[发明专利]一种超高温高压刺刀管换热器

说明书

本发明涉及换热器领域，具体为一种超高温高压刺刀管换热器，为了开发一种简单高效节约成本且能安全稳定运行的换热设备，本方案端盖、管箱、管板和壳体由左至右顺次连接，出口集箱在管箱内，出口集箱的出口管在管箱顶部的管侧出口内，管箱的底部有管侧入口，出口集箱连接的的若干个刺刀管内管分别设置在一个刺刀管外管的内部，刺刀管外管与刺刀管内管之间留有间隙，刺刀管外管插装在管板上，刺刀管外管与管箱内的空间连通，刺刀管外管的右端封口且设置在壳体内，壳体包壳在壳体内，壳体包壳的入口管在壳体底部的壳侧入口内，壳体的顶部有壳侧出口，壳体包壳设置在若干个刺刀管外管的外部，壳体包壳的左侧留有出口，本方案提高了换热效率。

技术领域

本发明涉及换热器领域，具体为一种超高温高压刺刀管换热器，特别是一种适合于超高温高压介质腐蚀性强的新型刺刀管结构换热器。

背景技术

环境的恶化和能源的短缺，进一步导致发电、石油、化工等过程工业向高温、高压和大型化发展，以提高装置的效益和能源利用效率，同时对设备的安全可靠性也提出了更高的要求。在石化领域，乙烯裂解炉炉管的最高设计温度达到1150℃，合成氨制氢转化炉炉管设计温度为900℃.加氢反应装置的温度达到565℃，压力达到28MPa。

在发电领域美国能源部研发的超超临界火电机组工作参数可达35Mpa、760℃。新型的高温气冷堆核电站堆芯出口温度在1000℃以上。

通常情况下，设备需要在高于900℃度的高温，大于20Mpa的压力下能有长期稳定运行，将热量传给冷侧工质，热侧介质入口和冷侧介质出口均是大于850度的高温。此时换热器的受热面材料可能承受800℃以上的高温。由于该设备存在920℃对850℃的高温换热工况，且冷热流体工作压力均高达25MPa，最高温差达495℃，较高的冷热流体工作压力差和温度差使机组设备面临着如何平稳运行的挑战。

新型发电系统中，越来越多的研发采用超临界介质，来提高机组循环发电效率，超临界介质运行操作条件均为高温高压，超临界介质对于浇筑料具有极强的腐蚀性。主要的失效方式包括：高压下的壳体失效，高温下壳体的腐蚀失效、高温高压下的泄漏失效以及高温蠕变失效。显然高温、高压是现代过程工业面临的主要挑战。而这些高参数的实现，关键在于高温设备的设计、制造和使用维护方面，常规的管壳式换热器从材料选择、结构设计和强度计算上都无法实现使机组长期稳定安全运行。

因此开发一种简单高效节约成本且能安全稳定运行的换热设备具有十分显著地现实意义，同时该类结构也可用于大型燃机、石油化工领域高温高压的余热回收系统。

发明内容

发明目的：为了开发一种简单高效节约成本且能安全稳定运行的换热设备，本发明提出一种超高温高压刺刀管换热器。

本发明是通过以下方案实施的：一种超高温高压刺刀管换热器，它包括端盖、管箱、出口集箱、刺刀管内管、管板、刺刀管外管、壳体包壳和壳体；

所述端盖、管箱、管板和壳体由左至右顺次连接，管箱的顶部设有管侧出口，管箱的底部设有管侧入口，出口集箱设置在端盖、管箱和管板合围的区域内，出口集箱的出口管设置在管侧出口内，出口集箱的右端与若干个刺刀管内管连通，每个刺刀管外管设置在一个刺刀管内管的外部，且每个刺刀管外管与该刺刀管外管内的刺刀管内管之间留有间隙，刺刀管外管插装在管板上，刺刀管外管的左端与管箱内的空间连通，刺刀管外管的右端设置在壳体内，且刺刀管外管的右端封口设置，壳体的顶部设有壳侧出口，壳体的底部设有壳侧入口，壳体包壳设置在管板和壳体合围的区域内，壳体包壳的入口管设置在壳侧入口内，壳体包壳设置在若干个刺刀管外管的外部，壳体包壳的左侧留有出口。

进一步地，所述壳体包壳的壳壁内设有包壳夹层。

再进一步地，所述刺刀管内管的管壁内设有内管夹层。

进一步地，所述刺刀管内管的外壁上设有多个限行凹陷，所述限行凹陷处内管夹层的截面面积小于其他部位内管夹层的截面面积。