[发明专利]油浆蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热设备，特别涉及一种油浆蒸汽发生器。

背景技术

催化裂化是炼油厂从重质油生产汽油的主要过程之一，所产汽油辛烷值高，裂化气含丙烯、丁烯、异构烃多。油浆蒸汽发生器是重油催化装置中的重要设备，其结构形式为浮头式换热器，油浆蒸汽发生器的工作原理是用管程中的油浆加热壳程中的饱和水产生蒸汽。油浆的温度在300℃左右，但在使用过程中，油浆蒸汽发生器管束经常会发生泄漏，导致装置非正常停车。泄漏的原因是因为换热管与管板的焊缝以及管板孔桥间出现裂纹。许多炼油厂都碰到过这种情况，有的装置运行几个月甚至十几天就发生泄漏，频繁的停工严重影响了装置的正常运行，给企业造成了巨大的经济损失。

新型的油浆蒸汽发生器是在普通油浆蒸汽发生器基础上发展而来的一种可长周期稳定运行的换热器，有壳体、换热管和折流板，换热管置于壳体内腔中，壳体内腔中相对换热管设有折流板，主要应用于石油炼制领域。传统的油浆蒸汽发生器管束，固定管板壳程侧表面是光滑的，在正常工作状态下，固定管板壳程侧表面容易形成稳定的蒸汽膜，由于蒸汽膜传热系数很低，因此固定管板的金属温度很高，蒸汽膜破裂后管板表面被水浸润后温度降低，如此反复固定管板就产生了疲劳。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种能够提高管板传热系数、降低管板金属温度、管束不会产生泄漏、有效防止了管板在疲劳和应力作用下开裂的油浆蒸汽发生器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的油浆蒸汽发生器，包括壳体、换热管、固定管板、折流板、浮动管板，换热管和折流板设置在壳体内腔中，换热管通过折流板支撑，固定管板和浮动管板设置在换热管两端，固定管板壳程侧的孔桥间设置点坑。

油浆蒸汽发生器的固定管板背面壳程侧的孔桥间纵横密布的设置点坑，增加了壳程水沸腾时固定管板背面的起泡点，传统的油浆蒸汽发生器壳程水与高温的固定管板接触后，光滑的固定管板表面会形成密集的小气泡，随着气泡的变大，相邻气泡会连起来形成一层气膜，气膜将水与固定管板表面隔离，由于气体的导热系数很低，固定管板的温度会逐步升高接近油浆的温度，当气膜破裂后，水与管板接触，固定管板表面温度降低，然后再产生汽膜重复上述过程。固定管板在这种反复的加热、降温热循环过程中，产生了热疲劳，在原始焊接应力的作用下开裂失效。本发明所述的油浆蒸汽发生器固定管板背面的大量圆锥形点坑底部会优先产生气泡并脱离固定管板表面，点坑处会不停地产生气泡，固定管板的温度始终保持不变，不产生周期性的疲劳变化。

所述的点坑为倒圆锥形，点坑呈三角形或正方形排列。相邻的点坑相切排列，点坑的上部圆形直径为3.5mm-4.5mm，圆锥形点坑的圆锥角为90度，圆锥形点坑的底部优先产生气泡脱离固定管板，保证固定管板的温度恒定，避免周期性的疲劳产生，提高了固定管板的传热系数。

所述的折流板的厚度为12mm-30mm，相邻两个折流板的间距为400mm-600mm。提高换热管的抗振性。

所述的固定管板和浮动管板的硬度为HB120-140。有效降低了管板的残余应力。

所述的固定管板内部设有贯通的管孔，固定管板端部设有管头焊接坡口，换热管安装在管孔中，换热管与固定管板在管头焊接坡口处焊接和胀接，焊接和胀接成一体的换热管和固定管板形成管束。其中，管孔的直径为19mm或25mm，相邻管孔的圆心距离为25mm或32mm。管束解决了油浆蒸汽发生器管板开裂的问题，最大限度地消除了残余应力，有效防止了固定管板在疲劳和应力作用下的开裂问题，管头焊接后采用热处理炉进行热处理，管板和焊缝的硬度为HB128-150。

所述的换热管和固定管板的管头焊接坡口为单边“U”形。U形坡口的深度为3mm-4mm，宽度为2mm-3mm，U形边相对水平方向夹角为10度，加大了焊缝深度，提高焊缝强度。

所述的管束制作工艺包括以下步骤：

a）预胀接：焊接连接前采用液压胀消除换热管和固定管板之间的间隙，使管头焊接坡口大小均匀一致，胀接压力为150-180MPa；

b）氩弧焊自熔：采用不填充焊丝的方法，通过自熔使换热管与固定管板在管头焊接坡口底部融为一体；

c）100%PT检验：对氩弧焊自熔后的熔敷金属表面进行检测；

d）自动焊：采用固定管板自动焊，填充焊丝并形成角焊缝；

e）100%PT检测：对角焊缝表面进行检测；