一种高压冷却器

技术领域

本发明涉及一种高压冷却器。

背景技术

急冷器是乙烯裂解合成氨装置的冷却系统中运用十分广泛的设备，主要包括高温高压冷却器。目前的高压冷却器多为固定管板式换热器。由于裂解炉反应出来的物料需要及时的降温，才能阻碍裂解炉出来的气体继续反应，提高设备的主反应率，减少副产品的产生，因此对于换热器的换热效率要求较高。

现有的换热器，通常包括壳体、设于壳体内的多块折流板、穿设于多块折流板内的换热管，通过向壳体内通入通出冷却液体，冷却液体能够绕着折流板流动并与换热管内的高温气体换热，实现对高温气体的冷却。但是，由于冷却液体换热后变为汽水混合物，水中的气体含量随着换热的进程逐渐增多，大量的气体由于折流板的阻隔聚集在壳体上部无法排出，严重的影响了壳体上部的换热效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的高压冷却器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压冷却器，包括壳体、开设于所述壳体上且与所述壳体内腔相连通的用于通入冷却液体的壳程进口和用于通出换热后的冷却液体和冷却气体的壳程出口、设于所述壳体中且沿着所述壳体的轴向排布的多块折流板、开设于所述折流板上的若干安装孔、设于所述壳体中且分别对应的穿设于所述的若干安装孔内的多根换热管、开设于所述壳体上且与所述的多根换热管相连通的用于通入高温气体的管程进口和用于通出低温气体的管程出口，所述高压冷却器还包括开设于所述折流板顶部的缺口、若干间隔开设于所述折流板上部且位于所述的若干安装孔之间的气孔，多块所述折流板上的所述缺口与所述壳体内壁之间形成的通口组合成第一气体通道，多块所述折流板上相对应的多个气孔之间组合成多条第二气体通道，所述冷却气体能够配合的在所述第一气体通道和/或所述第二气体通道中流动。

优选地，所述折流板上的若干气孔分别能够绕着所述的若干安装孔的周向间隔排布。

优选地，所述的若干气孔在所述折流板上的排布面积占所述折流板的总面积的1/3~1/2。

优选地，所述的多块折流板之间的间距沿着所述壳程进口至所述壳程出口的方向逐渐增大。

优选地，所述壳体沿着水平方向向上倾斜的设置，所述壳程进口和所述壳程出口沿着所述壳体的倾斜方向依次排布于所述壳体的侧壁上。

进一步优选地，所述壳体的倾斜角度为3~15°。

进一步优选地，所述高压冷却器还包括设于所述壳体底部的用于支撑所述壳体的至少两个支撑座，所述的至少两个支撑座的高度沿着所述壳程进口至所述壳程出口的方向逐渐增大。

优选地，所述高压冷却器还包括焊接结构，所述焊接结构包括第一本体和第二本体，所述第一本体具有第一连接端，所述第二本体具有第二连接端，所述第一连接端具有与所述第一本体的两侧面相连接的第一坡口面，所述第二连接端具有与所述第二本体的两侧面相连接的第二坡口面，所述第一坡口面和所述第二坡口面之间形成一端开口的施焊区域，焊接时，所述第一坡口面与所述第二坡口面对接贴合，且所述第一坡口面和所述第二坡口面之间的夹角小于10°。

优选地，所述高压冷却器还包括设于所述壳体外侧的至少两个超声波发生器。

优选地，所述高压冷却器还包括液体处理单元，所述液体处理单元包括悬凝池、离子交换器、除氧加热器以及抽送泵，所述抽送泵用于将所述冷却液体依次抽经所述悬凝池、所述离子交换器和所述除氧加热器后自所述壳程进口送入所述壳体中。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的高压冷却器，通过第一气体通道和第二气体通道的设置，使得壳体上部的冷却气体能够通过第一气体通道和/或第二气体通道快速流动并排出，避免冷却气体聚集，提高了壳体上部的换热效率。

附图说明

附图1为本发明的具体实施例中的高压冷却器的结构示意图；

附图2为本发明的具体实施例中的折流板的表面结构示意图；

附图3为本发明的具体实施例中的高压冷却器的俯视示意图；

附图4为本发明的具体实施例中第一本体和第二本体分别为筒体和接管时的焊接结构示意图；

附图5为本发明的具体实施例中第一本体和第二本体分别为两段筒体时的焊接结构示意图；

附图6为本发明的具体实施例中的壳体与超声波发生器的相对位置示意图；

附图7为本发明的具体实施例中具有液体处理单元的高压冷却器的结构示意图。

图中：1、壳体；1a、筒体；2、壳程进口；3、壳程出口；4、折流板；5、安装孔；6、换热管；7、管程进口；8、管程出口；9、缺口；10、气孔；11、支撑座；12、焊接结构；12a、第一连接端；12a1、第一坡口面；12a11、第一坡口面A；12a12、第一坡口面B；12b、第二连接端；12b1、第二坡口面；12b11、第二坡口面A；12b12、第二坡口面B；12c、施焊区域；13、超声波发生器；14、悬凝池；14a、搅拌器；15、离子交换器；16、除氧加热器；17、抽送泵；18、进口管箱；19、出口管箱；20、接管；21、管板；22、连接段。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

本发明涉及对高压冷却器的改进。改进后的高压冷却器，通过第一气体通道和第二气体通道的设置，使得壳体上部的冷却气体能够通过第一气体通道和/或第二气体通道快速流动并排出，避免冷却气体聚集，提高了壳体上部的换热效率。

参见图1-7所示，其中示出了一种高压冷却器，包括壳体1、开设于壳体1上且与壳体1内腔相连通的用于通入冷却液体的壳程进口2和用于通出换热后的冷却液体和冷却气体的壳程出口3、设于壳体1中且沿着壳体1的轴向排布的多块折流板4、开设于折流板4上的若干安装孔5、设于壳体1中且分别对应的穿设于若干安装孔5内的多根换热管6、开设于壳体1上且与多根换热管6相连通的用于通入高温气体的管程进口7和用于通出低温气体的管程出口8。其中，壳体两端还设有进口管箱18和出口管箱19，以及位于进口管箱19和出口管箱19与壳体1之间的管板21，换热管6两端分别穿过管板21并与进口管箱18和出口管箱19相连通，管程进口7和管程出口8分别与进口管箱18和出口管箱19相连通。

在本实施例中，如图2所示，创新点在于：本例中的高压冷却器还包括开设于折流板4顶部的缺口9、若干间隔开设于折流板4上部且位于若干安装孔5之间的气孔10，其中，缺口9为折流板上部截去部分板体而形成，截去的部分板体的形状和大小根据需要灵活制定。多块折流板4上的缺口9与壳体1内壁之间形成的通口组合成第一气体通道，多块折流板4上相对应的多个气孔10之间组合成多条第二气体通道，冷却气体能够配合的在第一气体通道和/或第二气体通道中流动。如此，当壳程的冷却液体与管程的高温气体换热后产生的冷却气体向上流动聚集后，能够通过第一气体通道和第二气体通道快速排出，不挤占冷却液体的空间，提高了壳体上部的换热效率。

进一步地，折流板上的若干气孔10分别能够绕着若干安装孔5的周向间隔排布，且若干气孔10在折流板4上的排布面积占折流板4的总面积的1/3~1/2。这样，能够使得流动至壳体1上部的冷却气体均能够进入相应的气体通道，保证冷却气体的排出。

如图1和图3所示，本实施例的创新点还在于：多块折流板4之间的间距沿着壳程进口2至壳程出口3的方向逐渐增大。这样，能够保证冷却液体不断换热蒸发后产生的体积膨胀的冷却气体和冷却液体的混合物有足够的流动空间，保证换热管6的换热面积，进而能够保证换热效率。

作为优选地方案，如图1所示，壳体1沿着水平方向向上倾斜的设置且倾斜角度为3~15°，壳程进口2和壳程出口3沿着壳体1的倾斜方向依次排布于壳体1的侧壁上。向上倾斜设置的壳体1能够与第一气体通道和第二气体通道相配合，利用较大的密度差推动冷却气体往壳程出口3移动，加快了冷却气体在换热管6外壁的流动，一方面能够推动冷却气体更快的排出，另一方面强化了传热，提高了换热管6和冷却液体的之间的换热系数3-5%。

进一步地，本例的高压冷却器还包括设于壳体1底部的用于支撑壳体1的两个支撑座11，该两个支撑座11的高度沿着壳程进口2至壳程出口3的方向逐渐增大，用以保证壳体1的倾斜状态。

如图4-5所示，本例中的壳体1包括多段相互焊接的筒体1a，筒体1a上焊接有若干接管20，壳程进口2和壳程出口3分别开设于其中一个接管20上。上述的高压冷却器还包括用于两个筒体1a之间，以及用于筒体1a和接管20之间的焊接结构12，焊接结构12包括第一本体和第二本体，第一本体具有第一连接端12a，第二本体具有第二连接端12b，第一连接端12a具有与第一本体的两侧面相连接的第一坡口面12a1，第二连接端12b具有与第二本体的两侧面相连接的第二坡口面12b1，第一坡口面12a1和第二坡口面12b1之间形成一端开口的施焊区域12c，焊接时，第一坡口面12a1与第二坡口面12b1对接贴合，且第一坡口面12a1和第二坡口面12b1之间的夹角a为8±1°。如此，通过设置第一坡口面12a1和第二坡口面12b1，第一坡口面12a1和第二坡口面12b1的一侧相互对接形成夹角为8±1°的超窄间隙的施焊区域12c，超窄间隙的施焊区域12c一方面能够保证焊缝边缘融合更好，避免了焊接缺陷；另一方面减少了填充金属量，节约了成本。最终能够降低焊接应力30%左右。

其中，第一本体和第二本体可以为相互焊接的两段筒体1a，也可以为筒体1a和接管20，当第一本体和第二本体为筒体1a和接管20时，焊接结构12用于筒体1a和接管20之间的焊接，第一坡口面12a1两侧分别与筒体1a的外周面和内周面相连接，第二坡口面12b1两侧分别与接管20的外周面和端面相连接；当第一本体和第二本体分别为相互焊接的两段筒体1a时，焊接结构12用于两段筒体1a之间的焊接，第一坡口面12a1两侧分别与其中一段筒体1a的外周面和内周面相连接，第二坡口面12b1两侧分别与其中另一段筒体1a的外周面和内周面相连接。本例中，施焊区域12c的开口分别朝向筒体1a内部或接管20a内部。

进一步地，第一坡口面12a1包括相互连接且夹角小于180°的第一坡口面A12a11和第一坡口面B12a12，第二坡口面12b1包括相互连接且夹角小于180°的第二坡口面A12b11和第二坡口面B12b12，焊接时，第一坡口面A12a11和第二坡口面A12b11之间对接贴合，第一坡口面B12a12和第二坡口面B12b12相互平行。如此，使得第一坡口面B12a12和第二坡口面B12b12之间的空间相比第一坡口面A12a11和第二坡口面A12b11之间的空间成收拢趋势，保证了焊接时焊枪的摆动角度的同时又进一步减小了施焊区域12c的大小，减少了填充金属量。

本例中，第一坡口面A12a11和第二坡口面A12b11还分别连接有圆弧段22，焊接时，两个圆弧段22对接形成半径为6~8mm的完整圆弧。

在本实施例中，如图6所示，上述的高压冷却器还包括设于壳体1外侧的两个超声波发生器13，该两个超声波发生器位于壳体1水平方向的两侧，用于在壳体1的外侧对高压冷却器进行发射超声，清除换热管6内的沉积物，可以有效的保持换热管6和壳体1内的冷却液体之间的高效换热效率。在发射超声前要对高压冷却器的结构进行固定频率的检查，检查换热管6和壳体1的固有频率，并在固有频率的30%涨幅的范围内标记好，然后选择定频的超声发生器。

作为优选地方案，如图7所示，上述的高压冷却器还包括液体处理单元，液体处理单元包括悬凝池14、离子交换器15、除氧加热器16以及抽送泵17，悬凝池14内设有搅拌器14a，抽送泵17用于将冷却液体依次抽经悬凝池14、离子交换器15和除氧加热器16后自壳程进口2送入壳体1中。本例中的冷却液体为冷却水，冷却水经过悬凝池14，并用搅拌器14a搅动，加入污泥搅拌后悬凝，净化水中的悬浮物；在悬凝池14上方可以增加杀虫剂装置，杀死物料中的微生物，防止微生物进入高压冷却器；随后将冷却水送入离子交换器15，将水中的钙镁离子置换掉，将硬水改变为软水；最后将软水送入除氧加热器16中，对软水进行加热，减少水中的含氧量，得到最终的纯净水。使用净化后的纯净水，能够基本解决冷却液体对设备的腐蚀问题，减少了设备内部的结垢问题，能够延长开车周期1个周期，延长设备的使用寿命4-5年左右，特别适用于温度在320℃~560℃之间的烟气冷却器。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。