一种超高温高压刺刀管换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及换热器领域，具体为一种超高温高压刺刀管换热器，为了开发一种简单高效节约成本且能安全稳定运行的换热设备，本方案端盖

【技术实现步骤摘要】
一种超高温高压刺刀管换热器


[0001]本技术涉及换热器领域，具体为一种超高温高压刺刀管换热器，特别是一种适合于超高温高压介质腐蚀性强的新型刺刀管结构换热器
。

技术介绍

[0002]环境的恶化和能源的短缺，进一步导致发电
、
石油
、
化工等过程工业向高温
、
高压和大型化发展，以提高装置的效益和能源利用效率，同时对设备的安全可靠性也提出了更高的要求
。
在石化领域，乙烯裂解炉炉管的最高设计温度达到
1150℃
，合成氨制氢转化炉炉管设计温度为
900℃.
加氢反应装置的温度达到
565℃
，压力达到
28MPa。
[0003]在发电领域美国能源部研发的超超临界火电机组工作参数可达
35Mpa、760℃。
新型的高温气冷堆核电站堆芯出口温度在
1000℃
以上
。
[0004]通常情况下，设备需要在高于
900℃
度的高温，大于
20Mpa
的压力下能有长期稳定运行，将热量传给冷侧工质，热侧介质入口和冷侧介质出口均是大于
850
度的高温
。
此时换热器的受热面材料可能承受
800℃
以上的高温
。
由于该设备存在
920℃
对
850℃
的高温换热工况，且冷热流体工作压力均高达
25MPa
，最高温差达
495℃
，较高的冷热流体工作压力差和温度差使机组设备面临着如何平稳运行的挑战
。
[0005]新型发电系统中，越来越多的研发采用超临界介质，来提高机组循环发电效率，超临界介质运行操作条件均为高温高压，超临界介质对于浇筑料具有极强的腐蚀性
。
主要的失效方式包括：高压下的壳体失效，高温下壳体的腐蚀失效
、
高温高压下的泄漏失效以及高温蠕变失效
。
显然高温
、
高压是现代过程工业面临的主要挑战
。
而这些高参数的实现，关键在于高温设备的设计
、
制造和使用维护方面，常规的管壳式换热器从材料选择
、
结构设计和强度计算上都无法实现使机组长期稳定安全运行
。
[0006]因此开发一种简单高效节约成本且能安全稳定运行的换热设备具有十分显著地现实意义，同时该类结构也可用于大型燃机
、
石油化工领域高温高压的余热回收系统
。

技术实现思路

[0007]技术目的：为了开发一种简单高效节约成本且能安全稳定运行的换热设备，本技术提出一种超高温高压刺刀管换热器
。
[0008]本技术是通过以下方案实施的：一种超高温高压刺刀管换热器，它包括端盖
、
管箱
、
出口集箱
、
刺刀管内管
、
管板
、
刺刀管外管
、
壳体包壳和壳体；
[0009]所述端盖
、
管箱
、
管板和壳体由左至右顺次连接，管箱的顶部设有管侧出口，管箱的底部设有管侧入口，出口集箱设置在端盖
、
管箱和管板合围的区域内，出口集箱的出口管设置在管侧出口内，出口集箱的右端与若干个刺刀管内管连通，每个刺刀管外管设置在一个刺刀管内管的外部，且每个刺刀管外管与该刺刀管外管内的刺刀管内管之间留有间隙，刺刀管外管插装在管板上，刺刀管外管的左端与管箱内的空间连通，刺刀管外管的右端设置在壳体内，且刺刀管外管的右端封口设置，壳体的顶部设有壳侧出口，壳体的底部设有壳
侧入口，壳体包壳设置在管板和壳体合围的区域内，壳体包壳的入口管设置在壳侧入口内，壳体包壳设置在若干个刺刀管外管的外部，壳体包壳的左侧留有出口
。
[0010]进一步地，所述壳体包壳的壳壁内设有包壳夹层
。
[0011]再进一步地，所述刺刀管内管的管壁内设有内管夹层
。
[0012]进一步地，所述刺刀管内管的外壁上设有多个限行凹陷，所述限行凹陷处内管夹层的截面面积小于其他部位内管夹层的截面面积
。
[0013]再进一步地，内管夹层的左端连通刺刀管内管形成工质入口
。
[0014]进一步地，出口集箱与刺刀管内管的连接处设有设置在出口集箱上的弧形凹槽，所述工质入口设置在弧形凹槽内
。
[0015]再进一步地，所述刺刀管内管的右端管口呈逐渐收缩设置
。
[0016]进一步地，所述刺刀管内管的管壁外部套装有限流接头，所述限流接头的外壁由左至右收缩设置
。
[0017]再进一步地，所述端盖与管箱之间
、
管箱与管板之间
、
管板与壳体之间均采用伍德密封
。
[0018]进一步地，出口集箱的出口管与管侧出口内之间填装有保温材料，壳体包壳的入口管与壳侧入口之间也填装有保温材料
。
[0019]有益效果：
[0020]1.
本方案新增绝热包壳结构
(
壳体内部设置壳体包壳
)
，创新刺刀管内的流动方式，实现纯逆流动，提高了换热效率
。
新型刺刀管换热器冷侧从管侧外管进入
,
热侧进入壳侧新增的绝热包壳
,
提升热侧壳体能承担的温度极限，从而实现纯逆换热，本技术具有换热效率高，能够承受
900℃
超高温，同时承受
30Mpa
以上的高压，大温差以及强腐蚀介质，安全性高以及成本低
。
[0021]2.
传统的刺刀管换热器热侧介质走管侧内管
,
避开选材问题
。
但是由于目前的热侧温度过高，换热管材质要求非高，故选择先进入壳侧，换热管外管材质为镍基
,
内管和套管为不锈钢
,
壳体包壳有一段选择镍基，其余为不锈钢，最大限度节约成本
。
[0022]3.
用液相介质来平衡刺刀管内压力相较于恒压外壳中充氮气等气相介质，更能适配系统调控的灵活性，以保证设备在各个工况下安全可靠
。
[0023]4.
制造加工工艺简便，设备运行稳定可靠，换热元件的热膨胀不受限制
。
附图说明
[0024]图1为本技术的一种超高温高压刺刀管换热器的示意图；
[0025]图2为本技术的一种超高温高压刺刀管换热器的壳体示意图；
[0026]图3为本技术的内部放大图
。
[0027]附图标记：
l.
端盖；
2.
管箱；
3.
出口集箱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超高温高压刺刀管换热器，其特征在于：它包括端盖
(1)、
管箱
(2)、
出口集箱
(3)、
刺刀管内管
(4)、
管板
(6)、
刺刀管外管
(7)、
壳体包壳
(8)
和壳体
(9)
；所述端盖
(1)、
管箱
(2)、
管板
(6)
和壳体
(9)
由左至右顺次连接，管箱
(2)
的顶部设有管侧出口
(N1)
，管箱
(2)
的底部设有管侧入口
(N2)
，出口集箱
(3)
设置在端盖
(1)、
管箱
(2)
和管板
(6)
合围的区域内，出口集箱
(3)
的出口管设置在管侧出口
(N1)
内，出口集箱
(3)
的右端与若干个刺刀管内管
(4)
连通，每个刺刀管外管
(7)
设置在一个刺刀管内管
(4)
的外部，且每个刺刀管外管
(7)
与该刺刀管外管
(7)
内的刺刀管内管
(4)
之间留有间隙，刺刀管外管
(7)
插装在管板
(6)
上，刺刀管外管
(7)
的左端与管箱
(2)
内的空间连通，刺刀管外管
(7)
的右端设置在壳体
(9)
内，且刺刀管外管
(7)
的右端封口设置，壳体
(9)
的顶部设有壳侧出口
(N3)
，壳体
(9)
的底部设有壳侧入口
(N4)
，壳体包壳
(8)
设置在管板
(6)
和壳体
(9)
合围的区域内，壳体包壳
(8)
的入口管设置在壳侧入口
(N4)
内，壳体包壳
(8)
设置在若干个刺刀管外管
(7)
的外部，壳体包壳
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义堃，郭雅琼，张小波，韩健，杨军，张志鹏，刘学，国金莲，王良超，王广林，李凤梅，刘瑞梅，佟宝玉，章岱超，曹宇轩，
申请(专利权)人：哈尔滨锅炉厂有限责任公司，
类型：新型
国别省市：