一種耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置及製備方法與流程

2023-07-27 13:01:26

本發明涉及一種換熱設備，特別是涉及一種耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置。本發明還涉及該耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置的一種製備方法。

背景技術：

換熱器（heatexchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業生產中佔有重要地位，其在化工生產中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器和再沸器等，應用廣泛。

換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現物料之間熱量傳遞的節能設備，是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到流程規定的指標，以滿足工藝條件的需要，同時也是提高能源利用率的主要設備之一。換熱器行業涉及暖通、壓力容器、中水處理設備，化工，石油等近30多種產業。

適用於不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構型式也不同，換熱器按傳熱原理分類如下：

1、間壁式換熱器

間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間裡流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。間壁式換熱器是目前應用最為廣泛的換熱器。

2、蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度後，冷介質再通過固體物質被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉式、閥門切換式等。

3、流體連接間接式換熱器

流體連接間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中循環的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

4、直接接觸式換熱器

又被稱為混合式換熱器，這種換熱器是兩種流體直接接觸，彼此混合進行換熱的設備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。

5、複式換熱器

兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的設備。同汽水面式間接換熱相比，具有更高的換熱效率；同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩定性及較低的機組噪音。

現有技術中，不管採用何種原理的換熱器，均是由金屬材質或者陶瓷材質或者金屬與陶瓷材料製成，採用分體式的管程殼程結構，裝配式成型。這種換熱器的缺點在於：可適應的工作溫度範圍小，不能耐高溫，不適用於多種化工應用，防腐蝕效果差，裝配連接處容易洩漏。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術中存在的上述問題，提供一種結構設計更為合理、適應性強，可以實現耐腐蝕、耐高溫、無洩露的石英換熱裝置。

本發明的另一個目的是提供如上所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置的一種製備方法。

本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置，其特點是：該換熱裝置包括外殼和若干換熱內管，所述換熱內管兩端各通過一塊連接隔板連接固定，所述的兩塊連接隔板連接在外殼內壁上，連接隔板之間、換熱內管與外殼之間形成換熱殼腔，若干換熱內管形成與換熱殼腔相對獨立的換熱管腔；所述換熱殼腔、換熱管腔上分別設有物料進出管，由此形成石英換熱裝置的物料換熱殼程與管程；所述外殼、換熱內管、物料進出管均採用石英材料製成並無縫焊接成一體結構。

本發明所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置，其進一步優選的技術方案是：在換熱殼腔內依據設計及使用要求間隔設有若干折流板，所述的折流板採用石英材料製成並局部焊接固定在外殼的內壁上，未與外殼內壁封閉的折流板部分與外殼內壁之間形成折流物料通道，相鄰的折流物料通道呈交錯設置。

本發明所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置，其進一步優選的技術方案是：所述的若干折流板之間平行設置。

本發明所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置，其進一步優選的技術方案是：所述的若干換熱內管採用截面呈蜂窩狀的方式布置在外殼內。

本發明所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置，其進一步優選的技術方案是：處於換熱殼腔部分的外殼外壁上設有矽橡膠或氟橡膠防護材料層。

本發明所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置，其進一步優選的技術方案是：在換熱殼腔或者換熱管腔內設有與石英換熱裝置一體成型的插管，所述插管採用石英材質製成，在插管內設有溫度傳感器。

本發明一種以上技術方案任何一項所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置的製備方法，其特點是，其步驟如下：

（1）準備石英原料製成的外殼、換熱內管、物料進出管，設有折流板和插管的，再準備折流板和插管，將折流板按設計要求製造通孔；

（2）將換熱內管依次貫穿於折流板的通孔內，使用納米級熔焊石英粉將換熱內管和折流板按照設計要求進行熱焊接成型，然後將多餘部分進行精密切割，製成部件i；

（3）將部件i裝入外殼內，使用納米級熔焊石英粉將外殼和部件i按照設計要求進行熱焊接成型，然後將多餘部分進行精密切割，同時熱成型相應的物料進管、物料出管和插管，製成部件ii；

（4）對部件ii進行酸處理，清洗，火焰拋光，高溫退火，消除應力，製成成品。

以上所述的製備方法，其進一步優選的技術方案是：步驟(4)所述的高溫退火溫度為1100℃－1250℃。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明是一種石英換熱裝置，可以實現換熱殼腔內的液體進行換熱。換熱內管安裝在連接隔板上，實現了管程和殼程的區分。外殼、換熱內管、進液管和出液管均採用石英材料製成並無縫焊接成一體結構。這樣，使得本發明具有較高的耐高溫及耐溫差的應激能力，其適合工作溫度範圍在－50℃－1000℃左右。而且，由於全石英材料與無縫焊接的一體結構，使其耐腐蝕能力大大加強；管程與殼程的無縫焊接成一體結構，徹底解決了換熱裝置的跑冒滴漏問題，大大提高了本發明的應用範圍，使本發明裝置可以應用在化工領域。

2、本發明通過在換熱殼腔內間隔加裝若干折流板，不僅可以起到加強殼程強度的作用，而且通過折流通道可以延長殼程的行程，提高換熱效果。通過平行設置折流板，同時使相鄰的折流通道呈上下交錯設置，可以進一步地提高其換熱效果。

3、本發明優選的若干換熱內管採用截面呈蜂窩狀的方式布置在外殼內，不僅有利用提高裝置強度，而且在一定程度上也提高的換熱效率。

4、本發明通過優選在處於換熱殼腔部分的外殼外壁上設有矽橡膠或氟橡膠防護材料層。可以起到安全防護作用，提高了裝置的安全性。使本發明在用於化工領域的加熱時多一層安全保障。

5、本發明石英換熱裝置採用一次整體成型，成型後兼具了耐高溫、防洩漏、耐腐蝕的效果，還可以通過對接實現多機串聯。

附圖說明

圖1為本發明的一種結構示意圖。

具體實施方式

以下參照附圖，進一步描述本發明的具體技術方案，以便於本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。

實施例1，參照圖1，一種耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置：該換熱裝置包括外殼1和若干換熱內管2，所述換熱內管2兩端各通過一塊連接隔板3連接固定，所述的兩塊連接隔板3連接在外殼1內壁上，連接隔板3之間、換熱內管2與外殼1之間形成換熱殼腔4，若干換熱內管2形成與換熱殼腔4相對獨立的換熱管腔8；所述換熱殼腔4、換熱管腔8上分別設有物料進出管5，由此形成石英換熱裝置的物料換熱殼程與管程；所述外殼1、換熱內管2、物料進出管5均採用石英材料製成並無縫焊接成一體結構。

實施例2，實施例1所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置中：在換熱殼腔4內依據設計及使用要求間隔設有若干折流板6，所述的折流板6採用石英材料製成並局部焊接固定在外殼1的內壁上，未與外殼1內壁封閉的折流板6部分與外殼1內壁之間形成折流物料通道7，相鄰的折流物料通道7呈交錯設置。

實施例3，實施例1或2所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置中：所述的若干折流板6之間平行設置。

實施例4，實施例1－3任何一項所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置中：所述的若干換熱內管2採用截面呈蜂窩狀的方式布置在外殼1內。

實施例5，實施例1－4任何一項所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置中：處於換熱殼腔4部分的外殼1外壁上設有矽橡膠或氟橡膠防護材料層。

實施例6，實施例1－5任何一項所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置中：在換熱殼腔4或者換熱管腔8內設有與石英換熱裝置一體成型的插管9，所述插管採用石英材質製成，在插管9內設有溫度傳感器。

實施例7，一種如實施例1－6任何一項所述的耐腐蝕耐高溫無洩露式石英換熱裝置的製備方法，其步驟如下：

（1）準備石英原料製成的外殼、換熱內管、物料進出管，設有折流板和插管的，再準備折流板和插管，將折流板按設計要求製造通孔；

（2）將換熱內管依次貫穿於折流板的通孔內，使用納米級熔焊石英粉將換熱內管和折流板按照設計要求進行熱焊接成型，然後將多餘部分進行精密切割，製成部件i；

（3）將部件i裝入外殼內，使用納米級熔焊石英粉將外殼和部件i按照設計要求進行熱焊接成型，然後將多餘部分進行精密切割，同時熱成型相應的物料進管、物料出管和插管，製成部件ii；

（4）對部件ii進行酸處理，清洗，火焰拋光，高溫退火，消除應力，製成成品。步驟(4)所述的高溫退火溫度為1100℃－1250℃。