一种高效的大温差工况换热器的制作方法

1.本实用新型涉及一种热交换器，尤其是一种采用内孔焊技术和高效管技术结合的热交换器，具体地说是一种高效的大温差工况换热器。


背景技术：

2.多晶硅冷氢化工段涉及到气液、液液换热的场合，设备的工作温度高达550℃，介质出口温度为200℃，换热介质进出口温差较大，因此换热设备经常由于温差应力发生换热管与管板拉脱、断裂的问题。另外，换热设备的换热管内容易沉积硅粉，长期运行会导致换热管堵塞，换热效果进而降低，严重影响设备运行的稳定性及安全性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对多晶硅冷氢化工段换热介质进出口温差大易发生要换热管与管板拉脱、断裂及因硅粉沉积导致换热管堵塞的问题，设计一种采用内孔焊结合高效特型管的技术高效的大温差工况换热器。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种高效的大温差工况换热器，包括上管箱、管束、壳体、下管箱、壳程封头；所述管束置于壳体内，由换热管、折流板、拉杆、定距管、上管板、下管板组成；所述上管箱设有管程物料进口，所述管束上管板和上管箱焊接，下管板与下管箱焊接；所述壳体一端连接上管板的下凸台，下端为封头结构，所述的下管箱、管束安装在壳体内部，所述的壳体上有壳程进出物料的接管，以及管程出料接管；所述换热管为高效特型换热管，具体为内波外螺纹管、波纹管、螺纹管、麻面管、高冷凝管、高蒸发管等。
6.所述管束的换热管一端连接上管板，采用内孔焊结构，一端连接下管板，采用角焊缝结构；折流板垂直于换热管并支撑换热管，所述折流板靠定距管及拉杆固定，所述拉杆一端固定在上管板上，另外一端用紧固件和折流板固定连接。
7.所述管束16一端管板为固定结构，与上管箱焊接，另一端管板与下管箱焊接，为浮头式结构以使自由膨胀。
8.进一步地，所述下管箱包含筒节、锥段、膨胀节、管程出口接管。
9.进一步地，所述下管板为浮头式结构，与壳体之间存在间隙，可以自由滑动。所述的管束置于壳体内，壳体与上管板为焊接结构，管束的上管板与上管箱为焊接结构，管束下管板与下管箱为焊接结构；所述下管箱包含筒节、锥段、膨胀节、管程出料口，下管箱置于壳体内。
10.本实用新型的有益效果是：
11.本实用新型的换热管与上管板采用内孔焊结构，改角焊缝为对接焊缝，这种结构改善了换热管与管板连接的受力情况，可以有效提高管头的抗拉脱能力，提高换热管抵抗温差应力的能力，从而保证换热器在大温差工况下正常运行，不会发生换热管的拉脱断裂；同时，本实用新型所使用的换热管为高效特型换热管，具体为内波外螺纹管、波纹管、螺纹
管、麻面管、高冷凝管、高蒸发管等，可以提高管内流体的湍动程度，减少管内结垢，拓展换热面积、提高换热效率，换热系数提高30%以上，延长检修周期，节省设备投资20%以上，节能效果显著。
附图说明
12.图1是本实用新型的结构示意图。
13.图2是本实用新型的换热管与下管板连接结构示意图。
14.图3是本实用新型的换热管与上管板连接结构示意图。
15.图4是本实用新型的换热管的结构示意图。图4（a)为内波外螺纹管，图4（b)为波纹管示意图。
16.图中：1-管程物料进口、2-上管箱、3-上管板、4-壳程物料出口、5-壳体、6-换热管、7-折流板、8-拉杆、9-下管板、10-下管箱、11-膨胀节、12-壳程封头、13-管程物料出口、14壳程物料进口、15-耳座、16-管束、17-定距管。
具体实施方式
17.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
18.如图1所示。
19.一种高效的大温差工况换热器，包括上管箱2、管束16、壳体5、下管箱10、壳程封头12；所述管束16置于壳体5内，由换热管6、折流板7、拉杆8、定距管17、上管板3、下管板9组成；所述壳体5一端与管束16的上管板3连接，另一端和壳程封头12连接；壳体5设有壳程物料进口14、壳程物料出口4，所述壳体中部设置有耳座15；所述上管箱2设有管程物料进口1，下管箱10设有膨胀节11和管程物料出口13；所述换热管6一端连接上管板3（图3），一端连接下管板9（图2）；换热管6为图4（a）所示的内波外螺纹管，或者选用图4（b）所示的波纹管，还可为螺纹管、麻面管、高冷凝管、高蒸发管中的一种。所述折流板7垂直支撑换热管6，折流板7通过拉杆8和定距管17固定。所述管束16和下管箱10安装在壳体5内部；所述壳体5与上管板3为焊接连接；所述管程物料出口13与壳程封头12为焊接连接；所述下管板9与下管箱10为焊接连接；所述下管板9为浮头式结构（图2），与壳体5之间存在间隙，可以自由滑动。
20.工作时，壳程物料由壳程物料进口14流入，经过管束16上的折流板7在壳体5内折流，再由壳程物料出口4流出；管程物料经管程物料进口1流入上管箱2，再经过管束16上的换热管6，然后进入下管箱10，最后从管程物料出口13流出。
21.换热管6与下管板9采用常用的角焊缝结构，如图2所示，另外一端与上管板3采用内孔焊结构，如图3所示。改角焊缝为对接焊缝，有效的提高了管头的抗拉脱能力，当管程介质进口温度在550℃，出口温度200℃时，可以保证换热管管头和管板焊接处无裂缝、不拉脱。换热管6采用内波外螺纹管或波纹管，结构如图4所示，可以提高管内流体的湍动程度，拓展换热面积，延缓管内结垢，从而提高换热效率，延长检修周期，减小设备尺寸，节能效果显著。
22.采用内孔焊结构的换热管与管板凸台之间采用对接焊缝连接，焊缝为全焊透结构，换热管管头的连接强度更好，受力效果更好，更有利于高温差场合使用。
23.本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。


技术特征：
1. 一种高效的大温差工况换热器，包括上管箱（2）、管束（16）、壳体（5）、下管箱（10）、壳程封头（12）；其特征在于：所述管束（16）置于壳体（5）内，管束（16）由换热管（6）、折流板（7）、拉杆（8）、定距管（17）、上管板（3）和下管板（9）组成；所述上管箱（2）与管程物料进口（1）相连通，下管箱（10）与管程物料出口（13）相连通； 上管板（3）和上管箱（2）焊接，下管板（9）与下管箱（10）焊接；所述壳体（5）一端连接上管板（3）的下凸台，下端为封头结构；所述的下管箱（10）、管束（16）安装在壳体内部；换热管（6）为高效特型换热管，换热管（6）的一端连接上管板（3），采用内孔焊结构，换热管（6）的另一端连接下管板（9），采用角焊缝结构；所述的壳体（5）上有壳程物料出口（4）和壳程物料进口（14）。2.根据权利要求1所述的大温差工况换热器，其特征在于：所述管束（16）一端管板为固定结构，与上管箱焊接，另一端管板与下管箱焊接，为浮头式结构以使自由膨胀。3.根据权利要求1所述的大温差工况换热器，其特征在于：所述的换热管（6）由折流板支撑，折流板由拉杆及定距管固定，拉杆一端固定在上管板上，另外一端用紧固件和折流板固定连接。4.根据权利要求1所述的大温差工况换热器，其特征在于：所述的管束置于壳体内，壳体与上管板为焊接结构，管束的上管板与上管箱为焊接结构，管束下管板与下管箱为焊接结构；所述下管箱包含筒节、锥段、膨胀节、管程出料口，下管箱置于壳体内。5.根据权利要求1所述的大温差工况换热器，其特征在于所述：换热管为内波外螺纹管、波纹管、螺纹管、麻面管、高冷凝管或高蒸发管之一。

技术总结
一种高效的大温差工况换热器，由上下管箱、管束、壳体组成；所述的壳体上包含壳程进出料口，以及管程出料口；其特征在于：所述管束一端管板为固定结构，与上管箱焊接，另一端管板与下管箱焊接，为浮头式结构，可以自由膨胀；所述管束由折流板、换热管、管板、拉杆、定距管组成，换热管一端连接上管板，采用内孔焊结构，一端连接下管板，采用角焊缝结构，有效提高管头的抗拉脱能力；换热管为高效换热管，可以提高管内流体的湍动程度，减少管内结垢，拓展换热面积、提高换热效率，节能效果显著。节能效果显著。节能效果显著。


技术研发人员：郭宏新 李晖 朱兵成 赵阳 刘丰 练绵炎 胡鹏
受保护的技术使用者：江苏中圣压力容器装备制造有限公司
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/7/20