立式热交换器
技术领域
本实用新型涉及一种立式热交换器，属于热交换器制造技术领域。
背景技术
热交换器是一种进行物料之间热量传递，实现热量回收和综合利用的重要过程设备。随着经济快速发展，我国在大型炼油、大型煤化工、大型乙烯等项目的建设中投资力度加大，规模也越来越大。随着工业装置大型化、高参数的不断发展，对大型热交换器的需求日趋紧迫。
对于包含大直径、长换热管的大型热交换器，即使在金属壁温温差较小的情况下，其管壳程之间的膨胀量差也很大，为了吸收这部分管壳程膨胀量差，现有技术中存在一种换热器，其通过在壳程内腔中设置膨胀节，解决了由于换热管与壳体间的温度差造成的膨胀差的问题。这种结构应用于大型热交换器时在生产过程中存在不足：由于设备直径较大，壳程筒体设置的一对设备法兰设计、制造时都非常困难，价格不菲，而且在使用过程中存在一定的泄露风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种立式热交换器，通过将通常设置在壳程的膨胀节组件设置在了管程入口侧，减小了所需膨胀节组件的直径，大大降低了膨胀节的设计、制造难度，造价更加低廉，并且壳程法兰采用焊环密封垫密封，不易泄漏，更加安全可靠。
本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种立式热交换器，所述立式热交换器包含壳程和设置在壳程下方的下管箱，所述壳程的侧壁上设有壳程进口和壳程出口，所述下管箱的底部设有管程出口，所述壳程的内腔中设有上管箱，所述上管箱与所述下管箱之间设有换热管、单弓折流板和支持板，所述换热管连通所述上管箱与所述下管箱；所述上管箱顶部设有膨胀节组件，所述膨胀节组件的顶部设有管程进口。
优选地，所述壳程与下管箱之间设有下管板，所述下管板的底部与所述下管箱的顶部焊接连接，所述下管板的顶部与所述壳程的底部焊接连接；所述壳程的内腔中设有上管板，所述上管板的顶部与所述上管箱的底部焊接连接。
为了支撑所述换热管，以减小由于流体流动而引起的所述换热管的振动，所述换热管贯穿所述下管板、所述单弓折流板、所述支持板以及所述上管板。
优选地，所述膨胀节组件与所述上管箱之间可拆卸连接；所述壳程的顶部设有壳程法兰，所述管程进口的底部设有管程进口法兰，所述管程进口法兰的顶部与所述管程进口焊接连接，所述管程进口法兰的底部与所述膨胀节组件顶部焊接连接。
为了保证所述壳程内腔中的介质不泄漏，且在需要时可以拆装所述膨胀节组件，所述管程进口法兰与所述壳程法兰之间还设有两片焊环密封垫，所述焊环密封垫一片与所述壳程法兰焊接连接，另一片与所述管程进口法兰焊接连接，两片所述焊环密封垫之间焊接连接。
为了使所述上管箱及相连的各部分组件能在所述壳程的内腔中上下自由运动，将管壳程之间由于膨胀量差而引起的内应力传导到膨胀节组件，同时起到支撑作用，减小由于介质流体流动而引起的振动，所述上管箱的上端侧壁朝向所述壳程侧壁设有多个定位块，多个所述定位块以立式热交换器中心轴线为轴沿圆周均匀布置，所述定位块与所述壳程之间设有间隙。
优选地，所述壳程进口设于所述壳程的下端侧壁，且位于所述下管板与最下方的所述单弓折流板之间，所述壳程出口设于所述壳程的上端侧壁，且位于所述上管板与最上方的所述单弓折流板之间。
为了在需要时能将所述壳程内腔中的液体和气体排出，所述立式热交换器还设有与所述壳程的内腔相连接的排气口和排液口，所述排气口设于所述壳程的顶部；所述排液口设于所述下管板的侧面并贯穿到所述下管板的上端面。
为了方便需要时检查和维修立式热交换器，所述壳程的上端侧壁设有壳程人孔；所述上管箱顶部设有检查孔；所述下管箱的侧壁设有下管箱人孔。
综上所述，本实用新型立式热交换器将通常设置在壳程的膨胀节组件设置在了管程入口侧，减小了所需膨胀节组件的直径，大大降低了膨胀节的设计、制造难度，造价更加低廉，并且壳程法兰采用焊环密封垫密封，不易泄漏，更加安全可靠；通过在壳程法兰与管程进口法兰选用焊环密封垫进行密封连接，避免了壳程介质泄漏情况的发生，必要时也可以通过将两片焊环密封垫之间的焊缝磨开进行膨胀节组件的更换拆装；下管箱人孔、壳程人孔以及检查孔的设置，方便必要时进行下管箱和上管箱的内部检查，以及壳程的内部及上管箱的外部检查，并且利于膨胀节组件内部的拆装；定位块与壳程之间间隔设置，使得壳程的内腔中各组件可以上下自由运动，将管壳程之间的膨胀量差传递到膨胀节组件被吸收，起到支撑作用的同时，还减小了由于介质流体流动而引起的震动。
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为本实用新型立式热交换器的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图。
具体实施方式
图1为本实用新型立式热交换器的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大图。如图1和图2所示，本实用新型提供一种立式热交换器，适用于需要进行大型热交换的场合，例如大型炼油、大型煤化工、大型乙烯项目中的不同介质的热交换，所述立式热交换器包含壳程3和设置在壳程3下方的下管箱1。
所述壳程3与下管箱1之间设有下管板2，优选地，所述下管板2的底部与所述下管箱1的顶部焊接连接，所述下管板2的顶部与所述壳程3的底部焊接连接。所述下管箱1的底部设有管程出口11。
所述壳程3的内腔中设有上管板7和上管箱8，所述上管板7的顶部与所述上管箱8的底部焊接连接。
所述上管箱8与下管箱1之间设有换热管4、单弓折流板5和支持板6。所述换热管4连通所述上管箱8与所述下管箱1，从而使得管程介质从管程进口84进入，流经膨胀节组件83、上管箱8、换热管4和下管箱1后从管程出口11流出。
具体地，所述换热管4贯穿所述下管板2、单弓折流板5、支持板6以及上管板7，且所述换热管4的上端与所述上管板7焊接连接，下端与所述下管板2焊接连接。多个所述单弓折流板5可以增加流体的湍流程度，提高流体的传热系数，并且所述单弓折流板5与所述支持板6均具有支撑所述换热管4的作用，从而减小由于流体流动而引起的所述换热管4的振动。
所述上管箱8顶部设有膨胀节组件83，所述膨胀节组件83用以吸收管壳程之间由于膨胀量差而引起的内应力，优选地，为了方便膨胀节组件83的维修，所述膨胀节组件83与上管箱8之间可拆卸连接，例如通过螺栓和法兰等。本实用新型不限制所述膨胀节组件83的类型和结构，例如，其可以为内置式压差膨胀节，该膨胀节可以设计成厚壁或薄壁膨胀节，也可以设计成多波膨胀节等。
所述上管箱8的上端侧壁朝向所述壳程侧壁设有多个定位块81，多个所述定位块81以立式热交换器中心轴线为轴沿圆周均匀布置，所述定位块81与所述壳程3之间设有间隙，即定位块81与所述壳程3间隔设置，以便所述上管箱8及相连的各部分组件能在所述壳程3的内腔中上下自由运动，将管壳程之间由于膨胀量差而引起的内应力传导到膨胀节组件83，同时起到支撑作用，减小由于介质流体流动而引起的振动，所述间隙的大小设计人员可以根据实际情况进行选择。
所述膨胀节组件83的顶部设有管程进口84。具体地，所述壳程3的顶部设有壳程法兰35，所述管程进口84的底部设有管程进口法兰841，所述管程进口法兰841的顶部与所述管程进口84焊接连接，所述管程进口法兰841的底部与所述膨胀节组件83顶部焊接连接。
进一步地，为了方便维护的同时加强其密封性，所述管程进口法兰841与所述壳程法兰35之间设有两片焊环密封垫9，所述焊环密封垫9一片与所述壳程法兰35焊接连接，另一片与所述管程进口法兰841焊接连接，两片所述焊环密封垫9之间焊接连接。通过上述设置保证所述壳程3内腔中的介质不泄漏，需要时可以将两片所述焊环密封垫9之间的焊缝磨开，可以通过所述壳程法兰拆装所述膨胀节组件。
所述壳程3的侧壁上还设有壳程进口31和壳程出口32。为了优化壳程3中的介质流动，所述壳程进口31设于所述壳程3的下端侧壁，且位于所述下管板2与最下方的所述单弓折流板之间，所述壳程出口32设于所述壳程3的上端侧壁，且位于所述上管板7与最上方的所述单弓折流板之间。
所述立式热交换器还设有与所述壳程3的内腔相连接的排气口34和排液口21，所述排气口34用于在需要时将所述壳程3内腔中的气体排出，所述排液口21用于在需要时将所述壳程内腔中的液体排出。具体地，所述排气口34设于所述壳程3的顶部；所述排液口21设于所述下管板2的侧面并贯穿到所述下管板2的上端面。
另外，所述壳程3的上端侧壁设有壳程人孔33，以方便需要时检查所述壳程3的内部和所述上管箱8的外部情况；所述上管箱8顶部设有检查孔82，以方便临时查看上管箱8的内部情况，所述下管箱1的侧壁设有下管箱人孔12，以方便需要时检查所述下管箱1的内部情况。
可按照如下所述的示例性流程使用本实用新型的上述示例性的立式热交换器：
壳程介质从壳程进口31进入壳程3，进入的壳程介质沿由多块单弓折流板5所形成的引导通道继续流动，流动过程中流体穿过由多根换热管4所形成的通道直到从壳程出口32流出。
管程介质从管程进口84进入，管程介质流经管程进口法兰841、膨胀节组件83之后进入上管箱8，然后通过换热管4进入下管箱1，再通过管程出口11流出。
立式热交换器工作时壳程介质和管程介质是同时流动的，当两者介质流经换热管4时，通过换热管4的管壁进行热量交换，热介质失去部分热量，冷介质得到部分热量，完成热量传递过程。
壳程介质除了和管程介质通过换热管4的管壁进行热量传递外，还有一部分热量传递给壳程3，使得壳程3发生膨胀，换热管4在管壳程两种介质的热量传递过程中也发生了膨胀，由于管壳程材料和温度的不同，壳程3与换热管4的膨胀量不同，管壳程之间的膨胀量差经换热管4、上管板7、上管箱8进行传递，最后被膨胀节组件83吸收，减小了管壳程各部件的内应力，保证了整体设备的安全可靠运行。
综上所述，本实用新型立式热交换器将通常设置在壳程的膨胀节组件设置在了管程入口侧，减小了所需膨胀节组件的直径，大大降低了膨胀节的设计、制造难度，造价更加低廉，并且壳程法兰采用焊环密封垫密封，不易泄漏，更加安全可靠；通过在壳程法兰与管程进口法兰选用焊环密封垫进行密封连接，避免了壳程介质泄漏情况的发生，必要时也可以通过将两片焊环密封垫之间的焊缝磨开进行膨胀节组件的更换拆装；下管箱人孔、壳程人孔以及检查孔的设置，方便必要时进行下管箱和上管箱的内部检查，以及壳程的内部及上管箱的外部检查，并且利于膨胀节组件内部的拆装；定位块与壳程之间间隔设置，使得壳程的内腔中各组件可以上下自由运动，将管壳程之间的膨胀量差传递到膨胀节组件被吸收，起到支撑作用的同时，还减小了由于介质流体流动而引起的震动。
以上的示例性的实施方式没有详细叙述的方法和结构属于本行业的公知常识，在这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
