具有多个管排列的热交换器制造技术

一种热交换装置包括壳体、设在该壳体内的第一排列流体导管和设在该壳体内的第二排列流体导管。第一和第二排列流体导管被构造输送第一流体。该热交换装置还包括设在壳体内的第一流体通道，其中，壳体的内表面和导流板限定第一流体通道。第一流体通道被构造输送第二流体。导流板被构造成将第一流体通道分成第一流动通路和第二流动通路，其中，第一排列流体导管贯穿第一流动通路，而第二排列流体导管贯穿第二流动通路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及热交换器和构造所述热交换器的方法。技术背景具有许多排列平行管的热交换器和热交换器化学反应器在现有技 术中人所共知。这些制品的传统设计实践被编成设计标准。在这里引入作为参考的美国专利No.6，497，856 ( ，856专利)指出 一种由天然气、 丙烷、液化石油气(LPG)、酒精、石脑油和其它烃燃料生产氢的热交 换化学反应器。典型的工业应用包括用于氨合成和其它化学过程的原 料，在金属处理工业中用于半导体制造；以及在其它工业应用中包括 石油脱硫和商业气体市场的氢生产。与用传统工业氢发生器生产的相 比以较小规模对低成本氢的需要，已产生小型氢生产装置的市场(小 于每小时15000标准立方英尺(scfh))。由于对氢作为固定和移动动 力装置的燃料，尤其是采用电化学燃料电池的那些动力装置需要氢作 为燃料日益增长的积极性，因此增大了这种需求。2003年5月13日提交的美国专利申请系列No.謂36，060 (，060 专利申请)公开了一种有利的热交换装置，该装置提供一种成本效益 高的热交换结构，这种结构减少了管形热交换器，比如在高温和压力 下工作的那些热交换器的壳侧流体泄漏和旁通，该专利申请在这里引入作为参考。，060专利申请的图1示出管形热交换器芯部，该芯部包 括排列管2，这些管密封地连接在第一管板3与第二管板4之间。第 一流体从密封地连接到第一管板3上的入口歧管流过该排列管2中的 管离开连接到第二管板4上的第二歧管。排列管2在管的外表面上设 有导流板或者板5,这些导流板或板5用来使第二流体基本上垂直于 管排2的轴线流动。所有导流板具有小的延伸部18，该延伸部延伸到 每个流体段中的流动通道和翅片区的外部。这些延伸部18设置用来配合到耐热管道系统中，以引导第二流体的流动。，060专利申请的图2 示出一种结构，该结构提供在壳体100内流动的改进歧管装置，该壳 体100由壳体件，比如片状罩盘20、 30和各种导流板的部分构成，其 中各种导流板的部分形成热交换器的外壳的一部分，比如导流板13-16 和19的部分。壳体IOO可以达到零泄漏的状况。但是，本专利技术的专利技术人已确定，在，060专利申请中所述的热交换 装置具有一定容量的限制，而这些限制在本专利技术中得到改善。热应力 控制在，856专利和，060专利申请中所述的重整技术中虽然不是最大的 也是最大限制因素中的一个。由于重整器往往会在高热应力下操作， 随着反应器的尺寸按比例增大，因此跨越管排的高压降(即压力变化 △ P)在导流板和盘管道系统上会施加巨大的应力。这些巨大的应力 由于在工作温度下蠕变而导致过早破坏。通过简单地增加具有附带较大盘面积的热交换器各段的橫截面积可以降低压力降，但是对于相同 压力负荷而言，应力在较大盘中大得多。因此，简单地增加热交换器 段的面积不会提供适当的解决方案。此外，当反应器的尺寸按比例增 大时，由于盘的巨大尺寸和来自燃烧器的悬臂力，而使悬臂式燃烧器 风箱受到高应力的影响。此外，非常大的反应器需要非常厚的管板。 这些厚而粗壮的管板不仅昂贵，而且还非常刚硬。因此，在管板上需 要一些大的偏置孔，以防止管板的热膨胀损坏贯穿其中的管排，尽管 这些孔可以最小化，如美国出版物No.2003/0173062A1中所论述的那 样，该出版物在这里全部引入作为参考。通过使管排列旁通，这种大 通孔限制了重整器的效率。因此，希望提供一种克服上述容量限制的热交换结构。 在制造氢时，尤其是根据美国专利No.6，623，719 (，719专利)的 方法即燃烧空气在水气变换过程的冷却中被预热来制造氢时，同时控 制火焰温度、水气变换过程温度和蒸汽重整器入口温度可能是极其困 难的。违反优选的温度条件，可能导致燃料转化率差、热应力高、腐 蚀过大，以及产生系统内蒸汽局部冷凝和再煮沸的问题。这些缺点在 瞬间操作期间，比如起动、停机和负荷变化期间特别会出现问题。因此，希望提供一种控制不良违反优选工作温度的装置和方法。在，719专利中，在处理冷凝器中的水气变换过程之后， 一些热能 作为废热散失到大气中。这种废弃的热能不利地提高了氢加工的生产 费用并且提高了改变气候的气体排放。因此，希望提供一种既经济建 造又不会有害影响氢发生过程可操作性的回收额外废热的装置和方 法。
技术实现思路
本专利技术有利地提供一种热交换装置，该热交换装置包括具有设置 于其中的第一流体通道的壳体。壳体的内表面和导流板限定第一流体 通道。第一流体通道被构造成用于输送第二流体。第一排列流体导管 和第二排列流体导管设置在壳体内。第 一排列流体导管和第二排列流 体导管被构造成用于输送第一流体。导流板被构造成将第一流体通道 分成第一流动通路和第二流动通路，并且第一排列流体导管贯穿第一 流动通路，而第二排列流体导管贯穿第二流动通路。本专利技术还有利地提供了底部组件和顶部组件，该底部组件包括壳 体和第一流体通道，而顶部组件则具有贯穿其中的额外流体通道并且 包括过热器部分、锅炉(boiler)部分和预热器部分。顶部和底部组件 及其中流体通道为垂直布置，这种布置有利地利用了流过通道的加热 流体的浮力，以便产生通过顶部和底部组件的自然通风，由此降低热 交换器内的压力。理想的是，在重整器壳体内得到真空。通过增加排 风扇也可以补充这种效果。本专利技术还提供一种在所有工作模式期间用来便于精确地动态控制 过程温度的空气转向装置和方法。本专利技术还提供一种热量回收空气预 热器，这种预热器可以精密地机械结合到本专利技术的反应器中或者，856 专利的反应器中，从而与，719专利的过程相比有利于改善热量回收。 还提供一种操作改进热量回收装置的方法，该方法独立地使用或者更 优选地与空气转向装置结合地使用。附图说明参照下面的详细描述，尤其是结合附图考虑时，更加完全地理解本专利技术并且使其许多附加优点容易变得更加清楚，在附图中 图1示出本专利技术热交换器的第一实施例的前部横剖视图； 图2A示出图1中热交换器的顶部和底部组件的侧视图； 图2B示出热交换器的替换实施例的侧视图； 图3A示出本专利技术顶部组件的容器示意图； 图3B示出本专利技术底部组件的容器示意图； 图4示出本专利技术热交换器的第二实施例的前部横剖视图； 图5示出图1中加强管的一部分区域的放大横剖视图； 图6示出具有散热片的一排列管的放大横剖视图；以及 图7示出具有各种保温层和壳套的热交换器的底部组件的壳体横剖视图。具体实施方式在下文中将参照附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，基 本上具有相同功能和布置的构成元件用相同的附图标记表示，并且只 在需要时才进行重复的描述。图l示出包括底部组件20的热交换器10，该组件20具有第一管 形热交换器芯部30和第二管形热交换器芯部40。第一芯部30包括一 排列基本平行的导管或者管32,这些导管或管密封地连接在第一管板 50与第二管板60之间。第二芯部40包括一排列基本平行的导管或者 管42,这些导管或管密封地连接在第一管板50与第二管板60之间。 第一流体从设置在第一管板50附近的多个入口歧管51中的一个流过 该排列管32和该排列管42中的管，再从设置在第二管板60附近的多 个第二歧管61中的一个流出。歧管51和61示出在图2A中，它们连 接到歧管52和62上，但是另一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换装置，包括：　　　　壳体；　　　　第一排列流体导管，其设置在所述壳体内，所述第一排列流体导管被构造成输送第一流体；　　　　第二排列流体导管，其设置在所述壳体内，所述第二排列流体导管被构造成输送第一流体；以及　　　　第一流体通道，其设置在所述壳体内，由所述壳体的内表面和导流板限定所述第一流体通道，所述第一流体通道被构造成输送第二流体；　　　　其中，所述导流板被构造成将所述第一流体通道分成第一流动通路和第二流动通路；以及　　　　其中，所述第一排列流体导管贯穿所述第一流动通路并且所述第二排列流体导管贯穿所述第二流动通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小福兰克林D洛马克斯，JS莱托，BD詹姆斯，
申请(专利权)人：H二GEN创新公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]