一种可抽芯的纯逆流换热器及应用该换热器的换热方法

摘要

本发明涉及一种可抽芯的纯逆流换热器及换热方法，所述换热器包括左端管箱、壳程筒体和右端管箱；左端管箱通过左端管板连接壳程筒体的一端，壳程筒体的另一端依次通过管板法兰和壳程反向法兰连接右端管箱；管板法兰与壳程反向法兰通过螺栓连接，且管板法兰置于壳程筒体内侧；左端管板和管板法兰之间连接有均置于壳程筒体内的伸缩支撑管和柔性管束。该换热器结构形成了独立的管程空间和壳程空间，管程介质在管程空间内换热，壳程介质在壳程空间内换热。本发明的换热器采用可抽芯结构，同时满足管程介质与壳程介质的纯逆流换热。

说明书

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是涉及一种可抽芯的纯逆流换热器及 应用该换热器的换热方法。

背景技术

纯逆流工艺是指：换热器内冷、热流体完全沿着相反的方向流动，使热 量从热流体传递给冷流体,以满足规定的工艺要求。其较之顺流或并流工艺， 具有换热效率高、换热量大、能量利用率高、减小换热器面积等优点。管壳 式换热器在各行业中，尤其是在石油化工行业中运用极为广泛，如表1所示， 目前采用固定管板换热器无法抽芯，U形管和浮头式换热器无法满足纯逆流 工艺要求，填料函式换热器无法满足高压、复杂工况的要求，而现有的可抽 芯换热器通常为单管板结构，无法实现设备的纯逆流工艺，不利于提高换热 效率。

表1

从而，本发明提出了一种结构新颖的可抽芯的纯逆流换热器，并提出了 应用该换热器进行纯逆流换热的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可抽芯的纯逆流换热器及应用 该换热器的换热方法，用于解决现有换热器存在不可抽芯、不可纯逆流、承 压不强等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可抽芯的纯逆流换热 器，包括左端管箱、壳程筒体和右端管箱；左端管箱通过左端管板连接壳程 筒体的一端，壳程筒体的另一端依次通过管板法兰和壳程反向法兰连接右端 管箱；管板法兰与壳程反向法兰通过螺栓连接，且所述管板法兰置于所述壳 程筒体内侧；所述左端管板和管板法兰之间连接有均置于壳程筒体内的伸缩 支撑管和柔性管束。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述柔性管束包括若干换热管。

进一步，所述换热管为螺旋状。

进一步，所述左端管箱、壳程筒体和右端管箱上均设置有介质入口和/ 或介质出口。

进一步，所述右端管箱的一侧设有检修口。

进一步，所述管板法兰与壳程反向法兰相连接处设有一个垫片，或者所 述管板法兰与壳程反向法兰相连接处设有一个向内的垫片和一个向外的垫 片。

进一步，当柔性管束为直管时，所述左端管板和管板法兰之间设有膨胀 节，所述膨胀节置于所述壳程筒体上。

本发明的技术方案还包括一种换热方法，其采用上述纯逆流换热器，具 体步骤包括：将所述左端管箱、左端管板、柔性管束、管板法兰、壳程反向 法兰和右端管箱形成的内部空间定义为管程空间，将所述左端管板、壳程筒 体、伸缩支撑管、管板法兰和壳程反向法兰形成的内部空间定义为壳程空间， 管程介质在管程空间内换热，壳程介质在壳程空间内换热。

进一步，管程介质在管程空间内换热具体包括：管程介质通过左端管箱 的介质入口进入管程空间，在管程空间内进行换热，再通过右端管理的介质 出口排出。

进一步，所述壳程介质在壳程空间内换热具体包括：壳程介质通过壳程 筒体下端的介质入口进入壳程空间，并在壳程空间内进行换热，再通过壳程 筒体上端的介质出口排出。

本发明的有益效果是：本发明的换热器采用可抽芯结构，方便后期的设 备维护，内芯的清洗和更换。同时本发明可满足管程介质与壳程介质的纯逆 流换热，且可承受高压、低压和复杂工况，能有效提高换热效率，并缩小设 备尺寸，减少投资。

附图说明

图1为本发明所述纯逆流换热器的结构示意图；

图2为本发明中实施例中在管板法兰与壳程反向法兰相连接的上端子处 设有一个垫片的示意图；

图3为本发明中实施例中在管板法兰与壳程反向法兰相连接的下端子处 设有一个垫片的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、左端管箱，2、壳程筒体，3、右端管箱，4、左端管板，5、管板法 兰，6、壳程反向法兰，7、伸缩支撑管，8、柔性管束，9、检修口，10、垫 片，11、膨胀节。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本实施例给出了一种可抽芯的纯逆流换热器，包括左端管 箱1、壳程筒体2和右端管箱3；左端管箱1通过左端管板4连接壳程筒体2 的一端，壳程筒体2的另一端依次通过管板法兰5和壳程反向法兰6连接右 端管箱3；管板法兰5与壳程反向法兰6通过螺栓连接，且所述管板法兰5 置于所述壳程筒体2内侧；所述左端管板4和管板法兰5之间连接有均置于 壳程筒体2内的伸缩支撑管7和柔性管束8。管板法兰5的直径小于壳程筒 体2，并置于所述壳程筒体2内，所以可进行抽芯，对内芯进行清洗或更换。

本实施例，所述柔性管束8包括若干螺旋状换热管；所述左端管箱1、 壳程筒体2和右端管箱3上均设置有介质入口和/或介质出口，用于保证纯 逆流换热；所述右端管箱的一侧设有检修口9，该检修口9在管板法兰5的 一侧，通过检修口能方便地对壳程与管程间的密封状况进行检查与检修。

此外，如图2所示，所述管板法兰与壳程反向法兰相连接处设有一个垫 片10，这种单垫片的设计有利用将壳程反向法兰与管板法兰压紧固定，以此 分割管程介质与壳程介质，适用于高压环境，当压力高时，密封面窄的更容 易密封。另外，如图2及图3所示，也可以在所述管板法兰与壳程反向法兰 相连接处设有一个向内的垫片10和一个向外的垫片10，形成双垫片结构， 其中垫片的作用与单垫片结构相同，但双垫片结构更适用于低压环境。

另外，当柔性管束8为直管时，所述左端管板1和管板法兰5之间设有 膨胀节11，所述膨胀节11置于所述壳程筒体2上。所述膨胀节11的作用与 所述伸缩支撑管7相同，并可以替换伸缩支撑管7。

本实施例设计的纯逆流换热器，在满足相同工况的前提下，外形尺寸较 常规固定管板式换热器、U形管换热器、浮头式换热器小，以达到节省投资 的目的。

本实施例还给出了一种采用上述纯逆流换热器的换热方法，具体步骤包 括：将所述左端管箱1、左端管板4、柔性管束8、管板法兰5、壳程反向法 兰6和右端管箱3形成的内部空间定义为管程空间，将所述左端管板4、壳 程筒体2、伸缩支撑管7、管板法兰5和壳程反向法兰6形成的内部空间定 义为壳程空间，管程介质在管程空间内换热，壳程介质在壳程空间内换热， 从而达到两种介质的纯逆流换热，以达到较高的换热效率。

这里，管程介质在管程空间内换热过程具体包括：管程介质通过左端管 箱的介质入口进入管程空间，在管程空间内进行换热，再通过右端管箱的介 质出口排出。所述壳程介质在壳程空间内换热过程具体包括：壳程介质通过 壳程筒体上端的介质入口进入管程空间，在壳程空间内进行换热，再通过壳 程筒体下端的介质出口排出。需要注意的是，管壳程介质入口为相对应设置， 如管程介质入口为管程左上方，壳程介质入口为壳程右下方，反之亦然。以 此保证管壳程介质完全沿着相反的方向流动使热量从热流体传递给冷流体, 以满足规定的纯逆流的工艺要求。此外应在管口设置时尽量遵循，冷流介质 上进下出，热流介质下进上出的基本原则。以上所述仅为本发明的较佳实施 例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。