[实用新型]一种双U型管式换热器

说明书

本实用新型公开了煤化工变换单元使用的一种双U型管式换热器。该换热器将两台并联的卧式U型管式换热器背靠背组合成一台设备，管箱位于设备左右两侧，中间为换热器壳体，两套管箱、管板、U型管束为背靠背180°对置。本该换热器能够有效降低流体压降，提高换热器的长径比，使得占地减少、设备外形美观、装置能耗降低。

技术领域

本实用新型涉及一种管式换热器。

背景技术

在煤化工领域，变换单元承担着增加煤气中H₂含量的角色。自气化单元的粗煤气在进入变换炉之前，在原料气预热器中同出变换炉的高温变换气换热，具备足够的过热度后进入变换炉发生变换反应，出变换炉的高温变换气在蒸汽过热器过热变换单元自产的中压饱和蒸汽。

当处理的粗煤气量不大时，多采用传统的BEU型换热器，管壳程的压降分别控制50kPa以内。以某60万吨/年甲醇项目为例，气化采用6.5MPaG水煤浆气化技术，粗煤气温度～230℃，原料气预热器的管程介质为粗煤气，壳程介质为变换气，管程进口温度～230℃，出口温度305℃(催化剂末期温度)；壳程进口温度421℃，出口温度361℃，管壳程壁温差～60℃，平均换热温差为112℃。采用BEU型式，换热器直径为1400mm，换热管长度为4000mm，换热器管程压降为47kPa，壳程压降为50kPa，采用BEU型式的换热器，为保证管程粗煤气的压降，一般设计会适量放大壳径，相应达到需要的换热面积时，换热管长度会适量缩短，造成BEU型式的换热器长径比较小，外形不美观。

随着煤化工规模的不断加大，变换装置的处理气量也越来越大。因流体经过换热器的压降同流体流速的二次方和换热管长成正比，当流体流速提高到原来的2倍时，换热器的压降变为原来的4倍。所以当换热器的处理气量增加时，换热器的压降很容易超过控制值。一般通过增加换热器直径/换热管数量来增加流体的流通截面积，从而降低流速和压降，或者通过减少换热管长来降低压降，这样换热器容易做成短粗型。而且，换热器管长也不能无限减小，此时需减少单台换热器的处理气量，即通过增加换热器数量，采用多台并联换热的方式，虽然能解决压降的问题，但又导致了设备造价和占地的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双U型管式换热器。该换热器能够有效降低流体压降，提高换热器的长径比，使得占地减少、设备外形美观、装置能耗降低。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种双U型管式换热器，其特征在于，换热器为卧式双U型管式换热器，换热器包含两套相同的U型管束及相应的管箱和管板，两套管板由同一个壳体相连，两套管箱分别位于设备左右两侧，中间为换热器壳体，换热器的两套管箱、管板和U型管束背靠背成180°对称设置，互为镜像，置于一个换热器壳体中。

进一步地，该换热器为气气换热器，管程流体和壳程流体均为气相，管程流体和壳程流体在进入换热器前，均分为两股，两股流体均为总气量的一半。

进一步地，管程流体从设备两端的管箱入口进入，换热后从两端的管箱出口流出；壳程流体从壳体两端的两个管口进入，换热后在中部汇集成一股，从壳体中间同一个出口流出，保证管程流体和壳程流体在两套U型管束中的换热工况完全一样。

进一步地，两套管箱、管板、U型管束的结构完全相同。

本实用新型公开的一种双U型管式换热器，两套U型管背靠背置于同一壳体中，换热器的长径比在合理范围内，换热器外形美观；同时，冷热流体进入换热器前，均分为两股，壳程和管程流经介质均为总气量的一半，经本实用新型设计的U型管束换热器后的壳程和管程介质的压降均可明显降低。该换热器特别适合于换热流体体积流量大的工况，如大型煤化工项目变换单元的原料气预热器和蒸汽过热器等。

本实用新型的技术创新点

(1)换热器压降小：在相同的进气条件下，本实用新型换热器管壳程的压降为相同直径的单U型管换热器的1/4。