專利名稱：一種管板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管板式換熱器，其特別適用于煤化工行業(yè)及石灰水泥行業(yè)。
背景技術(shù)：
煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過程，其主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石こ炔化工等。在煤氣化的過程中會(huì)有大量灰分產(chǎn)生，雖然經(jīng)過分離器的分離和洗滌塔的洗滌，但是灰分在前面反應(yīng) 區(qū)的設(shè)備里面或多或少仍然是存在的，這就給反應(yīng)區(qū)設(shè)備，特別是設(shè)備中的換熱器的壽命造成很大的損害。如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中，煤化工行業(yè)用的換熱器(俗稱黑水換熱器)主要包括殼體(Γ )、與殼體(Γ ) 一端部相連接并具有流體入口(20’)的管箱(2’)、設(shè)置在管箱(2’)內(nèi)的擋板(3’)、固定設(shè)置在殼體(Γ)上的管板(4’)、兩端固定在所述管板(4’)上的換熱管管束(5’)。使用時(shí)，通過讓含有灰分的流體走管程，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)以下問題1)流體入ロ都在管箱筒體上或封頭上，流體過來(lái)方向都要改變，流體發(fā)生偏轉(zhuǎn)到管板前雜亂無(wú)章，給管板和管板上管頭的焊縫造成渦流磨損，給分程擋板也帶來(lái)磨損；2)在管板焊接時(shí)由于焊接變形，管板內(nèi)凹，擋板無(wú)法與管板及擋板墊板壓緊，導(dǎo)致流體竄過這個(gè)間隙也會(huì)造成嚴(yán)重的磨損；3)如果讓含有灰分的流體走殼程則磨損依然如此；4)由于流體中攜帶灰分,所以流體的流速要控制在一個(gè)范圍內(nèi)，流速高了磨損嚴(yán)重，流速低了灰分沉積嚴(yán)重，換熱效果下降，甚至部分換熱管被堵塞。因此，現(xiàn)有的普通換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)備維修成本高，且給設(shè)備運(yùn)行存在巨大的安全隱患，無(wú)法滿足煤化工生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的管板式換熱器。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種管板式換熱器，其包括殼體、具有流體入口的管箱、管板、換熱管管束，其中管箱包括與殼體的一端部相連接的連接段、一端形成流體入口的彎管段、將彎管段的另一端與連接段連通的變徑段，所述變徑段的內(nèi)徑沿流體的流動(dòng)方向逐漸變大，所述的換熱器還包括直立設(shè)置在連接段內(nèi)的整流板。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，所述整流板直立設(shè)置在變徑段與連接段的交界處。整流板可以采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式例如多孔網(wǎng)板。在變徑段與連接段的交界處設(shè)整流板，可以使進(jìn)入換熱管的流體被最大程度的梳理，從而保證流體進(jìn)入換熱管的均勻性，徹底解決流體翻轉(zhuǎn)問題。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)ー步實(shí)施方案換熱器還包括安裝在管板的面向整流板的端部上的耐磨陶瓷板，所述該耐磨陶瓷板在對(duì)應(yīng)換熱管管束的各換熱管處設(shè)有將連接段與換熱管導(dǎo)通的導(dǎo)流管，由耐磨陶瓷板承受來(lái)自連接段流體的沖擊，解決流體對(duì)管板的磨損，延長(zhǎng)了管板的使用壽命；再通過由導(dǎo)流管和將管箱的連接段與換熱管的連通，有利于進(jìn)ー步減小流體對(duì)管板及與管頭焊接處的磨損。優(yōu)選地，在耐磨陶瓷板與管板之間設(shè)有硅膠襯墊，耐磨陶瓷板、硅膠襯墊以及管板通過螺紋連接件連接，其中采用硅膠襯墊，主要減小耐磨陶瓷板和管板之間的間隙，進(jìn)而減少流體竄流至耐磨陶瓷板和管板之間的間隙內(nèi)，而帶來(lái)管板的磨損。根據(jù)本發(fā)明的又ー優(yōu)選方面，換熱器還包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在換熱管管束的各換熱管內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子，其轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子一方面清理灰分沉積并強(qiáng)化傳熱，提高換熱效果；另ー方面控制了流體的流速，解決了流體的流速過高而導(dǎo)致的磨損嚴(yán)重和流體的流速過低而導(dǎo)致灰分滯留或堵塞換熱管管孔。根據(jù)ー個(gè)具體方面，轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子包括水平設(shè)置在換熱管內(nèi)且能夠繞自身軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸以及固定在轉(zhuǎn)軸上且沿轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度方向延伸的螺旋繞帶。螺旋繞帶的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡與換熱管內(nèi)壁之間的間隙為O. 8^1. 5mm。轉(zhuǎn)軸和螺旋繞帶可以由聚四氟こ烯(PTFE)整體澆注而成，或者用輕質(zhì)合金軋制而成。螺旋繞帶厚度以O(shè). 2 O. 3mm為宜。轉(zhuǎn)軸為Φ6 Φ8 mm。 由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明將管箱設(shè)計(jì)成彎管加變徑段加連接段的結(jié)構(gòu)形式，流體入口位于彎管的一端，該結(jié)構(gòu)的管箱可以縮短流體翻轉(zhuǎn)的空間；此外，在管箱連接段內(nèi)設(shè)整流板，使得流體在進(jìn)入換熱管前狀態(tài)得到梳理后，均勻地進(jìn)入換熱管，徹底解決流體翻轉(zhuǎn)問題。因此，本發(fā)明的換熱器的磨損大幅降低，設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)成本減小，設(shè)備運(yùn)行可靠性增加，使用壽命延長(zhǎng)。


下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中用于煤化工的換熱器的結(jié)構(gòu)示意 圖2為根據(jù)本發(fā)明的管板式換熱器的主結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖2中整流板的側(cè)視放大示意 圖4為圖2的局部剖視放大示意 圖5為圖4的側(cè)視不意 其中1，I’、殼體；2，2’、管箱；20，20’、流體入口 ；21、連接段；22、彎頭段；23、變徑段；3，4’、管板；4、整流板；40、整流孔；5、耐磨陶瓷板；6、換熱管；7、導(dǎo)流管；8、硅膠襯墊；9、螺紋連接件；10、轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子；100、轉(zhuǎn)軸；101、螺旋繞帶；102、定位端；3’、擋板；5’、換熱管管束。
具體實(shí)施例方式如圖2至圖5所示，本實(shí)施例的管板式換熱器主要包括殼體I、管箱2、管板3、由多個(gè)并列的換熱管6構(gòu)成的換熱管管束。管箱2分為依次連接的連接段21、彎管段22以及變徑段23三部分，其中連接段21的與殼體I 一端部相連接，彎管段22的一端部設(shè)有流體入ロ 20，變徑段23的兩端分別與連接段21和彎管段22相連通，特別是變徑段23的內(nèi)徑沿流體的流動(dòng)方向逐漸變大。換熱器還包括直立設(shè)置在連接段21內(nèi)的整流板4，其整流板4上均勻的設(shè)有多個(gè)整流孔40，為了提高梳理的效果，將整流板4直立在變徑段23和連接段21的交界處，可以使進(jìn)入換熱管6的流體被最大程度的梳理，從而保證流體進(jìn)入換熱管6的均勻性，徹底解決流體翻轉(zhuǎn)和流體流態(tài)雜亂無(wú)章的狀況，改善了流體的流動(dòng)狀態(tài)。
本例中，換熱器還包括安裝在管板3的面向整流板4的端部上的耐磨陶瓷板5、用于固定耐磨陶瓷板5和管板3的螺紋連接件9以及填充在固定耐磨陶瓷板5和管板3之間的硅膠襯墊8，其中耐磨陶瓷板5在對(duì)應(yīng)換熱管管束的各換熱管6處設(shè)有將連接段21與換熱管6導(dǎo)通的導(dǎo)流管7，由耐磨陶瓷板5承受來(lái)自連接段21流體的沖擊，解決流體對(duì)管板3的磨損，延長(zhǎng)了管板3的使用壽命，再由導(dǎo)流管7和換熱管6的連通，進(jìn)ー步減小流體直接對(duì)管板3及管頭焊接處的磨損。此外，在耐磨陶瓷板5與管板3之間設(shè)有硅膠襯墊8，主要是減小耐磨陶瓷板5和管板3之間的間隙，進(jìn)而減少流體竄流至耐磨陶瓷板5和管板3之間的間隙內(nèi)，而帶來(lái)管板3的磨損。如圖4和圖5所示，本例中的換熱器除了上述結(jié)構(gòu)外，在換熱管管束的各換熱管6內(nèi)，設(shè)有能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子10，其轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子10 —方面清理灰分沉積并強(qiáng)化傳熱，提高換熱效果；另一方面控制了流體的流速，解決了流體的流速過高而導(dǎo)致的磨損嚴(yán)重和流體的流速過低而導(dǎo)致灰分滯留或堵塞換熱管6管孔。轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子10包括沿水平設(shè)置在換熱管6內(nèi)且能夠繞自身軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸100以及固定在轉(zhuǎn)軸100上且沿轉(zhuǎn)軸100的長(zhǎng)度 方向延伸的螺旋繞帶101，其中轉(zhuǎn)軸100和螺旋繞帶101可以由聚四氟こ烯(PTFE)整體澆注而成，或者用輕質(zhì)合金軋制而成，轉(zhuǎn)軸100的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在換熱管6的流體流入ロ處的耐磨陶瓷板5和設(shè)置在換熱管6的流體出口處的擾流子定位端102上。因此，為了提高換熱器的換熱效果和降低換熱管6內(nèi)的磨損，螺旋繞帶101的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡與換熱管6內(nèi)壁之間的間隙為O. 8^1. 5mm，且螺旋繞帶厚度為O. 2^0. 3mm最佳，同時(shí)根據(jù)換熱的需求，換熱管6的長(zhǎng)度不易過長(zhǎng)，延長(zhǎng)了流體的流動(dòng)時(shí)間和減緩了處于換熱管6內(nèi)流體的流速，直接影響傳熱效果和灰分沉淀而堵塞換熱管6管孔，故換熱管6的長(zhǎng)度小于5m比較適宜，此外，轉(zhuǎn)軸100的直徑為6 8 mm比較適宜。綜上所述，本實(shí)施例的換熱器和現(xiàn)有技術(shù)中的換熱器比較具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)、本實(shí)施例的換熱器采用依次連接的彎頭段、變徑段和連接段的管箱，減小了流體翻轉(zhuǎn)的空間，降低了流體翻轉(zhuǎn)帶來(lái)的磨損；
(2)、本實(shí)施例的換熱器采用了整流板和耐磨陶瓷板，由整流板的分流，使流體在進(jìn)入換熱管前盡量的梳理流體流態(tài)，進(jìn)而使得流體均勻的進(jìn)入換熱管，徹底解決流體翻轉(zhuǎn)和流體流態(tài)雜亂無(wú)章的狀況，改善了流體的流動(dòng)狀態(tài)，從而降低管板的磨損，同時(shí)根據(jù)耐磨陶瓷板的性能，由耐磨陶瓷板承受流體撞擊管板而引起的磨損，解決了流體對(duì)管板及換熱管與管板焊接處的磨損；
(3)、本實(shí)施例的換熱器在換熱管內(nèi)增設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子，由轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子的轉(zhuǎn)軸和螺旋繞帶構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)，控制流體通過換熱管內(nèi)的流速，即減少了流速慢灰分的沉淀造成的堵塞，又降低了流體通過換熱管的速度過快造成的撞擊磨損，一面清理灰分沉積，一面強(qiáng)化傳熱，提高了換熱器的換熱效果。因此，本發(fā)明的換熱器的磨損大幅降低，設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)成本減小，設(shè)備運(yùn)行可靠性增加，使用壽命延長(zhǎng)。以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例。凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種管板式換熱器，其包括殼體(I)、具有流體入口(20)的管箱(2)、管板(3)、換熱管管束，其特征在于所述的管箱(2)包括與所述的殼體(I)的一端部相連接的連接段(21)、一端形成所述流體入口(20)的彎管段(22)、將所述彎管段(22)的另一端與所述連接段(21)連通的變徑段(23)，所述變徑段(23)的內(nèi)徑沿所述流體的流動(dòng)方向逐漸變大，所述的換熱器還包括直立設(shè)置在所述連接段(21)內(nèi)的整流板(4 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管板式換熱器，其特征在于所述的整流板(4)直立設(shè)置在所述變徑段(23)與所述的連接段(21)的交界處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管板式換熱器，其特征在于所述的換熱器還包括安裝在所述管板(3)的面向所述整流板(4)的端部上的耐磨陶瓷板(5)，所述耐磨陶瓷板(5)在對(duì)應(yīng)所述換熱管管束的各換熱管(6 )處設(shè)有將所述連接段(21)與所述換熱管(6 )導(dǎo)通的導(dǎo)流管(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管板式換熱器，其特征在于在所述的耐磨陶瓷板(5)與所述管板(3)之間設(shè)有硅膠襯墊(8)，所述的耐磨陶瓷板(5)、硅膠襯墊(8)以及管板(3)通過螺紋連接件(9)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的管板式換熱器，其特征在于所述的換熱器還包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述換熱管管束的各換熱管(6 )內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子(10 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管板式換熱器，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)擾流子(10)包括水平設(shè)置在所述的換熱管(6)內(nèi)且能夠繞自身軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸(100)以及固定在所述轉(zhuǎn)軸(100)上且沿所述轉(zhuǎn)軸(100)的長(zhǎng)度方向延伸的螺旋繞帶(101)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管板式換熱器，其特征在于所述的螺旋繞帶(101)的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡與所述的換熱管(6)內(nèi)壁之間的間隙為0. 8^1. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管板式換熱器，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸(100)和所述螺旋繞帶(101)由聚四氟乙烯整體澆注而成，或者用輕質(zhì)合金軋制而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管板式換熱器，其特征在于所述的螺旋繞帶(101)的厚度為·0.2^0. 3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管板式換熱器，其包括殼體、具有流體入口的管箱、管板、換熱管管束，其中管箱包括與殼體的一端部相連接的連接段、一端形成流體入口的彎管段、將彎管段的另一端與連接段連通的變徑段，所述變徑段的內(nèi)徑沿流體的流動(dòng)方向逐漸變大，所述換熱器還包括直立設(shè)置在連接段內(nèi)的整流板。本發(fā)明將管箱設(shè)計(jì)成彎管加變徑段加連接段的結(jié)構(gòu)形式，流體入口位于彎管的一端，該結(jié)構(gòu)的管箱可以縮短流體翻轉(zhuǎn)的空間；此外，在管箱連接段內(nèi)設(shè)整流板，使得流體在進(jìn)入換熱管前狀態(tài)得到梳理后，均勻地進(jìn)入換熱管，徹底解決流體翻轉(zhuǎn)問題。因此，本發(fā)明的換熱器的磨損大幅降低，設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)成本減小，設(shè)備運(yùn)行可靠性增加，使用壽命延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F28D7/00GK102679772SQ20121019796
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者張建東, 朱巨賢, 楊衛(wèi)芳, 楊潔, 王寧, 范文斌, 董迎道, 蔣群 申請(qǐng)人:張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司