整體式主換熱器與過冷器的製作方法

2023-05-12 00:15:01 1

專利名稱：整體式主換熱器與過冷器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種熱交換設備，尤其是一種用於空分設備中進行不同溫度介質進行熱交換的設備，屬於間壁式換熱設備。
背景技術：
目前空分裝置中由空氣和/或增壓空氣利用低溫返流(包括氮氣和/或汙氮氣和 /或氧氣等)的冷量，實現冷卻的換熱器通常稱主換熱器，液空和/或液氮利用氮氣和/或汙氮氣的冷量，實現過冷的換熱器稱過冷器。從分餾塔頂部抽出的氮氣和/或汙氮氣的溫度比從分餾塔中部抽出的氧氣溫度低，通常就將氮氣和/或汙氮氣先與液空和/或液氮換熱，使之過冷，再同氧氣等返流氣體一起與空氣和/或增壓空氣等換熱，復熱至常溫。傳統空分裝置中主換熱器和過冷器因其需實現的目的不相同、流體的換熱特性不同而分別單獨設置，相同介質再用管道連接，給總體布置帶來了困難，而且分次釺接，製造成本高，同時由於增設了管道，流體的阻力也增大，不僅材料浪費，所配套的空分能耗也相應增加。
發明內容本實用新型的目的在於克服已有主換熱器與過冷器分置的不足，提供一種換熱效果好，能降低製造和/或運行成本的整體式主換熱器與過冷器。它包括有至少一空氣和/ 或增壓空氣與包括由氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣構成的返流氣體在各自的換熱流道進行熱交換的主換熱器芯體部分，一液空和/或液氮與氮氣和/或汙氮氣，液空還與氧氣在各自的換熱流道進行熱交換的過冷器芯體部分；所述的主換熱器芯體與過冷器芯體在長度方向疊加後形成一個整體式芯體，氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣在經過與所述液空和/或液氮相交布置成錯流傳熱後成為所述的返流氣體。所述的空氣是單程流換熱流道布置，其換熱流道與包括由氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣構成返流氣體的換熱流道交替布置成間壁逆流傳熱，所述的液空和/或液氮是單程流或多程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣和/或汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，同時液空的換熱流道與氧氣換熱流道相交布置成使氧氣的冷量從原主換熱器部分轉移至液空過冷部分的錯流傳熱。所述氮氣和汙氮氣由底部導流口進入過冷器芯體部分，在其換熱流道中先與液氮換熱流道錯流傳熱，將液氮過冷至所需溫度，再與液空換熱流道錯流傳熱，將液空過冷至所需溫度；所述氮氣和汙氮氣在完成了與所述液空或/和液氮的原過冷器段的換熱後，繼續向上再與所述的空氣和/或增壓空氣換熱流道進行逆流傳熱。所述的換熱芯體內包括有氮氣和/或汙氮氣和/或氧氣換熱流道以及液空和/或液氮換熱流道，所述的氮氣和/或汙氮氣的換熱流道先與液氮錯流換熱，再和氧氣與液空錯流換熱，芯體內液氮與液空以封條進行隔開，這兩段合併成過冷段。本實用新型與現有技術相比，具有如下技術效果其一是該結構提高了液空和/ 或液氮的流速，提高了該側的換熱係數，彌補了錯流中溫差的修正，不因錯流換熱降低換
3熱效率；其二是將氧氣的冷量從原主換熱器部分轉移至液空過冷部分，由於氣_液換熱比氣-氣換熱效率高，所以實現同樣的換熱量，利用本實用新型技術的換熱器所需金屬消耗少，降低製造成本；其三將常規的主換熱器與過冷器合理組合成一體，不僅減少了釺焊次數，而且減少了返流氮氣和/或汙氮氣進出口的封頭與接管(每單元兩組)，降低了整體金屬消耗和製造成本；其四是與傳統主換熱器與過冷器分開製造，用管路連接的方式相比，可以簡化了配管；其五是可以降低氮氣和/或汙氮氣等返流流體的流動阻力，節省了運行成本，達到節能目的。

圖1是本實用新型的換熱流道布置示意圖。圖2是圖1所示換熱流道布置的對應芯體結構示意圖。圖3是本實用新型的另一種換熱流道布置示意圖。圖4是圖3所示換熱流道布置的對應芯體結構示意圖。圖5是本實用新型的又一種換熱流道布置示意圖。圖6是圖5所示換熱流道布置的對應芯體結構示意圖。圖7是本實用新型的又一種換熱流道布置示意圖。圖8是圖7所示換熱流道布置的對應芯體結構示意圖。圖9是本實用新型的再一種換熱流道布置示意圖。圖10是圖1所示換熱流道布置的對應芯體結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作詳細的介紹本實用新型所述的氮氣和/或汙氮氣由底部導流口進入換熱通道，先與所述的液空或/和液氮換熱流道進行換熱，再與所述的空氣換熱流道進行換熱，其餘返流如氧氣等則根據溫度梯度分布，在合適的位置進入換熱芯體，消除了中間的連接管道，製造上可以實現一次釺焊成型。圖1、2所示，它包括有至少一空氣和/或增壓空氣與包括由氧氣和/或氮氣和/ 或汙氮氣構成的返流氣體在各自的第一和第二換熱流道1、2進行熱交換的主換熱器芯體部分3，一液空和/或液氮與氮氣和/或汙氮氣，液空還與氧氣在各自的第三、第四和第五換熱流道4、5、6進行熱交換的過冷器芯體部分7 (參見圖6)；所述的主換熱器芯體部分3與過冷器芯體部分7在長度方向疊加後形成一個整體式芯體，氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣在經過與所述液空和/或液氮相交布置成錯流傳熱後成為所述的返流氣體。所述的空氣是單程流換熱流道布置，其換熱流道與包括由氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣構成返流氣體的換熱流道交替布置成間壁逆流傳熱，所述的液空和/或液氮是單程流或多程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣和/或汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，同時液空的換熱流道與氧氣換熱流道相交布置成使氧氣的冷量從原主換熱器部分轉移至液空過冷部分的錯流傳熱。所述氮氣和汙氮氣由芯體底部導流口進入過冷器芯體部分7，在其第四換熱流道中先與液氮第三換熱流道錯流傳熱，將液氮過冷至所需溫度，再與液空換熱流道錯流傳熱， 將液空過冷至所需溫度；所述氮氣和汙氮氣在完成了與所述液空或/和液氮的原過冷器段的換熱後，繼續向上再與所述的空氣和/或增壓空氣在各自的第二和第一換熱流道進行逆流傳熱。本實用新型主要包括有空氣和/或增壓空氣等與返流氣體(氧氣和/或氮氣和/ 或汙氮氣等)在各自的換熱流道進行逆流熱交換，液空和/或液氮與氮氣和汙氮氣在各自的換熱流道進行錯流熱交換的芯體。所述的空氣和/或增壓空氣等與返流氣體(氧氣和/ 或氮氣和/或汙氮氣等)相交布置成逆流傳熱，這部分換熱流道起到了通常稱主換熱器的作用，以下圖3、4，圖5、6，圖7、8結構相同；所述的液空和/或液氮是單程流換熱流道布置， 其換熱流道與氮氣和汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，這部分換熱流道起到了通常稱過冷器的作用。附圖3、4所示，本實用新型至少包括有液空和液氮與氮氣和/或汙氮氣在各自的換熱流道進行熱交換的芯體，所述的液空和液氮是單程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣和/或汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱。附圖5、6所示，本實用新型至少包括有液空和液氮與氮氣和汙氮氣在各自的換熱流道進行熱交換的芯體，所述的液空為雙程流、液氮為雙程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣和汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，氧氣進口則與液空出口高度一致，參與與液空的錯流換熱。附圖7、8所示，本實用新型至少包括有有液空和液氮與氮氣和/或汙氮氣在各自的換熱流道進行熱交換的芯體，所述的液空雙程流、液氮多程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣和汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，氧氣進口與液空出口高度一致，參與與液空的錯流換熱。附圖9、10所示，本實用新型至少包括有液空和液氮與氮氣和/或汙氮氣在各自的換熱流道進行熱交換的芯體，所述的液空多程流、液氮多程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣和汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，氧氣進口與液空出口高度一致，參與與液空的錯流換熱。本實用新型將通常稱為主換熱器和過冷器的兩個換熱器在長度方向進行疊加，合二為一，是一種整體式主換熱器與過冷器。所述芯體中包括有空氣和/或增壓空氣與返流氣體(氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣等)相交布置成逆流傳熱，這部分換熱流道起到了通常稱主換熱器的作用。所述芯體中還包括有液空和/或液氮換熱流道與氮氣和/或汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，液空與氧氣換熱流道相交布置成錯流傳熱，這部分換熱流道起到了通常稱過冷器的作用。所述氮氣和/或汙氮氣由底部導流口進入芯體，在其換熱流道中先與液氮換熱流道錯流傳熱，將液氮過冷至所需溫度，再和/或氧氣一起與液空換熱流道錯流傳熱，將液空過冷至所需溫度。所述氮氣和/或汙氮氣和/或氧氣在完成了與所述液空或/和液氮的原過冷器段的換熱後，繼續向上再與所述的空氣換熱流道進行逆流傳熱，參與了原主換熱器段的換熱。所述的芯體內包括有液氮和/或液空換熱流道，所述液空和/或液氮換熱流道根據需要可以是單程流，如附圖1、2，圖3、4所示，也可以是雙程流，如附圖5、6，圖7、8所示， 還可以是多程流，如附圖9、10所示。
5[0032] 本實用新型在同樣氣量和溫差條件下，實現了原主換熱器和過冷器的一次釺焊成型，簡化了配管，降低了製造成本，縮短了製造周期。本發明包括用鋁、不鏽鋼、銅等金屬製成的整體式板翅式換熱器與過冷器，提高了整套空分設備的性能及經濟效益。使我國的空分設備技術水平提高到一個新的檔次。
權利要求1.一種整體式主換熱器與過冷器，它包括有至少一空氣或增壓空氣與返流氣體在各自的換熱流道進行熱交換的主換熱器芯體部分，一液空或液氮與氮氣或汙氮氣，液空還與氧氣在各自的換熱流道進行熱交換的過冷器芯體部分；其特徵在於所述的主換熱器芯體與過冷器芯體在長度方向疊加後形成一個整體式芯體，返流氣體所通過的換熱流道與所述液空或液氮通過的換熱流道在所述整體式芯體中相交布置成相鄰的錯流傳熱流道。
2.根據權利要求1所述的整體式主換熱器與過冷器，其特徵在於所述的空氣是單程流換熱流道布置，其換熱流道與返流氣體的換熱流道交替布置成間壁逆流傳熱流道，所述的液空或液氮是單程流或多程流換熱流道布置，其換熱流道與氮氣或汙氮氣換熱流道相交布置成錯流傳熱流道，同時液空的換熱流道與氧氣換熱流道相交布置成使氧氣的冷量從原主換熱器部分轉移至液空過冷部分的錯流傳熱流道。
3.根據權利要求1或2所述的整體式主換熱器與過冷器，其特徵在於所述的過冷器芯體部分設置有供氮氣和汙氮氣由底部進入的導流口，其在整體式芯體中的換熱流道與液氮換熱流道構成錯流傳熱流道，且還與液空換熱流道也構成錯流傳熱流道；所述氮氣和汙氮氣的換熱流道還與所述的空氣或增壓空氣換熱流道構成兩個逆流傳熱流道。
專利摘要一種整體式主換熱器與過冷器，它包括有至少一空氣和/或增壓空氣與包括由氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣構成的返流氣體在各自的換熱流道進行熱交換的主換熱器芯體部分，一液空和/或液氮與氮氣和/或汙氮氣，液空還與氧氣在各自的換熱流道進行熱交換的過冷器芯體部分；所述的主換熱器芯體與過冷器芯體在長度方向疊加後形成一個整體式芯體，氧氣和/或氮氣和/或汙氮氣在經過與所述液空和/或液氮相交布置成錯流傳熱後成為所述的返流氣體；它不僅提高了換熱效率，減少了整體金屬消耗，還節省了中間連接管道，可以實現一次釺焊成型，節省製造成本，減小阻力損耗，節省運行成本，提高液體的流速，彌補了錯流換熱中溫差的修正所需增的換熱面積。
文檔編號F25J5/00GK201945139SQ201020130680
公開日2011年8月24日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者朱平, 毛央平, 毛紹融 申請人:杭州杭氧股份有限公司