具有分流效应的折流板支撑结构及其管壳式换热器制造技术

本发明专利技术公开了具有分流效应的折流板支撑结构及其管壳式换热器，在管壳式换热器中间隔布置有若干块能够形成折流流路的折流板，在相邻两块折流板之间增设一块分流支撑板，分流支撑板具有缺口区、布管区和非布管区并且非布管区上设置有至少一个分流窗口，分流支撑板的装配满足：分流支撑板的缺口区与上一级折流板的缺口区布置方向相反并且与下一级折流板的缺口区布置方向相同。管壳式换热器采用了上述具有分流效应的折流板支撑结构。本发明专利技术可明显减小换热管束的无支撑跨距，有利于减小流动死区并提高换热效率，显著降低流体横向冲刷管束的流速，避免产生管束振动问题。在同样布管数量的情况下，管束间距更小、管束布置更为紧凑且换热器的传热经济性更高。

Baffle supporting structure with shunt effect and its shell and tube heat exchanger

The invention discloses a baffle support structure and a shell and tube heat exchanger with a shunting effect. In the middle of the shell and tube heat exchanger, a number of baffle plates are arranged to form a baffling flow path, and a shunting support plate is added between two adjacent baffles. The shunting support plate has a gap area, a pipe distribution area and a non pipe distribution area, and at least one shunting window is arranged on the non pipe distribution area, The assembly of the shunt support plate meets the following requirements: the arrangement direction of the notch area of the shunt support plate is opposite to that of the upper baffle plate and the same as that of the lower baffle plate. The shell and tube heat exchanger adopts the baffles supporting structure with shunt effect. The invention can obviously reduce the unsupported span of the heat exchange tube bundle, help to reduce the flow dead zone and improve the heat exchange efficiency, significantly reduce the flow velocity of the fluid flushing the tube bundle laterally, and avoid the vibration problem of the tube bundle. In the case of the same number of tubes, the tube bundle spacing is smaller, the tube bundle arrangement is more compact and the heat transfer economy of the heat exchanger is higher.

【技术实现步骤摘要】
具有分流效应的折流板支撑结构及其管壳式换热器
本专利技术涉及换热器结构改进的
，更具体地讲，涉及一种具有分流效应的折流板支撑结构及其管壳式换热器。
技术介绍
在电站辅机中，随着机组参数的提高，前置蒸汽冷却器的加热蒸汽的压力、温度和流量愈大。工程中的前置蒸汽冷却器一般为U形管式的单壳程结构，折流形式为单弓形或双弓形折流板。由于蒸汽流量大、比容高，流体横向掠过管束的流速较高，易引起管束的振动并影响设备的寿命及性能。为了杜绝管束振动并降低换热管的冲刷磨蚀，工程上使用的常规方法有：其一，改变管束的折流方式以降低流速，比如采用双弓形或三弓形折流板等。该方法存在以下问题：1)多弓形折流板换热管的穿管装配难度大，折流板装配中工装支撑多；2)蒸汽流速大，其折流板后的流动死区效益增加，流体在折流板间掠过管束的流速分布极不均匀，换热管的有效换热面积减小，换热效率低下，严重影响换热器的综合传热性能。其二，采用增加换热管间距以增大其通流面积。该方法存在以下问题：1)换热管数量相同时其管束直径大幅增加；2)管板直径、厚度相应增加，筒体直径和壁厚均会相应增加，换热器的成本会大幅提高，其经济性较差；3)管板、筒体厚度的增加，降低了设备随负荷变化的适应性；4)增加了蒸汽的冷却器的制造成本及运输成本，也增加了土建成本。其三，增大折流板间距以增加横向流通面积。该方法虽降低了蒸汽流速，减少换热管的磨蚀，但也增加了折流板的无支撑跨距，降低了管束的极限流速，降低了管束的抗振动能力，易引起管束的振动。专利技术内容针对横向冲刷管束流速与换热管无支撑跨距相矛盾的问题，本专利技术仍然采用单弓形折流板的总体布置形式，仅仅在折流板之间增加具有分流效应的分流支撑板，形成具有分流效应的折流板支撑结构及其管壳式换热器。本专利技术的一方面提供了一种具有分流效应的折流板支撑结构，在管壳式换热器中间隔布置有若干块能够形成折流流路的折流板，在相邻两块折流板之间增设一块分流支撑板，所述分流支撑板具有缺口区、布管区和非布管区并且非布管区上设置有至少一个分流窗口，其中，所述分流支撑板的装配满足：所述分流支撑板的缺口区与上一级折流板的缺口区布置方向相反并且与下一级折流板的缺口区布置方向相同。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述折流板为具有缺口区、布管区和非布管区的单弓形折流板，换热管束布置为穿过折流板的布管区和分流支撑板的布管区，所述折流板与管壳式换热器的定距管、拉杆及管板组成完整的换热管束支撑结构。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述分流支撑板上的分流窗口为方形孔、圆形孔、异形孔或组合孔，所述分流窗口的流通面积为纵向总流通面积的10％～40％。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述分流窗口的流通面积随着分流支撑板距离管壳式换热器的蒸汽进口之间的距离增加而逐渐递增，其中，控制增幅为2％～20％。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述分流支撑板上的分流窗口在分流支撑板上的设置位置距离布管区中的最外排管束100mm～250mm。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述分流支撑板与上一级折流板之间的间距为相邻两块折流板之间间距的30％～50％。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述分流支撑板与上一级折流板之间的间距随着分流支撑板距离管壳式换热器的蒸汽进口之间的距离增加而逐渐递增，其中，控制增幅为2％～20％。根据本专利技术具有分流效应的折流板支撑结构的一个实施例，所述分流折流板的缺口率控制在50％以上。本专利技术的另一方面提供了一种管壳式换热器，所述管壳式换热器采用了上述具有分流效应的折流板支撑结构。与现有技术相比，本专利技术仍然采用单弓形折流板，其装置制造工艺较为成熟，并且在折流板之间增加分流支撑板更有利于管束穿管；而新增加的具有分流效应的分流支撑板，可明显减小换热管束的无支撑跨距，满足标准、规范要求；分流支撑板上的分流窗口使蒸汽在相邻两块折流板之间相对均匀分布，减小流动死区并提高换热效率；流体横向冲刷管束的流速显著降低，同时管束的无支撑跨距减小，从而避免了蒸汽流速产生管束振动问题。在同样布管数量的情况下，其换热管束间距更小、换热管束布置更为紧凑且换热器的传热经济性更高。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构的结构示意图。图2示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构中局部区域的窗口区分布结构示意图。图3示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构中折流板的结构示意图。图4示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构中分流支撑板的结构示意图。图5示出了现有技术中常规弓形折流板支撑结构的纵向截面流场速度分布云图，图6示出了现有技术中常规弓形折流板支撑结构的窗口区速度分布图。图7示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构的纵向截面流场速度分布云图，图8示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构的窗口区速度分布图。图9a示出了现有技术中的大小孔折流板和本专利技术的分流支撑板的壳侧换热系数与流量关系对比图，图9b示出了现有技术中的大小孔折流板和本专利技术的分流支撑板的壳侧压降与流量关系对比图。图10a示出了现有技术中采用大小孔折流板的换热器纵截面速度分布云图，图10b示出了现有技术中采用大小孔折流板的换热器纵截面湍流分布云图。附图标记说明：1-蒸汽进口、2-管板、3-换热管束、4-壳体、5-折流板、5A-第一折流板、5B-第二折流板、51-折流板的缺口区、52-折流板的布管区、53-折流板的非布板区、6-分流支撑板、6A-第一分流支撑板、6B-第二分流支撑板、61-折流板的缺口区、62-折流板的布管区、63-折流板的非布板区、64-分流窗口、7-最外排管束。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。采用常规单弓形折流板的结构形式，则蒸汽冷却器的蒸汽流速大且无支撑跨距大易引起管束振动，降低了设备寿命。本专利技术增设具有分流作用的折流支撑板结构，能够有效解决上述问题。并且，采用常规单弓形折流板的总体布置形式，其装置制造工艺较为成熟，改造难度较低。图1示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构的结构示意图，图2示出了根据本专利技术示例性实施例具有分流效应的折流板支撑结构中局部区域的窗口区分布结构示意图。如图1和图2所示，根据本专利技术的示例性实施例，所述具有分流效应的折流板支撑结构在管壳式换热器的壳体4中间隔布置有若干块能够形成折流流路的折流板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有分流效应的折流板支撑结构，其特征在于，在管壳式换热器中间隔布置有若干块能够形成折流流路的折流板，在相邻两块折流板之间增设一块分流支撑板，所述分流支撑板具有缺口区、布管区和非布管区并且非布管区上设置有至少一个分流窗口，其中，所述分流支撑板的装配满足：所述分流支撑板的缺口区与上一级折流板的缺口区布置方向相反并且与下一级折流板的缺口区布置方向相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有分流效应的折流板支撑结构，其特征在于，在管壳式换热器中间隔布置有若干块能够形成折流流路的折流板，在相邻两块折流板之间增设一块分流支撑板，所述分流支撑板具有缺口区、布管区和非布管区并且非布管区上设置有至少一个分流窗口，其中，所述分流支撑板的装配满足：所述分流支撑板的缺口区与上一级折流板的缺口区布置方向相反并且与下一级折流板的缺口区布置方向相同。


2.根据权利要求1所述具有分流效应的折流板支撑结构，其特征在于，所述折流板为具有缺口区、布管区和非布管区的单弓形折流板，换热管束布置为穿过折流板的布管区和分流支撑板的布管区，所述折流板与管壳式换热器的定距管、拉杆及管板组成完整的换热管束支撑结构。


3.根据权利要求1所述具有分流效应的折流板支撑结构，其特征在于，所述分流支撑板上的分流窗口为方形孔、圆形孔、异形孔或组合孔，所述分流窗口的流通面积为纵向总流通面积的10％～40％。


4.根据权利要求3所述具有分流效应的折流板支撑结构，其特征在于，所述分流窗口的流通面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，邓科，樊进国，钦书丽，王江，刘杨，季敏东，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51