[发明专利]适用于高温气体的列管换热器

说明书

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，特别是适用于高温气体的列管换热器。

背景技术

列管换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。列管换热器主要由壳体、换热管、管板和管箱等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。在列管换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单，管程清洗方便，适用介质和操作条件较为广泛。管束的壁面即为传热面，最大换热效率可以达到14000w/m².k，可大大提高生产效率，单位换热面积的金属耗量较少，节约成本。

列管换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周直接与管箱筒节焊接或用螺栓连接，管程的进出口管直接和管箱焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。见图1。

如图1固定管板式换热器组成：由n个相同规格的换热管2与两端管板3焊接，换热器的壳体1也与两端管板3焊接，壳体上设有膨胀节13，换热器壳内设有m个相同规格的折流板7用来固定换热管2，拉杆6和定距管8用来固定折流板7，管箱法兰5与管箱4焊接，也与管板螺栓连接9。

但是普通列管换热器还有不足：

1、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t≥50℃时经计算有可能须在壳体上设置膨胀节；

2、高温差使管板与管头之间易产生温差应力而损坏；

因此如何有效降低管板与管头之间产生的温差应力，解决和克服上述存在的安全隐患问题，提高设备使用寿命，降低设备造价，是目前存在的关键问题。

发明内容

为了解决高温差技术问题，本发明公开一种适用于高温气体的列管换热器，也就是高温工艺气体在固定管板式列管换热器中管端热防护方法，解决生产过程中存在的安全隐患，提高设备使用寿命，降低设备造价。

本发明的技术方案如下：

一种适用于高温气体的列管换热器，其特征是换热管连接的两端为平板折边管板，在高温平板折边管板处设置有管箱，管箱中设置有耐热防护衬里层12；与炉体侧相连的换热管2内设置有楔管15，楔管15热端侧与换热管2之间设置有密封层14，楔管15冷端侧的管壁与换热管2内侧密切配合；换热器的壳体1与两端平板折边管板10连接。

所述的耐热防护衬里采用耐热混凝土材料。

所述的管箱采用碳钢材质。

所述的平板折边管板的折边处弯曲直径R值取值为折边管板厚度2.5～4倍。

所述的保护套管是陶瓷或不锈钢材质。

所述的保护套管与换热管之间设置有3mm的环隙。

说明如下：

1.高温侧壳体的热防护

在高温管箱中采用耐热混凝土材料作防护衬里，管箱采用碳钢材质，解决碳钢不耐高温的问题，节省了设备造价。传统换热器管箱中，没有衬耐热混凝土材料。见图2。

2.采用平板折边管板

采用平板折边管板比普通管板要薄，在满足压力条件一定的情况下，管板越薄越好，因薄管板沿板厚的温度梯度小，自身温差应力小。平板折边管板同时具有挠性，无特殊加工要求，要求R值取折边管板厚度2.5～4倍。传统换热器换热管直接与固定管板焊接，本发明换热管直接与平板折边管板焊接。见图2。

3.高温侧管段的热防护

在高温侧管子进口端插入一段保护套管(楔管)，有利于高温气体直接进入浸泡在汽水混合物中的管子，从而降低了管板及其与管子连接接头处的温度。保护套管可以是陶瓷，也可以是不锈钢材质。换热管选用普通碳钢管。保护套管与换热管之间要留有一定的环隙，保证环隙尺寸3mm，避免管板过热。在保护套管与换热管之间填充耐高温的压缩石棉纤维，且采取有效的固定措施。本发明比传统换热器换热管内增加楔管。见图3。

采用上述方法达到减少管板与管头之间温差应力的效果，同时，降低设备造价，解决了设备寿命和的安全生产的影响的问题。更主要的是排除了安全隐患，保证换热器的安全运行。本方法可以用在各种规模高温(≥1000℃)工艺气体换热上。

附图说明

图1：固定管板式列管换热器。

图2：本发明平板折边管板式列管换热器。

图3：本发明管端热防护结构图。