一种带预冷的罐内置板翅式换热器的制作方法

1.本实用新型属于板翅式换热器领域，具体涉及一种带预冷的罐内置板翅式换热器。


背景技术：

2.铝制板翅式换热器为保证温度应力不对设备寿命造成较大影响，因此相关标准(标准号：nb/t 47006
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2019)中对铝制板翅式换热器温差的要求：冷热物流均为单相时最大换热温差不大于50℃；当物流中任一物流存在两相流体时，板翅式换热器的冷热物流换热温差不大于30℃。石化项目及尾气回收项目中常采用内虹吸换热的换热器冷凝气体，如丙烯蒸发用于乙烯冷凝、液氮蒸发用于氦气的冷凝等，工艺设计中冷物流属于饱和蒸发，蒸发温度通常低于热物流冷凝温度2～5℃，主要换热段为小温差换热。但由于热流体会处于过热状态，进口温度偏高，导致换热器在负荷占比较小的显热段温差在30～50℃之间且冷物流在整个换热通道中均为气液两相，因此不符合标准对设备设计的要求。本实用新型采用带预冷的罐内置板翅式换热器，可以通过冷物流蒸发的气相对冷凝气体预冷，从而使底部虹吸换热器满足冷热物流换热温差不大于30℃，保证板翅式换热器满足标准设计要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种带预冷的罐内置板翅式换热器。本实用新型通过采用冷物流的气体对冷凝的物流进行预冷，从而解决了在虹吸换热器中的大温差。
4.本实用新型所采用的具体技术方案如下：
5.本实用新型提供了一种带预冷的罐内置板翅式换热器，其包括虹吸罐、预冷器和板翅式换热器；所述虹吸罐为具有中空传热室的罐体结构，传热室中固定有水平放置的隔板；隔板能将所在处传热室的横截面完全覆盖，将传热室分为位于上方的预冷段和位于下方的冷凝段；
6.所述预冷段中设有预冷器，预冷器的上部设有与外界连通的进气管，进气管用于向预冷器内部的气相通道中输送气相热物流；所述冷凝段用于盛放液相冷剂，冷凝段中设有部分浸没于冷剂中的板翅式换热器；
7.所述板翅式换热器的第一通道进口与预冷器的气相通道出口连通；第一通道的出口与外界连通，用于将冷凝成液体的热物流输送出虹吸罐；所述板翅式换热器的第二通道出口与预冷器的冷剂通道进口连通，第二通道进口与冷凝段中的冷剂相连通；第二通道用于将冷剂由液相变为气相，并将气相冷剂输送至预冷器中对热物流进行预冷换热。
8.作为优选，所述板翅式换热器为内虹吸换热的换热器。
9.作为优选，所述板翅式换热器顶部与预冷器底部之间的距离为300mm～1000mm。
10.作为优选，所述预冷器放置并固定于隔板的上表面。
11.作为优选，所述隔板的下表面设有支撑装置，板翅式换热器的顶部通过支撑装置
与隔板固定连接。
12.进一步的，所述支撑装置为吊臂支撑件。
13.作为优选，所述板翅式换热器的第一通道进口与预冷器的气相通道出口之间通过直管道相连通。
14.作为优选，所述隔板上开设有交换孔，第二通道的进口位于所述交换孔的下方，冷剂通道的进口位于所述交换孔的上方；气相冷剂经由第二通道出口溢出，通过所述交换孔后汇集并进入冷剂通道中。
15.作为优选，所述预冷器的气相通道出口位于预冷段的下部，冷剂通道进口位于预冷段的下部。
16.进一步的，所述板翅式换热器的第一通道进口位于冷凝段的上部，第一通道出口位于冷凝段的下部；第二通道出口位于冷凝段的上部，第二通道进口位于冷凝段的下部。
17.本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
18.1)本实用新型增设的预冷换热器中热物流与冷剂的蒸发气体均为单相流体，可以接受50℃的大温差。
19.2)本实用新型通过增设预冷器，进一步加热虹吸罐顶部冷剂气相，保证虹吸罐的出口无液体携带。
20.3)本实用新型的预冷器和板翅式换热器同时通过中间隔板作为固定点支撑，低温条件下预冷器和板翅式换热器之间接管与预冷器和板翅式换热器向同一个方向收缩，消除低温条件下预冷器和板翅式换热器之间接管受到的应力。消除应力后，预冷器和板翅式换热器直接通过短管连接，减少设备尺寸。
21.4)本实用新型的预冷器和板翅式换热器热物流采用内部管道直接连接，冷剂气相通过隔板汇集进入冷剂通道，减少外部预冷器与板翅式换热器之间的外部配管，优化了设备占地空间。
附图说明
22.图1为本实用新型的设备示意图；
23.图中附图标记为：虹吸罐1，预冷器2，板翅式换热器3，隔板4，支撑装置5。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
25.如图1所示，为本实用新型提供的一种带预冷的罐内置板翅式换热器，包括虹吸罐1、预冷器2和板翅式换热器3。该设备应用于气体冷凝且显热段存在大温差的内虹吸板翅式换热器，通过在虹吸罐内增设预冷器用于气体冷凝的虹吸式换热器，通过虹吸罐内蒸发出的气体对冷凝气进行预冷，从而解决板翅式换热器中存在大温差问题。下面将对该设备的具体结构及连接方式进行说明。
26.虹吸罐1为具有中空传热室的罐体结构，虹吸罐1中的各组件结构均应保持密闭性，以防止设备运行过程中的气体泄漏。在传热室中固定有隔板4，隔板4为水平放置的平板结构，隔板4与传热室内腔之间固定连接的部分应当保持封闭性，隔板4能将所在处传热室
的横截面完全覆盖。通过隔板4的分隔作用，传热室分为相互相对独立的两部分，即位于上方的预冷段和位于下方的冷凝段。
27.在预冷段中设有预冷器2，预冷器2中包括互不连通但能够相互换热的气相通道和冷剂通道。冷凝段中板翅式换热器3，板翅式换热器3中包括互不连通但能够相互换热的第一通道和第二通道。在实际应用时，冷凝段中还盛放有用于换热的液相冷剂，板翅式换热器3应当部分浸没于冷剂中。在位于冷凝段上部的虹吸罐1侧壁上可以开设有冷剂加入口，在使用前可以通过冷剂加入口向冷凝段中加入冷剂。
28.在本实施例中，预冷器2的气相通道出口位于预冷段的下部，冷剂通道进口位于预冷段的下部，即两个通道中的流体流动方向相反。板翅式换热器3的第一通道进口位于冷凝段的上部，第一通道出口位于冷凝段的下部；第二通道出口位于冷凝段的上部，第二通道进口位于冷凝段的下部；即两个通道中的流体流动方向相反。
29.在预冷器2的上部开设有进气口，进气口上设有与外界连通的进气管，在实际应用过程中，通过进气管向预冷器2内部的气相通道中输送需要冷凝的气相热物流。预冷器2的气相通道出口与板翅式换热器3的第一通道进口相连通，第一通道的出口与外界连通。板翅式换热器3的第二通道出口与预冷器2的冷剂通道进口连通，第二通道进口与冷凝段中的冷剂相连通。
30.在本实施例中，板翅式换热器3可以采用内虹吸换热的换热器，该换热器为板翅式换热器的一种，能够通过虹吸作用将外部的冷剂吸入换热器内部。为了保证从板翅式换热器3溢出的气相冷剂能够有效汇集至预冷器2中，需要保证板翅式换热器3顶部与预冷器2底部之间的距离不能过大，最好为300mm～1000mm。这里提供了板翅式换热器3和预冷器2的固定和连通方式，具体如下：可以将预冷器2放置并固定于隔板4的上表面，隔板4的下表面设有支撑装置5，板翅式换热器3的顶部通过支撑装置5与隔板4固定连接；支撑装置5可以采用吊臂支撑件，即将板翅式换热器3悬挂于隔板4下方；板翅式换热器3的第一通道进口与预冷器2的气相通道出口之间通过管道相连通；隔板4上开设有交换孔，第二通道的进口位于交换孔的下方，冷剂通道的进口位于交换孔的上方，从而使得气相冷剂首先经由第二通道出口溢出，再通过交换孔后汇集并进入冷剂通道中。
31.在本装置的运行过程中，待冷凝的热物流在预冷器2中首先进行了初步预冷换热，经过换热后温度降低的热物流流出预冷器2并进入板翅式换热器3的第一通道中，在第一通道中通过与冷剂的进一步冷凝换热作用，热物流从气相变为液相，最终通过第一通道的出口输送出虹吸罐1。由于板翅式换热器3中第二通道的进口与冷凝段的冷剂相连通，冷剂能够通过虹吸作用进入第二通道，并且通过与第一通道中热物流的热交换作用，第二通道中的部分冷剂能够被气化，即由液态转变为饱和气态，变为气液两相的冷剂通过第二通道的出口溢出，经过虹吸罐内板翅式换热器3上部空间分离后其中气相经由隔板4后进入预冷器2的冷剂通道中，与在气体通道内的热物流进行进一步的热交换，并变为过热气相从预冷器2的顶部流出。也就是说，本实用新型采用在原虹吸罐内的上部增设预冷器，通过隔板将板翅式换热器中产生的气相汇集至预冷器中对冷凝气(热物流)气相预冷，使热物流进入板翅式换热器3时，与冷剂蒸发温度温差小于30℃，从而满足标准设计要求。
32.以上的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做
出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。