[发明专利]一种换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器。

背景技术

结垢问题是换热器工作过程中最常见的问题之一，它可以导致换热效率降低，换热器管路阻塞、及换热器局部过热损坏等不良后果。在煤化工、石油化工装置中，由于物料粘稠、流速低以及物料的非均质特性，结垢问题尤其严重，以至于成为制约高效、稳定、长期、安全生产的瓶颈问题。

换热器产生结垢的原因除物料本身的理化特性本身所决定因素以外，还与换热器的结构有着密切的关系。比如在传统管壳式换热器中，壳程内常采用弓形、圆盘形折流板，折流板与壳体连接处具存在流动“死区”，易结污垢。

专利文件CN1719187A和CN1529113A公开了一种螺旋折流板，分别是连续螺旋和由多个曲面扇形组成的间断螺旋，可以消除流动死区，减少结垢。但是，在螺旋折流板与换热管交界的区域仍然存在低流速区域，仍然存在结垢问题，特别是当通过的物料是含有固体颗粒的浆体物料，比如水煤浆时，由于固体颗粒易于发生沉积，并且固体颗粒还会抑制湍流的形成，因此更加容易发生严重结垢。

专利文件CN101799255A公开了一种在壳程设置了可以沿换热管往复运动的防结垢刮板的管壳式换热器。该技术方案从另外的思路在一定程度上解决了换热器的结垢问题，但是换热器内仍保留了固定折流板，结构复杂，仍然留有会结垢的死角。另外，换热管和刮板之间的磨损可能会造成换热管损坏，使得维修率升高并增加维修成本。

发明内容：

本发明公开了一种管式换热器，其特殊之处是在换热器换热区域的物料流动通道内设置能够在驱动装置驱动下运动的活动螺旋折流板。

所述的管式换热器包括管壳式换热器、套管式换热器、沉浸式蛇形管换热器和喷淋式蛇形管换热器。

所述的物料根据设备的不同应用有时也称为介质。

所述的物料包括由液体、固体和气体及其任意组合而成的各种流体物料或其他具有适当流动性的物料。

所述的流体物料包括由单一均匀相构成的液体、气体和具有适当流动性的固体颗粒物料，包括由固液两相构成的浆体、两种以上不相容的液相构成的乳浊液、由气液两相构成的气液两相流如沸腾液体或汽雾、由气固两相构成的气固两相流如烟尘气、由气固液三相构成的气固液三相流如湿化烟尘气，流体物料，还包括正在彭勃发展的超临界流体。

所述的螺旋式折流板具有连续和不连续两种形式，优选方案是连续螺旋形式。

为了保持螺旋的形态，螺旋折流板可以由一根中央连接杆加强。螺旋直径较大的折流板除中央连接杆以外还可以设置数根的外周连接杆。对于因为空间限制不能设置中央连接杆的情形，也可以只设数个外周连接杆。

根据换热器的形状和种类不同，活动折流板的运动方式包括沿螺旋中轴线方向往复移动和绕螺旋中轴线旋转。

当活动折流板采用沿螺旋中轴线方向移动的方式时，其移动行程应大于等于螺旋的一个圈高。

对于管壳式换热器，所述的物料流动通道包括壳程和管程，当换热器壳程流通的物料易于结垢时，可以在壳程设置活动折流板。当换热器管程流通的物料同样易于结垢时，可以在管程同样设置活动折流板。管程活动折流板通常有多组。

为了区别以上两种折流板，作用于换热器壳程的折流板命名为壳程活动折流板，作用于换热器管程的折流板命名为管程活动折流板。

管程活动折流板的运动方式可以采用沿螺旋中轴线方向往复移动的移动式运动方式，也可以采用绕螺旋中轴线旋转的旋转式运动方式。考虑到同时驱动多个管程活动折流板同时运动的复杂程度和长期运行的可靠性，采用移动式运动方式为优选。多个管程活动折流板由一个连接盘连接各中央杆连接成为一个整体。

若管程活动折流板采用旋转式运动方式，可以考虑用太阳轮或链条齿轮传动方式同步驱动多个管程活动折流板。如果管程通过的是具有易造成磨损的浆体物料，宜将传动部位与物料通过部位相对隔离，并在传动部位设置不易造成传动装置磨损的平衡流体。

由于多根换热管对折流板的限制，壳程活动折流板的运动方式只能采用移动方式。

折流板的驱动装置可以设置在换热器容器外，也可以设置在换热器容器内。为了保证活动折流板的运行的长期可靠并易于检修，折流板的驱动装置优选设置在换热器容器外，驱动装置由穿过容器的贯通连接杆与壳程折活动流板的中央连接杆或连接各管程活动折流板中央连接杆的连接盘的连接。

换热器容器指换热器的外壳，对于管壳式换热器通常包括管壳和封头。

为了保证贯通连接杆与换热器容器之间密闭性，在贯通连接杆与换热器容器之间设置液压动密封。