[发明专利]一种换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，具体指一种应用于如高温高压的临氢装置、加氢裂化和加氢精制装置、重整和芳烃等炼油和化工装置中的壳体和芯体不可拆的换热器。

背景技术

换热器是一种常见的换热设备，其包括有芯体6’和壳体，壳体与芯体之间可以拆卸连接，也可以按需设计成不可拆结构。其中不可拆式换热器的壳体端部结构一般包括筒体1’和位于筒体两端的凸形封头(球形封头或椭圆形封头)2’，且该凸形封头的较大端口的直径设计成与筒体口部直径相同的结构，如图6所示，该凸形封头的较小端口处设有管板5’，用于支撑芯体6’的端部，管板的外侧焊接管箱7’，以作为管程出入口8’。采用这种端部结构的换热器，虽然也能实现换热功能，但存在着以下缺陷：(1)由于凸形封头的较小端口处要安装管板，所以其较小端口的口径不能过小，即凸形封头的较小端口的口径与较大端口的口径较为接近，以至于该凸形封头的轴向尺寸L不能过大，此时，管程介质进出口3’只能设置在筒体1’上，这使得管程介质在进入管体时，一方面在凸形封头处易形成死区，另一方面，在管体的换热有效区域内易发生管程介质的偏流且流动阻力不均匀、流速不一致的现象，结果将直接导致换热的不均匀，换热器效率下降，压降增大。因此，为了满足后续工艺中对物流温度的要求，常常在换热器的下游增设加热炉等辅助装置，以进一步提高物流的温度。显然，采用这种换热器势必会造成整个系统的庞大，且还提高了初期的投资成本和日后的运行成本。(2)正因为换热器的端部空间有限，也无法在端部空间内加设导流板、挡圈等辅助体，也就是说，无法改善壳程介质的流动形态，无法有效地提高换热器的换热效率。(3)尤其是，采用这种端部结构的换热器，由于壳体的端口无足够的空间来容纳施工人员，因此，筒体与凸形封头之间的焊接只能是单面焊，这将影响换热器的选材，如当壳体为复合钢板材料、堆焊结构，或壳体材料选为铬钼钢等不适合单面焊的情形时，这种传统结构将使得换热器变得无法制造，从而严重影响换热器的设计开发和扩展应用。(4)在焊接后，检试人员也无法进入管体端部进行检验和无损检测。焊接后，若在焊接部位需要热处理时，只能采用外侧加热模式，并且对于不锈钢芯体在热处理过程中的敏化很难采取防护措施。同样，设备在日后维护时，也无法让检修人员进入到壳体内进行作业，因此日后维护起来也非常的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种便于施工、维护，能改进壳程介质流动状况且还能扩展换热器用材范围的换热器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种换热器，包括有管体和位于管体内且两端用管板支撑的芯体以及设置在管体上的管程介质进出口，其中管体又包含有筒体和位于筒体两端的凸形封头，其特征在于：所述的筒体与凸形封头之间还设置有两端口口径不等的异径管体，该异径管体的大口径端口与所述的凸形封头相对接固定，该异径管体的小口径端口与所述的筒体相对接固定，并且所述的管程介质进出口设置在所述的凸形封头上。

作为本发明的优选方案，所述的异径管体可以包括有环状主体，该环状主体的内、外边沿分别沿轴向相背延伸而形成所述的小口径端口和大口径端口，且该环状主体的厚度大于该异径管体的两端口的壁厚。这样，可以合理设计环状体的内径和外径，就可以获得所需的小口径端口和大口径端口，并且加工方便，同时该环状主体也为作业人员提供了一站立的平台。

在上述优选方案中，所述环状主体的内、外边沿处可以分别形成直角边缘，使得内、外边沿处具有较好的强度，以适用于高压工况中。当然也可以使环状主体的内、外边沿处分别设计成圆滑过渡结构，以适用于低压工况中，在满足强度的同时，使管程介质顺畅流动。

当遇到直径较小的筒体时，作为本发明另一种优选方案，所述的异径管体也可以由管状体和球冠体连接而成，并且在管状体和球冠体的连接部位的壁厚大于该异径管体的两端口壁厚，使得直径较小的筒体同样可以适用于压力较高的工况中。

在上述另一种优选方案中，所述的球冠体内还可以设置有邻近于所述管状体且环绕芯体的辅助平台，借助于该辅助平台，既可以方便作业，又可以防止在球冠体底部形成换热死区。

在上述各方案中，优选的是，所述异径管体的大口径端口的外周面可以设计成与所述的凸形封头外周面相平滑衔接的弧面，使得壳程介质的流动更加顺畅。