一种挠性管头换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及石化装备技术领域，具体涉及一种挠性管头换热器，包括进口管箱、出口管箱和管束，管束包括管板和多条换热管，多条换热管并列布置，多条换热管的两端连接对应的管板且分别连通进口管箱和出口管箱，管板的管孔朝内一体化延伸有管状的凸缘，凸缘与换热管相焊接连通，凸缘与管板端面之间形成消除突变折角的圆滑过渡的流态化结构，进而令管板与换热管之间的连接具有挠性。流态化结构避免流体对拐角冲刷冲蚀，流体能流畅进入内管，提高流体通过率。适用于高温介质的列管式换热器、夹管板式夹套管换热器和管孔板式夹套管换热器，解决了现有角焊缝无法焊透、结构刚性强及应力集中的问题，同时焊缝背面可以接触到冷却介质，有效延长寿命。有效延长寿命。有效延长寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种挠性管头换热器


[0001]本技术涉及石化装备
，具体涉及一种挠性管头换热器。

技术介绍

[0002]乙烯、苯乙烯和硫磺是重要的化工原料，乙烯装置中急冷换热器、苯乙烯装置的多联换热器和硫磺回收装置中的废热锅炉都是工艺性非常强的关键设备，共同的特点是将高温(分别达800℃、650℃和1200℃左右)工艺气冷却下来，回收热能，降低能耗。三种换热器都采用间壁换热方式，即高温工艺气走管内(或内管)，冷却介质走管外(或夹套)，使高温工艺气冷却，冷却介质产生蒸汽。
[0003]在用高温换热器存在的主要技术问题，就是换热管与管板连接的管接头失效泄漏，原因在于：
[0004]原因之一是管接头连接焊缝的角接形式难以焊透、受载能力差。原因之二是管接头连接焊缝无法进行有效的质量检查，据最新资料“邓斌，任刚，王建军.炼油装置典型设备故障分析[J].石油化工设备技术，2023，44(01)56
‑
60，7.”报道，某大型石化集团公司31家炼油企业2019～2021年发生在11大类500余套炼油装置的166起设备故障，基于时间、设备、装置、故障种类、故障强度以及管理和技术等多个维度进行大数据梳理、分析、归纳和总结后，得出了设备故障发生的规律和七类原因，结果表明：检维修、现场操作不当和腐蚀等三类原因分别占30起、30起和27起。检维修这一原因被排在首位，成为迫切需要采取对策的首要工程现实问题。原因之三是管接头连接结构的刚性形式形成应力集中，在热变形协调中容易开裂。原因之四是管接头连接结构的进出口几何形状急剧变化，受到大流量高速高温流体持续的冲刷腐蚀。
[0005]以上影响换热器使用寿命的四方面问题还存在相互恶化的交互作用，只改善其中之一都难以获得良好的效果，对此需要在技术创新中同时解决四方面的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在上述技术问题，本技术提供一种挠性管头换热器。
[0007]为实现上述目的，本技术提供以下技术方案：
[0008]提供一种挠性管头换热器，包括进口管箱、出口管箱和管束，管束包括管板和多条换热管，多条换热管并列布置，多条换热管的两端连接对应的管板且分别连通进口管箱和出口管箱，其特征是：管板的管孔朝内一体化延伸有管状的凸缘，凸缘与换热管相焊接连通，凸缘与管板端面之间形成消除突变折角的圆滑过渡的流态化结构，进而令管板与换热管之间的连接具有挠性。
[0009]作为进一步可选方案，凸缘与管板相互等壁厚或非等壁厚。
[0010]作为进一步可选方案，凸缘与管板的过渡之处的外端面形成外圆角，凸缘与管板的过渡之处内端面之间形成内圆角。
[0011]作为进一步可选方案，凸缘与换热管之间相互对接：彼此端口对齐抵顶焊接；或凸
缘与换热管之间相互搭接：其中一者端口插入另一者端口，然后插入者端口与另一者侧壁相互焊接。
[0012]作为进一步可选方案，该换热器为列管式换热器，其还包括壳体，壳体内部作为壳程，管板呈板状且固定于壳体的两端，进口管箱和出口管箱固定于对应的管板外侧，换热管的两端分别与对应管板的管孔相焊接固定；列管式换热器的管板上所有管孔或部分预设位置的管孔加工成所述流态化结构。
[0013]作为进一步可选方案，该换热器为夹管板式夹套管换热器，其还包括筒状的夹套管箱，夹套管箱的一侧作为外管管板，夹套管箱的另一侧连接进口管箱或出口管箱作为内管管板；换热管为包括相互套设的内管和外管的夹套管，内管的两端穿过外管管板的管孔且经由对应的内管管板的管孔连通进口管箱和出口管箱，外管的两端与外管管板的管孔相焊接，进而使内管和外管之间的夹套通道连通夹套管箱；夹管板式夹套管换热器的内管管板/外管管板上所有管孔或部分预设位置的管孔加工成所述流态化结构。
[0014]作为进一步可选方案，外管管板一体化内凹成型有拱起部，拱起部的内壁与外管的内壁相切布置。
[0015]作为进一步可选方案，该换热器为管孔板式夹套管换热器，其还包括管状的两条管孔板管箱，管孔板管箱的横截面为多边形、圆形或扁圆形，多条换热管并列布置于两条管孔板管箱之间，换热管为包括相互套设的内管和外管的夹套管，管孔板管箱的对侧分别作为内管管板和外管管板，内管的端部穿入管孔板管箱中与内管管板的管孔焊接固定且连通进口管箱/出口管箱，外管的端部焊接固定外管管板且连通管孔板管箱内部；管孔板式夹套管换热器的内管管板上所有管孔或部分预设位置的管孔加工成所述流态化结构。
[0016]作为进一步可选方案，管孔板管箱的内部为直通道、环形通道或螺旋渐开线性通道。
[0017]作为进一步可选方案，管孔板管箱的内部为环形通道，其为单个环形管孔板管箱，或两个以上环形管孔板管箱同心组焊在一起。
[0018]本技术的有益效果：
[0019]本技术的一种挠性管头换热器，与现有技术相比：
[0020]1.管接头没有角接形式难以焊透的连接焊缝，进一步的对接接头或搭接接头可以射线检测，质量容易保证，焊缝及接头能够承受轴向推力、拉力和力矩。
[0021]2.管孔加工成圆滑过渡的凸缘结构，挠性高，避免刚性形状的应力集中。
[0022]3.管孔结构形成流态化，节省不畅流动损耗的动能，避免流体冲刷腐蚀。
[0023]4.基于上述优点1、2、3的效果，管接头不再需要附加设置防护配件，使得结构大为简化，避免复杂结构在高温下的变形约束，或不均衡温度分布及其热应力引起管接头的损伤。
[0024]5.结构简单的管接头便于检查和维护。
[0025]6.基于上述优点1、2、3、4、5的效果，管接头的全方位创新有别于“头痛医头，脚痛医脚”、“按下葫芦浮起瓢”的传统单方面改良，避免了复杂问题处置中原因不清及其效果不明的困境，使该类换热器的操作弹性大大提高，便于大流量介质的规模化生产。缓解了炼油装置典型设备故障中现场操作不当这一被排在第二位的主要原因，可有效解决这一工程现实问题。
[0026]7.根据具体情况，本管接头技术创新可以适用于列管式换热器、夹管板式夹套管换热器和管孔板式夹套管换热器，用途广泛。
[0027]8.根据具体结构尺寸和材料情况，挠性管头的管孔加工不需要重大装备，可以通过局部加热后，使用普通工具从凸缘那侧拉拔的方法，或者从凸缘的另一侧推压的方法进行成形，便于加工制造。
附图说明
[0028]图1为实施例中的一种挠性管头换热器的第一种管头结构剖视图，示出了列管式换热器的管板挠性管头对接焊接结构。
[0029]图2为实施例中的一种挠性管头换热器的第二种管头结构剖视图，示出了列管式换热器的管板挠性管头搭接焊接结构。
[0030]图3为实施例中的一种挠性管头换热器的第三种管头结构剖视图，示出了夹管板式夹套管换热器的结构。
[0031]图4为实施例中的一种挠性管头换热器的第四种管头结构剖视图，示出了夹管板式夹套管换热器/管孔板式夹套管换热器的挠性管头结构。
[0032]图5为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挠性管头换热器，包括进口管箱、出口管箱和管束，管束包括管板和多条换热管，多条换热管并列布置，多条换热管的两端连接对应的管板且分别连通进口管箱和出口管箱，其特征是：管板的管孔朝内一体化延伸有管状的凸缘，凸缘与换热管相焊接连通，凸缘与管板端面之间形成消除突变折角的圆滑过渡的流态化结构，进而令管板与换热管之间的连接具有挠性。2.根据权利要求1所述的一种挠性管头换热器，其特征是：凸缘与管板相互等壁厚或非等壁厚。3.根据权利要求1或2所述的一种挠性管头换热器，其特征是：凸缘与管板的过渡之处的外端面形成外圆角，凸缘与管板的过渡之处内端面之间形成内圆角。4.根据权利要求1所述的一种挠性管头换热器，其特征是：凸缘与换热管之间相互对接：彼此端口对齐抵顶焊接；或凸缘与换热管之间相互搭接：其中一者端口插入另一者端口，然后插入者端口与另一者侧壁相互焊接。5.根据权利要求1所述的一种挠性管头换热器，其特征是：该换热器为列管式换热器，其还包括壳体，壳体内部作为壳程，管板呈板状且固定于壳体的两端，进口管箱和出口管箱固定于对应的管板外侧，换热管的两端分别与对应管板的管孔相焊接固定；列管式换热器的管板上所有管孔或部分预设位置的管孔加工成所述流态化结构。6.根据权利要求1所述的一种挠性管头换热器，其特征是：该换热器为夹管板式夹套管换热器，其还包括筒状的夹套管箱，夹套管箱的一侧作为外管管板，夹套管箱的另一侧连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孙艺，
申请(专利权)人：茂名重力石化装备股份公司，
类型：新型
国别省市：