管处设有将连接段与换热管导通的导流管，由耐磨陶瓷板承受来自连接段流体的冲击，解决流体对管板的磨损，延长了管板的使用寿命；再通过由导流管和将管箱的连接段与换热管的连通，有利于进一步减小流体对管板及与管头焊接处的磨损。

优选地，在耐磨陶瓷板与管板之间设有硅胶衬垫，耐磨陶瓷板、硅胶衬垫以及管板通过螺纹连接件连接，其中采用硅胶衬垫，主要减小耐磨陶瓷板和管板之间的间隙，进而减少流体窜流至耐磨陶瓷板和管板之间的间隙内，而带来管板的磨损。

根据本发明的又一优选方面，换热器还包括能够转动地设置在换热管管束的各换热管内的转动扰流子，其转动扰流子一方面清理灰分沉积并强化传热，提高换热效果；另一方面控制了流体的流速，解决了流体的流速过高而导致的磨损严重和流体的流速过低而导致灰分滞留或堵塞换热管管孔。

根据一个具体方面，转动扰流子包括水平设置在换热管内且能够绕自身轴心线转动的转轴以及固定在转轴上且沿转轴的长度方向延伸的螺旋绕带。螺旋绕带的转动轨迹与换热管内壁之间的间隙为0.8~1.5mm。转轴和螺旋绕带可以由聚四氟乙烯（PTFE）整体浇注而成，或者用轻质合金轧制而成。螺旋绕带厚度以0.2～0.3mm为宜。转轴为φ6~φ8 mm。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明将管箱设计成弯管加变径段加连接段的结构形式，流体入口位于弯管的一端，该结构的管箱可以缩短流体翻转的空间；此外，在管箱连接段内设整流板，使得流体在进入换热管前状态得到梳理后，均匀地进入换热管，彻底解决流体翻转问题。因此，本发明的换热器的磨损大幅降低，设备运行的维护成本减小，设备运行可靠性增加，使用寿命延长。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步详细的说明。