[发明专利]双管板式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及到一种应用在新能源、节能环保、石油、化工、制药和电力等行业进行热量交换的双管板式换热器。

背景技术

随着科学技术的不断进步，新能源、节能环保、石油、化工、制药和电力等行业对进行热量交换的管板式换热器要求越来越高，换热器的工作压力达到3.2MPa，工作温度达到350-400℃，换热器的筒体直径要达到2.6m以上，其长度要达到6m以上，筒体的厚度需达到50mm以上。

同时在进行换热过程中所采用的换热介质常常具有腐蚀性，例如在多晶硅的生产过程中，筒体中的介质常常为氯硅烷气体，换热管中的介质为冷冻盐水。因此一般碳钢结构的筒体虽然能满足压力和工作温度的要求，但是其耐腐蚀性能不能满足生产的需求；如果筒体全部采用不锈钢制造，虽然能满足耐腐蚀性能和工作温度的要求，但是不满足强度要求，筒体的厚度就必须达到50mm以上。由于不锈钢的价格比较昂贵，这样其成本就会大幅度提高，为采用普通碳钢生产时的2-3倍，一般的生产厂家接受不了，所以采用不锈钢复合碳钢的复合板材料可同时解决以上难题。

另外一般单管板式换热器的管板和换热管之间先采用胀接后再进行焊接，在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的换热管管口泄漏，以及焊接裂纹等。单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处。焊接收弧时留有气体，有砂眼存在。

单管板式换热器长时间工作后，由于换热介质氯硅烷气体的压力较高，腐蚀性的换热介质氯硅烷气体会从胀接部位慢慢渗透到焊接部位，对焊接部位进行腐蚀，导致腐蚀性换热介质进入换热管内，一方面会影响介质的纯度，另一方面一旦两种介质发生化学反应，例如上述多晶硅的生产过程中氯硅烷气体渗漏到盐水中，会生产盐酸，这样会加快管板和换热管的腐蚀，大大降低了换热器的使用寿命，如果两种介质化学反应生成大量的气体，就会发生爆炸现象，存在严重的安全隐患。

为了解决换热器由于换热管泄漏，使管程和壳程的介质相互混合的技术问题，现有技术提供了一些解决方案。如中国专利CN200720143337.3双壁套管换热器，包括外管，在外管内设有换热管，换热管的管壁由外层壁和内层壁构成，外层壁和内层壁固定连接在一起，外层壁和内层壁之间的连接方式为过盈配合，外层壁和内层壁的内外表面都设有螺纹。

这种双壁套管换热器，虽然可以解决换热管破裂时管程和壳程介质泄漏的问题，但是在换热管和管板接头处可能发生的腐蚀和泄漏问题仍然没有得到解决。虽然泄漏后的介质不会混合，但是并没有减小泄漏的可能性。且泄漏到外层壁和内层壁之间的介质无法导出，而两层壁的设计必然会导致换热管的换热效率降低。因此现有技术仍然没能很好的解决换热管连接接头泄漏的技术问题，仍有改良的必要。

发明内容

本发明提供一种双管板换热器，以解决上述背景技术中存在的焊接部分容易腐蚀泄漏的技术问题，并进一步解决提高换热器换热效率，满足筒体耐腐蚀和控制成本的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种双管板式换热器，其包括圆筒形的筒体，筒体上设有壳程介质进口和壳程介质出口；左侧管箱和右侧管箱，通过管箱法兰分别安装于筒体的两端，至少一管箱上设置有管程介质出口和管程介质进口；两侧管箱内设置有用于将换热器分割为多个流程的分程隔板；两个外侧管板，所述两个外侧管板分别设于筒体两端，与管箱法兰相连接；两个内侧管板，两个内侧管板分别设于相应外侧管板的内侧，与筒体相连接，外侧管板与内侧管板之间形成积液腔；多个换热管，穿过外侧管板与内侧管板，换热管的两端分别固定于两个外侧管板上，换热管与内侧管板之间采用胀接，而与外侧管板之间采用胀焊并用；

其中，圆筒形的筒体内垂直于筒体轴线交错分布多个折流板，折流板上具有缺口，缺口的流通面积根据介质进口管径及流速确定；双管板换热器还包括多个拉杆，拉杆一端固定于内侧管板上，拉杆依次套设多个折流板，并在两折流板之间的拉杆上套设有定距管，拉杆另一端用两只螺母紧固于一个折流板上；筒体的材料为不锈钢板和低合金钢板爆炸复合形成的复合材料；筒体外层为低合金钢板，厚度为40mm～60mm；筒体内层为不锈钢板，厚度为3mm～6mm；在双管板换热器中左侧管箱和右侧管箱预先经过热处理，入炉温度≤400℃，加热速度50-160℃/小时，加热至620℃±20℃保温；当管箱的壁厚L≤50mm时，最短的保温时间为L/25小时且不小于0.25小时；当管箱的壁厚L＞50mm时，最短的保温时间为[2+0.01(L-50)]小时；然后在冷却速度≤180℃/小时的条件下随炉冷却至400℃以下，出炉后在静止的空气中冷却备用。

优选地，在双管板式换热器中，筒体底部设置有排净口。