[实用新型]一种抗流体冲刷的缓冲式换热器

说明书

本实用新型涉及石油化工装置中的管壳式冷换设备。

在石油化工装置中的冷换设备，由于在流体中一般存在较复杂的腐蚀介质，如循环水在净化水质时用液氯或氯气杀菌后残留在水中的Cl^-；油品在加工时所分解出来的H₂S、Cl^-等，均对设备构成一定的腐蚀危害，加上换热器入口流体的直接冲刷，而构成了换热器较典型的冲刷腐蚀形态。直接表现在换热器壳程入口流体对防冲板及防冲板内换热管的冲刷腐蚀，换热器管程入口流体对管箱及管口焊缝的冲刷腐蚀。对整台换热器来说，失效最严重的也就是上述部位。如何解决冲刷腐蚀对换热器带来的危害，对管程的冲刷，一般设计上仅从增加管箱的壁厚来解决，即增加腐蚀裕量，但管头焊缝仍然存在进一步冲刷的危害；对壳程的冲刷仍然没有最佳的设计方案。本人曾对壳程的冲刷腐蚀问题作过探讨，并于2000年申报了一项实用新型专利“换热器导流缓冲板”，专利号002307707。本实用新型是对换热器导流缓冲板专利的进一步补充和完善。

本实用新型的目的是设计一种换热器的缓冲式结构，以降低并减缓流体对设备的直接冲刷，延缓设备的使用寿命。本实用新型是通过如下方案实施的：

1.为减缓流体对壳程导流筒或防冲板的冲刷，降低流体对导流筒或防冲板的冲刷阻力，在壳程入口处①设置双层分布式缓冲板结构(3-0)，以取代壳程入口内管束的防冲板或导流筒(见图1)。双层分布式缓冲板结构(3-0)具体为(图2)：在上下分布板上开有均布的小孔，上下分布板开孔中均为小于40％，上分布板(3-1)孔径为6～20mm。下分布板(3-3)孔径为3～12mm。上下分布板之间用筋板(3-2)连接，筋板(3-2)上也可开设小于20mm的小圆孔。

2.为减缓流体对管程管箱隔板(2-3)和管头焊缝的冲刷，降低流体对管箱隔板(2-3)的冲刷阻力，在管程入口处②的管箱内设置缓冲式分布板结构(2-0)，并改变流体的冲刷方向，进一步减缓流体经管箱隔板(2-3)反冲至管头焊缝的冲刷阻力。管箱内分布式缓冲板结构图1(2-0)具体为(图3)：在管箱入口②处沿换热器轴向长度方向设一人字形分布的孔板(2-1)，从人字型分布板的两边分散入口部位的流体，在人字型分布板的底边处设一防侧冲的防冲孔板(2-2)。人字型分布孔板(2-1)和底边防冲孔板(2-2)上开有均布的小孔，开孔率为小于40％，开孔直径为5～30mm，入字形分布孔板的长度L和开口h必须大于管箱入口管D的直径。

下面结合图示作进一步说明：

图1换热器总图：件1为管箱、件2-0为管箱内分布式缓冲板结构、件3-0为壳程入口双层分布式缓冲板结构、件4为壳体、件5为管束。

图2壳程分布式缓冲板：件3-1为上分布板、件3-2为筋板、件3-3为下分布板、件3-4为换热管。

图3管箱人字型缓冲板：件2-1为人字形分布孔板、件2-2为防侧冲孔板、件2-3为管箱隔板。

在换热器的壳程中(图2)，当流体经过入口管①进入壳体后，其冲刷阻力被两层开有小孔的缓冲分布板所分散，一部分流体通过分布板均匀布的小孔均匀地排进换热管(3-4)外壁，另一部分流体则由于受分布板开孔率的影响在反作用下顺导流筒缺口管板内侧和筒体内壁进入壳程。部分流体通过分布板均布的小孔均匀地排进换热管(3-4)外壁，不仅避免了原设计中导流筒或防冲板所承受的巨大的流体阻力，而且避免了由于原导流筒或防冲板阻隔流体使导流筒或防冲板的反面形成液体滞止区，提高了换热效果。

在换热器的管程中(图3)，当流体经过入口管②进入管箱后，其冲刷阻力被开有小孔的人字型缓冲分布板(2-1)所分散，由于其人字型缓冲分布板的方向只是沿换热器壳体的轴向设置，使进入管箱的流体避免了经管箱隔板(2-3)后对管头焊缝产生冲刷，冲刷方向只是沿人字型缓冲分布板的两侧流动，对管头焊缝起到了最有效的保护。为了避免未经分布的流体对管箱筒体的进一步侧冲，应在人字型缓冲板的两侧各加一块孔板(2-2)，进一步减缓流体的冲刷阻力。

本实用新型具有构思新颖、结构简单、制造方便的特点，由于所增加的缓冲板的重量只占设备的板少部分，并不会增加设备的负担，对设备的投资也没影响。本实用新型---一种抗流体冲刷的缓冲式换热器，可广泛用于石油化工等行业的换交换装置中。