一种L型列管换热器

摘要

本发明涉及一种L型列管换热器，属于工业用换热器技术领域。技术方案是包含上管板（2）、换热室壳体（3）、换热件（4）、下管板（8），上管板作为高温介质的进口，设置在换热室壳体内的换热件一端固定在上管板上、另一端固定在下管板上，换热件与上管板、下管板外的空间连通，其特别之处是若干换热件在换热室壳体内弯曲布置，呈L型或类似L型结构设置在换热室壳体内。本发明采用换热件在换热体内弯曲布置的结构，具有结构简单、加工制作方便、温差应力清除彻底等特点，能够长期承受换热件的膨胀变形，设备长周期稳定运行，延长使用寿命，减少设备的运行成本，特别适用于化学反应后高温介质的热回收或高温介质的快速降温。

权利要求

1.一种L型列管换热器，其特征在于：包含上管板（2）、换热室壳体（3）、换热件（4）、下管板（5），上管板设置在换热室的顶部，上管板作为高温介质的进口，设置在换热室壳体内的换热件一端固定在上管板上、另一端固定在下管板上，换热件与上管板、下管板外的空间连通，其特别之处是若干换热件在换热室壳体内弯曲布置，且共同朝同一方向弯曲，呈L型或类似L型结构设置在换热室壳体内；换热室壳体的外形与内部换热件弯曲的形状相匹配或相近，上管板、下管板之间的换热件及换热室壳体同步弯曲，弯曲角度相近，均为L型或类似L型结构，弯曲角度为大于0度、小于180度；所说的换热件为换热管；若干换热管在换热室壳体内朝同一方向弯曲、相互平行或近似平行布置；换热管为弧状弯曲，若干换热管弯曲圆弧相互平行或近似平行。

说明书

一种L型列管换热器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种L型列管换热器，属于工业用换热器技术领域。

背景技术

[0002] 目前，工业上用的列管换热器，常见的有如下两种结构；第一种是上管板、下管板之间的换热管为直型结构；第二种是采用一块管板、换热管为U型结构。第一种上、下管板结构的列管换热器，上管板的上部可以作为反应室或燃烧室，存在问题是当直管型列管换热器管内介质温度较高时，管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹，造成设备损坏，影响使用寿命和正常生产；第二种单管板U型管换热器的管板的上部则不能作为反应室或燃烧室，本发明是针对第一种上、下管板结构的列管换热器而进行的改进。

[0003] 当上管板的上部作为化学反应或燃烧的空间时，该空间一般为筒体或其它形状结构，称之为反应室或燃烧室，上管板的下部是把反应或燃烧后高温介质产物快速冷却或进行热量回收的装置，其结构为若干换热管通过上管板、下管板设置在换热室壳体内的结构，整个结构称之为列管换热器，其工作原理与火管式余热锅炉相同。上管板既是反应室或燃烧室筒体的底，也是换热室壳体的顶，在反应器的运行中，上管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹，造成设备损坏，影响使用寿命和正常生产。上管板与换热管之间的焊缝产生裂纹的根本原因是：换热管壁因温度高而伸长，而换热室壳体因温度低而缩短（或伸长少），二者运动通过上管板产生冲突。为了解决上述技术问题，人们考虑了很多方案，有的在换热室壳体上加膨胀节，把变形让换热室壳体承使；有的采用挠性管板；还有的采用波节管等等；但是，因为化学反应或燃烧反应有时是不均匀的局部反应，上述方法解决起来都有些力不从心，收效甚微，都不够理想，不能从根本上解决问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种L型列管换热器，结构简单可靠，能够长期承受换热件的膨胀变形，从而延长反应器的使用寿命，减少设备的运行成本，解决背景技术存在的上述问题。

[0005] 本发明的技术方案为：

[0006] 一种L型列管换热器，包含上管板、换热室壳体、换热件、下管板，上管板设置在换热室的顶部，上管板作为高温介质的进口，设置在换热室壳体内的换热件一端固定在上管板上、另一端固定在下管板上，换热件与上管板、下管板外的空间连通，其特别之处是若干换热件在换热室壳体内弯曲布置，且共同朝同一方向弯曲，呈L型或类似L型结构设置在换热室壳体内。

[0007] 换热室壳体的外形与内部换热件弯曲的形状相匹配或相近，上管板、下管板之间的换热件及换热室壳体同步弯曲，弯曲角度相近，均为L型或类似L型结构，弯曲角度为大于0度、小于180度，较佳弯曲角度为45—100度，90度为最佳弯曲角度。

[0008] 所说的换热件的截面形状是任意的，数量是任意的，根据工艺需要确定。换热件较佳的形状是换热管，截面为管型，圆形管为最佳。若干换热管在换热室壳体内朝同一方向弯曲、相互平行或近似平行布置；较佳的方式是：换热管为弧状弯曲，若干换热管弯曲圆弧相互平行或近似平行。

[0009] 由于上管板、下管板之间的换热件及换热器壳体同步弯曲，下管板设置在换热室壳体底部的一侧，上管板和下管板上面设有管孔，换热室壳体内是L型或类似L型换热管束，换热管束的每只管子，与上、下管板的管孔插入连接，每只管子与上、下管板的连接方法为焊接或胀接，连接方法均属公知技术，换热管与上管板和下管板外面的空间是连通的。

[0010] 本发明所说的上管板、下管板，其结构形式为火管式余热锅炉的管板结构形式，管板本身不作为换热室的壳体的一部分。

[0011] 本发明的L型换热室壳体上设有换热介质进出口、排污口等，所说的换热介质是液体或气体。

[0012] 本发明的积极效果是：针对直管型列管换热器存在的问题，采用换热件在换热体内弯曲布置的结构，具有结构简单、加工制作方便、温差应力清除彻底等特点，能够长期承受换热件的膨胀变形，设备能够长周期稳定运行，延长使用寿命，减少设备的运行成本，特别适用于化学反应后高温介质的热回收或高温介质的快速降温。

[0013] 本发明可以应用在甲醇氧化生产甲醛的反应器、氨氧化法制硝酸的氧化器或其它类似反应器上。

附图说明

[0014] 附图1是本发明示意图；

[0015] 附图2是本发明一个实施例结构示意图；

[0016] 图中：反应室1、上管板2、换热室壳体3、换热件4、下管板5、反应物进口6、反应物出口7、换热介质进口8、换热介质出口9、排污口10。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

[0018] 参照附图1，一种L型列管换热器，包含上管板2、换热室壳体3、换热件4、下管板5，上管板设置在换热室的顶部，上管板的外部接触热源、直接作为高温介质的进口，设置在换热室壳体内的换热件一端固定在上管板上、另一端固定在下管板上，换热件与上管板、下管板外的空间连通，其特别之处是若干换热件在换热室壳体内弯曲布置，且共同朝同一方向弯曲，呈L型或类似L型结构设置在换热室壳体内。换热室壳体的外形与内部的换热件弯曲的形状相匹配，上管板、下管板之间的换热件及换热室壳体同步弯曲，均为L型或类似L型结构，90度为最佳弯曲角度。所说的换热件的截面形状圆形管为最佳，换热管为弧状弯曲，若干换热管弯曲圆弧相互平行。下管板设置在换热室壳体底部的一侧，上管板和下管板上面设有管孔，换热室壳体内是L型或类似L型换热管束，换热管束的每只管子，与上管板、下管板的管孔插入连接，每只管子与上下管板的连接方法为焊接或胀接，换热管与上管板和下管板外面的空间是连通的。

[0019] 本发明的工作原理是：发生化学反应后的高温介质经由上管板进入L型管束的换热管子内，换热管受热伸长，由于是L型换热管束结构，对两侧管板的顶力很小，从而避免管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹。高温反应物的热量迅速传给换热管外的换热介质，高温介质降温后，流出下管板，换热介质由换热室壳体进入，在L型热管束的管外流动，吸收换热管内高温反应物的热量后排出。

[0020] 参照附图2，本实施例为以甲醇为原料空气催化氧化制甲醛的反应器应用本发明。

[0021] 上管板2的上面是反应室1，反应室设有反应物进口6；反应室底部上管板上面设置丝网，丝网上设置催化剂触媒；换热室壳体3内是L型换热管束，并与上管板2、下管板5相连结，下管板连接的封头上有反应物出口7，换热室壳体上设有换热介质进口8、排污口10，换热室壳体上部设有换热介质出口9，所说的换热介质为液体或气体，例如水。

[0022] 实施例工作过程是：原料气在催化剂作用下发生氧化反应后，高温反应物经由上管板进入L型管束的换热管子内，换热管受热伸长，由于是L型换热管束结构，对两侧管板的顶力很小，从而避免管板与换热管之间的焊缝经常出现裂纹。高温反应物的热量迅速传给换热管外的水，降温后，流出下管板经下封头反应物出口排出，给水由冷却室壳体下部换热介质进口进入，在L型热管束的管外流动，吸收换热管内高温反应物的热量后汽化，汽液混合物由冷却室壳体上部的换热介质出口排出。