一种内压板束及其构成的热交换器制造技术

一种内压板束及其构成的热交换器，主体结构由内压板束和换热器外壳构成，内压板束是由板叠及其上、下两端与板束上、下封头之间的上、下内外方箱组成。本实用新型专利技术将方箱设计成内外复合型的双方箱结构，为了降低第一焊缝处的热应力，将内方箱用薄板制造，同时为了强化内方箱的强度，在其外部嵌套壁厚较大的外方箱，上内外方箱的外方箱在第一焊缝附近打断。本实用新型专利技术通过内外方箱的设置，在降低热应力的同时减小了机械应力。即不但提高了容器抗高温差的能力，同时还提高了板束的承压能力。

An inner pressure plate bundle and its heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
一种内压板束及其构成的热交换器
本技术属于热交换器设计与制造
，涉及一种由内压板束及其构成的热交换器。
技术介绍
板壳式热交换器主要应用于石油石化的重整、歧化、异构化等工艺，这些工艺的特点是高温高压，因此要求工艺线上的装备，不但要具备优良的热交换性能、而且还需具备较高的抗压能力、同时自身的热应力要小、另外还需具备抗高温波动的能力。板壳式热交换器是一种基于板程与壳程存在压差设计的热交换器，根据压差的情况板壳式热交换器可分为内压式及外压式两种，板程压力大于壳程压力的为内压式，否则，壳程压力大于板程压力的为外压式。板壳式热交换器作为目前换热效率最高的热交换器，在许多领域已经得到了广泛的应用，但是现有技术中由于生产工艺流程所限，某些场合只能选择为内压式热交换器，因此要求与板束相连的侧板必须足够厚，这样连接部位才有足够的强度。但是较厚的侧板其热应力会很大，系统一旦出现较大的温差波动，往往也会造成板管端部焊缝（第一焊缝）的开裂，从而会引起介质的泄露，从而导致热交换器失效。板束的热端，此种现象尤为明显。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术存在的问题，消除安全隐患，提供一种可靠性能优良、耐压、耐高温差的内压板束及其构成的板壳式热交换器。为此，本技术所采用的技术方案是：一种内压板束，包括形成板束的板叠，该板叠的上、下两端与板束上、下封头之间设置有上、下内外方箱；该上内外方箱的内方箱由第一内侧板和内压紧板间隔连接而成，膨胀节的一端固接在上内外方箱的内方箱上，另一端固接在上内外方箱的外方箱的内壁上；所述第一内侧板的下端和板叠上端的板束上部镶块固接形成第一焊缝；所述下内外方箱的内方箱由第二内侧板和内压紧板的另一端间隔连接形成，膨胀节的一端固接在下内外方箱的内方箱上，另一端固接在下内外方箱的外方箱的内壁上；所述第二内侧板的下端和板叠下端的板束下部镶块固接形成第二焊缝。所述上内外方箱的外方箱，其上部由第一压紧板与第一侧板间隔连接而成，该上内外方箱的外方箱的下部由第二压紧板与第二侧板间隔连接而成；所述上内外方箱的外方箱的上、下部之间存在2~4mm的间隙，形成不连接的上内外方箱的外方箱结构。所述下内外方箱的外方箱为整体式结构，由第二压紧板的另一端和第三侧板间隔连接构成。所述上内外方箱的内、外方箱间，下内外方箱的内、外方箱间均存在1~2mm的间隙。一种由内压板束构成的热交换器，包括换热器外壳，所述内压板束的中上部固接管板；而外壳内壁上部固接壳内支撑圈，将管板安装在壳内支撑圈上，使得内压板束吊挂在外壳内；所述上内外方箱的外方箱上端固接在板束上封头上，该板束上封头另一端与外壳上的乙介质外壳出口贯通连接；同时外壳的上部开有甲介质外壳入口；所述下内外方箱的外方箱一端固接在板叠的下端，另一端和板束下封头固接，板束下封头另一端和外壳体上的乙介质外壳入口贯通连接；同时外壳体的下部开有甲介质板束出口。对压力容器的壁厚而言，机械应力与热应力永远是一对矛盾体。壁厚较薄时热应力较小，但是机械应力却较大，因而强度较差，设备难以承受高压；为了满足承压的要求，必须减小其机械应力，这样设备的壁厚建造的必须足够厚，如此热应力却随壁厚的增大而增大，从而使设备难以承受高温差。可见既要满足承受高压的要求，同时又要满足承受高温差的要求，壁厚不能太薄也不能太厚。对机械应力与热应力而言，壁厚只能做适当的优化，这样总应力仍然保持在较大值附近。板壳式热交换器属于压力容器。考虑到承压的要求，传统板束方箱的厚度一般要做得很厚，在高温环境下由于热胀冷缩受到约束，同时存在较大的温差，因此在板叠与方箱连接的部位，即第一焊缝处存在很大的热应力，理论分析及长期的实践表明，第一焊缝处的热应力是造成板束失效的主要原因。有益效果本技术将方箱设计成内外复合型的双方箱结构，为了降低第一焊缝处的热应力，将内方箱用薄板制造，同时为了强化内方箱的强度，在其外部嵌套壁厚较大的外方箱，上内外方箱的外方箱在第一焊缝附近打断。本技术通过内外方箱的设置，在降低热应力的同时减小了机械应力。即不但提高了容器抗高温差的能力，同时还提高了板束的承压能力。在温差不可减小的情况下，为了降低其热应力，本技术将传统板束的厚方箱用壁厚较薄的内方箱代替，考虑到内方箱的承压要求，在其外部布置外方箱，外方箱由压紧板和侧板构成，增大外方箱的壁厚即可间接强化内方箱的强度，由于外方箱的内外表面无温差，加之其端部为无约束的自由状态，因而外方箱上的热应力近乎为零。即本技术在降低热应力的同时，还显著地提高板束的承压能力。本技术通过内外方箱的设置，将天生的一对矛盾体——机械应力和热应力，得到了有效的化解，在减小热应力的同时减小了机械应力。即不但提高了容器抗高温差的能力，同时还提高了板束的承压能力。经有限元软件模拟计算，本技术内压板束与现有技术相比较，第一焊缝处的热应力约下降57％，机械应力约下降63％。附图说明图1本技术内压板束及其构成的热交换器总装图；图2本技术内压板束结构组装图；图3构成本技术内压板束的板叠结构示意图；图4本技术内压板束热端1/4结构示意图；图5本技术板束热端1/4结构放大示意图，即膨胀节与内、外方箱连接结构示意图；图6a为传统板束热端1/4结构;图6b为本技术板束热端1/4结构；图7本技术板束冷端1/4结构示意图；附图代码名称表1板叠18甲介质板束出口2第二焊缝19甲介质外壳出口3侧板20裙座5膨胀节21第一压紧板6内压紧板22第二压紧板7第二内侧板23板束下封头8甲介质板束入口24乙介质外壳入口9板束上部镶块25换热器外壳10第一内侧板26内压板束11第一焊缝27板束下部镶块12乙介质外壳出口31第一侧板14板束上封头32第二侧板15甲介质外壳入口33第三侧板16壳内支撑圈17管板具体实施方式下面结合附图对本技术及其效果进一步说明。一种内压板束，如图2~图7所示，内压板束26由板叠1、板束上封头14、板束下封头23、膨胀节5、第一压紧板21、第二压紧板22、第一内侧板10、第二内侧板7、第一侧板31、第二侧板32、第三侧板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内压板束，包括形成板束的板叠，其特征在于，该板叠（1）的上、下两端与板束上、下封头之间设置有上、下内外方箱；该上内外方箱的内方箱由第一内侧板（10）和内压紧板（6）间隔连接而成，膨胀节（5）的一端固接在上内外方箱的内方箱上，另一端固接在上内外方箱的外方箱的内壁上；所述第一内侧板（10）的下端和板叠（1）上端的板束上部镶块（9）固接形成第一焊缝（11）；所述下内外方箱的内方箱由第二内侧板（7）和内压紧板（6）的另一端间隔连接形成，膨胀节（5）的一端固接在下内外方箱的内方箱上，另一端固接在下内外方箱的外方箱的内壁上；所述第二内侧板（7）的下端和板叠（1）下端的板束下部镶块（27）固接形成第二焊缝（2）。/n

【技术特征摘要】
1.一种内压板束，包括形成板束的板叠，其特征在于，该板叠（1）的上、下两端与板束上、下封头之间设置有上、下内外方箱；该上内外方箱的内方箱由第一内侧板（10）和内压紧板（6）间隔连接而成，膨胀节（5）的一端固接在上内外方箱的内方箱上，另一端固接在上内外方箱的外方箱的内壁上；所述第一内侧板（10）的下端和板叠（1）上端的板束上部镶块（9）固接形成第一焊缝（11）；所述下内外方箱的内方箱由第二内侧板（7）和内压紧板（6）的另一端间隔连接形成，膨胀节（5）的一端固接在下内外方箱的内方箱上，另一端固接在下内外方箱的外方箱的内壁上；所述第二内侧板（7）的下端和板叠（1）下端的板束下部镶块（27）固接形成第二焊缝（2）。


2.根据权利要求1所述的一种内压板束，其特征在于，所述上内外方箱的外方箱，其上部由第一压紧板（21）与第一侧板（31）间隔连接而成，该上内外方箱的外方箱的下部由第二压紧板（22）与第二侧板（32）间隔连接而成；所述上内外方箱的外方箱的上、下部之间存在2~4mm的间隙，形成不连接的上内外方箱的外方箱结构。


3.根据权利要求1所述的一种内压板束，其特征在于，所述下内...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延丰，胡国栋，赵国栋，常春梅，于啸，黄毓秀，李晓峰，魏筱婷，
申请(专利权)人：上海蓝滨石化设备有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31