一種線性急冷換熱器的製作方法

2023-05-11 06:59:46 2

本實用新型涉及用於乙烯裂解技術的設備，具體涉及一種新型結構的線性急冷換熱器。

背景技術：

裂解爐是乙烯裝置的關鍵單元。裂解原料在裂解爐爐管中經過高溫裂解後，進入急冷換熱器進行快速冷卻，防止二次反應的發生，減少烯烴損失，同時將熱能回收產生蒸汽。隨著乙烯裂解爐急冷技術的發展，為了進一步縮短急冷換熱器絕熱段停留時間、避免裂解氣分配不均勻問題，目前新建和改造裂解爐用急冷換熱器大多採用線性急冷換熱器。線性急冷換熱器換熱單元的布置與輻射爐管構型有直接關係，通常爐管出口與急冷換熱器入口連接件一一對應連接。

眾所周知，線性急冷換熱器由入口連接件、換熱元件、冷卻介質連接件、出口連接件、水汽聯箱、高溫介質聯箱、水力清焦孔等組成。基於此，傳統線性急冷換熱器的結構形式如下：換熱元件為雙套管形式，由兩個同心的管子組成，其中內管走高溫介質——800℃左右的裂解氣，外管和內管之間的環隙走冷卻介質——350℃左右的水汽混合物，每個雙套管換熱元件通過一個入口連接件與一根裂解爐出口爐管連接，一個以上的雙套管換熱元件平行布置成單排或雙排排列，通過水汽聯箱和高溫介質聯箱連接在一起，形成一臺線性急冷換熱器。傳統線性急冷換熱器由於換熱管與爐管一一對應，數量較少，為了達到換熱效果，換熱管管徑較大且長度較長，而換熱管長度有時會受到裂解爐高度的限制，這時通常採用「U」型換熱管來節省空間高度，換熱管分為前後兩段，中間部分依靠180°彎管連接，但相應的結構和配管都變複雜，換熱器壓降也相對較高。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、解決上述問題的新型結構線性急冷換熱器。

一種新型結構的線性急冷換熱器，主要由入口錐體2、冷卻介質連接件3、換熱元件4、出口連接件5、高溫介質引出管6、高溫介質聯箱7、上水汽接管9A、上水汽聯箱10A、下水汽接管9B、下水汽聯箱10B組成,其特徵在於入口錐體2與裂解爐出口爐管1一一對應，每個入口錐體2對應一組換熱元件4，每組換熱元件4由一個筒體11和2個以上換熱管12組成；裂解爐出口爐管1內的高溫介質通過入口錐體2引入到冷卻介質連接件3內，冷卻介質引入到冷卻介質連接件3內，兩種介質在冷卻介質連接件3以及換熱元件4內進行間壁換熱，隨後換熱後的高溫介質通過與出口連接件5、高溫介質引出管6引出至高溫介質聯箱7，冷卻介質通過與出口連接件5引出至上水汽聯箱10A。

本實用新型的線性急冷換熱器，換熱管12最好是多個換熱管，最好均勻分布在筒體11內，排列方式如可以呈正三角形或正方形排列。

本實用新型的線性急冷換熱器，冷卻介質連接件3最好由下管板13和下彈性連接件14組成，下彈性連接件14為變徑管；出口連接件5最好由上管板15和上彈性連接件16組成，上彈性連接件16為變徑管。

本實用新型的線性急冷換熱器，最好上管板15和下管板13均為上、下邊緣呈凸肩的管板；上管板15布管圓區域均勻分布有多個與換熱管12同心的通孔；下管板13布管圓區域同樣均勻分布有多個與換熱管12同心的凸臺，下管板13的凸臺與換熱管的下端相接，上管板15的通孔與換熱管12的上端相接，形成通道。

本實用新型的線性急冷換熱器，最好上彈性連接件16下部為窄徑口與筒體11相接，上部擴徑形成較大的腔體，與上管板15的下凸肩相接。下彈性連接件14上部為窄徑口與筒體11相接，下部擴徑形成較大的腔體，與下管板13的上凸肩相接。

本實用新型的線性急冷換熱器，最好入口錐體2的底部為單管，上部擴徑，並成內外壁管，內外壁管之間裝有隔熱件；入口錐體2底部的單管與裂解爐出口爐管1連接，外壁管頂部與下管板的下凸肩相接，內壁管管口處內側套有套管20，套管20頂部與下管板相接，套管20的內徑大於等於下管板13的布管圓直徑。

冷卻介質連接件3下部與爐管管排垂直一側設有鍋爐給水接口17，與下水汽接管9B連接，下水汽接管9B再與下水汽聯箱10B並聯；冷卻介質連接件3下部與給鍋爐水接口17相對一側最好設有排汙接口19；出口連接件5上部與爐管管排垂直一側設有蒸汽接口18，與上水汽接管9A連接，上水汽接管9A與上水汽聯箱10A並聯。

高溫介質引出管6與上管板15的上凸肩相接，將高溫介質引入高溫介質聯箱7，高溫介質聯箱7最好設有水力清焦孔8。

本實用新型線性急冷換熱器採用有限元分析程序對下管板、下彈性連接件、筒體、換熱管、上彈性連接件、上管板進行殼程承壓+管程承壓+溫差應力等多種危險組合工況下的應力分析和評定，滿足機械設計的強度要求。

本實用新型線性急冷換熱器建議採用有限元分析程序對裂解氣入口溫度場進行數值分析，為機械設計合理地進行選材提供依據。

採用本實用新型提供的一種新型結構的線性急冷換熱器，其結構簡單，裂解氣停留時間短，處理能力大，換熱管長度較短，壓降低，節省空間。可以根據裂解爐出口爐管的排布，將換熱單元布置成單排或雙排。採用本實用新型的線性急冷換熱器既可用於新建乙烯裂解裝置的線性急冷換熱器，又可用於在役投用的急冷換熱器的改造。

附圖說明

本實用新型還提供更具體的線性急冷換熱器結構，如附圖所示，但本實用新型並不僅限於該結構，它僅是其中一種形式。

圖1是應用本實用新型的一種線性急冷換熱器的縱向截面結構示意圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是應用本實用新型的線性急冷換熱器的軸側圖。

圖中：1--裂解爐出口爐管，2--入口錐體，3--冷卻介質連接件，4--換熱元件，5--出口連接件，6--高溫介質引出管，7--高溫介質聯箱，8--水力清焦孔，9A—上水汽接管，10A—上水汽聯箱，9B—下水汽接管，10B—下水汽聯箱，11--筒體，12--換熱管，13--下管板，14--下彈性連接件，15--上管板，16--上彈性連接件，17--鍋爐給水接口，18--蒸汽接口，19--排汙接口，20—套管。

具體實施方式

採用附圖1所示的本實用新型的一種新型結構的線性急冷換熱器。

參閱圖1、圖3，急冷換熱器由入口錐體2、冷卻介質連接件3、換熱元件4、出口連接件5、高溫介質引出管6、高溫介質聯箱7、水力清焦孔8、上水汽接管9A、上水汽聯箱10A、下水汽接管9B、下水汽聯箱10B組成。

參閱圖1，入口錐體2一端與裂解爐出口爐管1一一對應，對接焊接，另一端與冷卻介質連接件3的下管板13對接焊接。高溫裂解氣從裂解爐出口爐管1進入線性急冷換熱器。

參閱圖1、圖2，每根爐管對應的換熱元件4由筒體11和在筒體內部均勻布置的三個換熱管12組成，換熱管排列方式為正三角形。

參閱圖1，冷卻介質連接件3由下管板13和下彈性連接件14組成，出口連接件5由上管板15和上彈性連接件16組成，上彈性連接件16和下彈性連接件14均為變徑管。

參閱圖1、圖2，冷卻介質連接件3下部與爐管管排垂直一側設有鍋爐給水接口17，與下水汽接管9B連接，下水汽接管9B再與下水汽聯箱10B並聯。

參閱圖1，冷卻介質連接件3下部與鍋爐給水接口17相對一側設有排汙接口19。

參閱圖1、圖2，出口連接件5上部與爐管管排垂直一側設有蒸汽接口18，與上水汽接管9A連接，上水汽接管9A與上水汽聯箱10A並聯。

參閱圖1，高溫介質引出管6與上管板15的上凸肩相接，將高溫介質引入高溫介質聯箱7，高溫介質聯箱7設有水力清焦孔8。

裂解爐出口爐管1內的高溫介質通過入口錐體2和冷卻介質連接件3的下管板13和換熱元件4的換熱管12連接後形成的裂解氣通道引入到冷卻介質連接件3內，冷卻介質通過冷卻介質連接件3的鍋爐給水接口17引入到冷卻介質連接件3內，兩種介質開始在冷卻介質連接件3內間壁換熱，隨後高溫介質進入換熱元件4的換熱管12內，冷卻介質進入換熱元件4的筒體11和換熱管12之間的間隙，兩者沿著換熱元件4的長度方向繼續間壁換熱，直至出口連接件5內。高溫介質通過與出口連接件5頂部相連的高溫介質引出管6引出至高溫介質聯箱7，冷卻介質通過與出口連接件5蒸汽出口18相連的上水汽接管9A引出至上水汽聯箱10A，兩種介質最終分別通過高溫介質聯箱7和上水汽聯箱10A引至下遊。