本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)及精餾提純的技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種內(nèi)翅片套管式換熱器及換熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

多晶硅生產(chǎn)中精餾區(qū)需要將三氯氫硅進(jìn)行精餾提純,其中涉及使用再沸器外部鍋爐的輔助蒸汽將含三氯氫硅精餾塔底的液態(tài)物料加熱蒸發(fā)的工藝流程。當(dāng)前普遍采用固定管板的管殼式列管換熱器作為上述工藝流程中的再沸器，而這種管殼式列管換熱器有著如下常見的缺點(diǎn)：

其一，該管殼式列管換熱器的傳熱管規(guī)格較小而數(shù)量一般相對較多，可達(dá)數(shù)百根到上千根。傳熱管的數(shù)目越多，因傳熱管及管板焊縫損壞造成泄漏的可能性就越大。發(fā)生泄漏將會使得物料三氯氫硅與蒸汽發(fā)生混合后會生成鹽酸和二氧化硅。其中，產(chǎn)生的鹽酸會對設(shè)備造成強(qiáng)烈腐蝕，產(chǎn)生的二氧化硅顆粒會堵塞住換熱器，從而使得換熱器無法工作。發(fā)生泄漏后換熱器的維修費(fèi)遠(yuǎn)大于設(shè)備本身價(jià)值，而且一旦發(fā)生泄漏，整個(gè)精餾工藝必須進(jìn)行停機(jī)，耽擱工作進(jìn)度，造成巨大損失。

其二，該管殼式列管換熱器在開啟停止階段，因傳熱管與筒體的溫度變化速率不同，會產(chǎn)生瞬時(shí)熱應(yīng)力，熱應(yīng)力的產(chǎn)生也是造成傳熱管等損壞從而引起泄漏的一個(gè)重要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)翅片套管式換熱器以及一種內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)，通過采用在套管式傳熱管的內(nèi)管道擴(kuò)展翅片的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于換熱器中來解決上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案：

一種內(nèi)翅片套管式換熱器，其包括：換熱器筒體，所述換熱器筒體的頂端由第一封頭密封，底端由第二封頭密封；所述第一封頭上設(shè)置有物料出口，所述第二封頭上設(shè)置有物料進(jìn)口；內(nèi)翅片套管傳熱管，所述內(nèi)翅片套管傳熱管設(shè)置在所述換熱器筒體內(nèi)，所述內(nèi)翅片套管傳熱管包括外管道和內(nèi)管道，所述內(nèi)管道的內(nèi)壁或外壁設(shè)置有若干翅片；所述內(nèi)管道的頂端連通到所述物料出口，底端連通到所述物料進(jìn)口；所述外管道的管壁上連通有傳熱介質(zhì)進(jìn)口和傳熱介質(zhì)出口，所述傳熱介質(zhì)進(jìn)口位于所述傳熱介質(zhì)出口的上方。

優(yōu)選地，所述第二封頭上還設(shè)置有排廢口，用于排出所述換熱器筒體的廢料。

優(yōu)選地，所述第二封頭的直邊高度大于所述第一封頭的直邊高度。

優(yōu)選地，所述第一封頭與所述換熱器筒體的頂端通過第一管板密封連接，所述第一管板還用于固定所述內(nèi)翅片套管傳熱管的頂端；所述第二封頭與所述換熱器筒體的底端通過第二管板密封連接，所述第二管板還用于固定所述內(nèi)翅片套管傳熱管的底端。

優(yōu)選地，所述內(nèi)翅片套管傳熱管的數(shù)量有多個(gè)，多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管以平行于所述換熱器筒體長度方向的方式，并行排列地安裝在所述換熱器筒體內(nèi)部。

優(yōu)選地，多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管之間還設(shè)置有若干傳輸管道，所述若干傳輸管道用于將多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管的外管道相互連通。

本實(shí)用新型還提供了一種內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)，包括：多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器；進(jìn)料聯(lián)箱，所述進(jìn)料聯(lián)箱上設(shè)置有一個(gè)總進(jìn)料口，所述進(jìn)料聯(lián)箱通過多個(gè)進(jìn)料管一一對應(yīng)地連接到多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器的物料進(jìn)口；出料聯(lián)箱，所述出料聯(lián)箱上設(shè)置有一個(gè)總出料口，所述出料聯(lián)箱通過多個(gè)出料管一一對應(yīng)地連接到多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器的物料出口。

優(yōu)選地，所述進(jìn)料聯(lián)箱上還設(shè)置有一個(gè)總排廢管，多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器共用所述總排廢管排出廢料。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的內(nèi)翅片套管式換熱器與內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)，通過在套管內(nèi)管壁擴(kuò)展翅片，增加受熱面，使得在相同換熱量下相比現(xiàn)有技術(shù)的管殼式列管換熱器使用的傳熱管數(shù)量更少，而且該內(nèi)翅片套管式換熱器可以避免因傳熱管與筒體的溫度變化速率不同而產(chǎn)生的瞬時(shí)熱應(yīng)力損壞傳熱管，從而使得傳熱管發(fā)生泄漏的概率降低。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的內(nèi)翅片套管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的內(nèi)翅片套管式換熱器的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。這些優(yōu)選實(shí)施方式的示例在附圖中進(jìn)行了例示。附圖中所示和根據(jù)附圖描述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式僅僅是示例性的，并且本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施方式。

在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實(shí)用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實(shí)用新型的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本實(shí)用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

參考圖1和圖2，本實(shí)施例首先提供了一種內(nèi)翅片套管式換熱器100，包括換熱器筒體1和內(nèi)翅片套管傳熱管2。其中，所述換熱器筒體1的頂端由第一封頭11密封，底端由第二封頭12密封，所述第一封頭11上設(shè)置有物料出口13，所述第二封頭12上設(shè)置有物料進(jìn)口14。所述內(nèi)翅片套管傳熱管2設(shè)置在所述換熱器筒體1內(nèi)，所述內(nèi)翅片套管傳熱管2包括外管道21和內(nèi)管道22，所述內(nèi)管道22的內(nèi)壁或外壁設(shè)置有若干翅片22a；所述內(nèi)管道22的頂端連通到所述物料出口13，底端連通到所述物料進(jìn)口14。所述外管道21的管壁上連通有傳熱介質(zhì)進(jìn)口23和傳熱介質(zhì)出口24，所述傳熱介質(zhì)進(jìn)口23位于所述傳熱介質(zhì)出口24的上方。通過采用上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)翅片套管式換熱器100，能夠提高換熱效率，在獲得相同的換熱量的情況下，相比現(xiàn)有技術(shù)的換熱器設(shè)置的傳熱管更少，發(fā)生泄漏的概率就越小。

進(jìn)一步地，所述第二封頭12上還設(shè)置有排廢口3，用于排出所述換熱器筒體1的廢料。通過設(shè)置排廢口可以將沉積在第二封頭12底部含較多雜質(zhì)的廢液排出，提高產(chǎn)物的品質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述第二封頭12的直邊高度大于所述第一封頭11的直邊高度。通過增加第二封頭12的直邊高度更有利于物料中的雜質(zhì)沉積到底部，使得排廢效果更佳。

進(jìn)一步地，所述第一封頭11與所述換熱器筒體1的頂端通過第一管板15密封連接，所述第一管板15還用于固定所述內(nèi)翅片套管傳熱管2的頂端；所述第二封頭12與所述換熱器筒體1的底端通過第二管板16密封連接，所述第二管板16還用于固定所述內(nèi)翅片套管傳熱管2的底端。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)翅片套管傳熱管2的數(shù)量有多個(gè)，多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管2以平行于所述換熱器筒體1長度方向的方式，并行排列地安裝在所述換熱器筒體1內(nèi)部。利用上述設(shè)置方式能較好地提高空間利用率，從而提高換熱效率。

進(jìn)一步地，多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管2之間還設(shè)置有若干傳輸管道25，所述若干傳輸管道25用于將多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管2的外管道21相互連通。通過上述的傳輸管道25，能夠讓傳熱介質(zhì)在各個(gè)內(nèi)翅片套管傳熱管2之間傳輸，使得傳熱介質(zhì)分布更均勻，提高換熱效率。

圖2示出了本實(shí)用新型提供的內(nèi)翅片套管式換熱器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，可以看到，圖2為上述內(nèi)翅片套管式換熱器100平行于第一管板15方向且沿傳熱介質(zhì)進(jìn)口23所在平面的剖視圖，多個(gè)所述內(nèi)翅片套管傳熱管2均以平行于所述換熱器筒體1長度方向設(shè)置在所述換熱器筒體1的內(nèi)部；所述內(nèi)翅片套管傳熱管2包括外管道21和內(nèi)管道22。在本實(shí)施例中，內(nèi)管道22的內(nèi)壁設(shè)置有若干翅片22a。傳熱介質(zhì)從所述內(nèi)翅片套管傳熱管2的各個(gè)傳熱介質(zhì)進(jìn)口23通入，通過傳輸管道25在各個(gè)內(nèi)翅片套管傳熱管2的外管道21與內(nèi)管道22間的夾層中均勻傳輸傳熱介質(zhì)。

在本實(shí)施例中，作為物料的液態(tài)三氯氫硅從物料進(jìn)口14處通入到各個(gè)內(nèi)翅片套管傳熱管2的內(nèi)管道22中，在通入足量液態(tài)三氯氫硅后，各個(gè)內(nèi)翅片套管傳熱管2的液位高度升高到接近第一管板15處，此時(shí)作為傳熱介質(zhì)的高溫蒸汽從各個(gè)傳熱介質(zhì)進(jìn)口23通入至內(nèi)翅片套管傳熱管2的外管道21和內(nèi)管道22之間的夾層中，并通過外管道間的傳輸通道25均勻分布。高溫蒸汽將熱量傳遞給內(nèi)管道22流動的物料，然后蒸汽放熱冷凝形成凝液，依靠重力從下方對應(yīng)的傳熱介質(zhì)出口24流出。而液態(tài)三氯氫硅依靠包括擴(kuò)展受熱面的翅片22a在內(nèi)的受熱面，吸收了足夠的熱量后，開始沸騰，蒸發(fā)形成氣體上升，從物料出口13離開內(nèi)翅片套管式換熱器。

參考圖3，本實(shí)施例還提供了一種內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)，所述內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)包括：多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器100；進(jìn)料聯(lián)箱200，所述進(jìn)料聯(lián)箱200上設(shè)置有一個(gè)總進(jìn)料口201，所述進(jìn)料聯(lián)箱200通過多個(gè)進(jìn)料管202一一對應(yīng)地連接到多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器100的物料進(jìn)口14；出料聯(lián)箱300，所述出料聯(lián)箱300上設(shè)置有一個(gè)總出料口301，所述出料聯(lián)箱300通過多個(gè)出料管302一一對應(yīng)地連接到多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器100的物料出口13。由總進(jìn)料口201和總出料口301統(tǒng)一分配以及接收物料能更好地提高工序效率，而利用上述聯(lián)箱結(jié)構(gòu)可以使多個(gè)所述內(nèi)翅片套管式換熱器100中的物料分配均勻。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)料聯(lián)箱200上還設(shè)置有一個(gè)總排廢管303，多個(gè)所述的內(nèi)翅片套管式換熱器100共用所述總排廢管303排出廢料。

在本實(shí)施例提供的內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)中，物料由總進(jìn)料口201通入，經(jīng)進(jìn)料聯(lián)箱200通過多個(gè)進(jìn)料管202一一對應(yīng)地將物料分配到多個(gè)內(nèi)翅片套管式換熱器100中，各個(gè)內(nèi)翅片套管式換熱器100中完成換熱的物料蒸發(fā)形成氣體，通過多個(gè)出料管302匯集到出料聯(lián)箱300中，最后從總出料口301排出。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的內(nèi)翅片套管式換熱器和內(nèi)翅片套管式換熱系統(tǒng)，通過采用內(nèi)翅片套管式結(jié)構(gòu)，使得在相同換熱量下相比現(xiàn)有技術(shù)的管殼式列管換熱器使用的傳熱管數(shù)量更少，且該內(nèi)翅片套管式換熱器100可以避免因傳熱管與筒體的溫度變化速率不同而產(chǎn)生的瞬時(shí)熱應(yīng)力損壞傳熱管，從而降低傳熱管發(fā)生泄漏的概率。另外通過增加第二封頭12的直邊高度令鹽份更高的物料沉積在底部，可使利用排廢管定期將廢液排出的效率更高。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本申請的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請?jiān)淼那疤嵯拢€可以做出若干改進(jìn)和潤飾，比如所述內(nèi)翅片套管式換熱器的繞行方式可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改動，對于這些改動和潤飾，也應(yīng)視為本申請的保護(hù)范圍。