[发明专利]管壳式换热器及其控制方法

说明书

本发明公开一种管壳式换热器及其控制方法，所公开的管壳式换热器包括壳体，壳体具有内腔；壳体上设置有壳程进口、壳程第一出口和壳程第二出口，壳程进口和壳程第一出口分别位于壳体的两端；至少设置于壳体一端的管箱，管箱具有内腔，管箱上设置有管程进口和管程出口；管板，管板位于壳体和管箱之间；以及换热管，换热管设置于壳体的内腔中，且换热管穿过管板与管箱的内腔连通；壳程第二出口与壳程进口之间的壳程长度占壳程第一出口与壳程进口之间的壳程长度的比例为1/5‑1/3。上述方案能解决管壳式换热器在变工况运行时，冷却介质调节阀门不能处于调节特性优良的区间，难以实现分工况针对被冷却介质的出口温度精准控制的问题。

技术领域

本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种管壳式换热器及其控制方法。

背景技术

管壳式换热器被广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等领域，它是生产主设备机组系统的重要辅助设备，能够对主设备机组系统生产过程中产生的大量热能，起到换热降温的作用。管壳式换热器，又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的侧壁式换热器，其具有结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢等优势。

管壳式换热器的换热性能由管程和壳程决定，而管程和壳程在管壳式换热器加工生产时就已经确定，均为固定值。在采购管壳式换热器时，往往会考虑到设备在使用时的极端差工况，例如夏季工况，以管壳式换热器的换热性能能够达到极端差工况的性能要求为基准，如此才能确保其在极端差工况能够正常运行。但是，这就导致目前的管壳式换热器存在如下问题：首先，在春秋季工况或冬季工况下运行时，其换热性能设计裕量较大，冷却介质的调节阀门只需要较小的开度，就能够满足换热需求。此时对冷却介质的调节阀门的开度做微调整，都会使得冷却介质的流量出现巨大的波动变化，造成管壳式换热器的温度控制能力不足，特别是被冷却介质的出口温度控制精度较差，容易对系统的其他设备造成不良影响，例如在发电机组中，管壳式冷油器的出油口温度波动能够后，油的粘性发生变化，导致油压不稳定，氢侧、空侧密封油出现串流事故，甚至会造成整个发电机组密封油系统非正常运行的问题。其次，在夏季工况时，换热性能不足，及时将冷却介质的调节阀门开度开到最大依然不能满足换热要求。综上，目前的管壳式换热器运行时，冷却介质调节阀门不能处于调节特性优良的区间，不能应对外部环境因素带来的影响，变工况适应能力较差，难以实现分工况针对调节被冷却介质的温度，被冷却介质的出口温度控制精度较差。

发明内容

本发明公开一种管壳式换热器及其控制方法，以解决目前的管壳式换热器在变工况运行时，冷却介质调节阀门不能处于调节特性优良的区间，难以实现分工况针对被冷却介质的出口温度精准控制的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种管壳式换热器，包括：

壳体，所述壳体具有内腔；所述壳体上设置有壳程进口、壳程第一出口和壳程第二出口，所述壳程进口和壳程第一出口分别位于所述壳体的两端；

至少设置于所述壳体一端的管箱，所述管箱具有内腔，所述管箱上设置有管程进口和管程出口；

管板，所述管板位于所述壳体和所述管箱之间以将所述壳体的内腔和所述管箱的内腔隔开；以及

换热管，所述换热管设置于所述壳体的内腔中，且所述换热管穿过所述管板与所述管箱的内腔连通。

其中，所述管程进口上设置有第一阀门，所述管程出口上设置有第二阀门，所述壳程进口上设置有第三阀门，所述壳程第一出口上设置有第四阀门，所述壳程第二出口上设置有第五阀门；所述壳程第二出口与所述壳程进口之间的壳程长度占所述壳程第一出口与所述壳程进口之间的壳程长度的比例为1/5-1/3。

进一步地，所述壳体上还设置有壳程第三出口，所述壳程第三出口与所述壳程进口之间的壳程长度占所述壳程第一出口与所述壳程进口之间的壳程长度的比例为1/3-2/3。