本发明专利技术涉及一种联接到热交换器的装置，该装置用于在热交换器运行时通过向固定的热交换器施加机械力以在热交换器表面内引发振动并在热交换器表面附近的流体内产生剪切波来减轻结垢。电磁体驱动的脉冲装置在热交换器的管上引入振动和／或通过液体工作流体的声波来减少结垢。该装置可直接安装在外部部件或管道上并在管上或管表面附近产生声学／振动模式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在精炼厂和石化工厂中使用的热交换器。特别地，本专利技术 涉及减少热交换器中的结垢。
技术介绍
通常结垢定义为不需要的物质在加工设备的表面上积聚。在石油加工 过程中，结垢是指热交换器表面上不希望的烃基沉淀物的沉积。这已被认 为是在精炼和石化加工系统的设计和运行中的近乎普遍的问题，并且在两 个方面影响设备的运行。第一，结垢层具有低的热传导性。这增加了对热 传递的阻力并降低热交换器的效率-因此增加系统内的温度。第二，当发生 沉积时，横截面积减小，这引起通过设备的压降的增大并在热交换器中产 生导致低效率的压力和流动。由于造成失效、产量减少和附加的能源消耗，热交换器的管内结垢每 年会使得石油精炼厂损失数亿美元。随着能源成本的增加，热交换器的结 垢对加工盈利能力的影响更大。由于全原油、混合物和分馏物在热传递设 备中的热加工过程期间所发生的结垢而导致需求清洁处理，因此也会造成 石油精炼和石化工厂承受高的运行成本。虽然很多类型的精炼设备受到结 垢的影响，但是，成本评估显示利润损失的主要部分是由于在预热系列交换器(pre-hea"rain exchanger)中全原油和混合物的结祐。与石油类型的流相关的热交换器中的结垢由于多种机制形成，包括化学反应、腐蚀、不溶解物质的沉积和由于流体和热交换壁之间的温度差而导致不溶解的物质的沉积。特别地，引起快速结垢的较普遍的根源之一是当原油沥青质过度暴露4于加热器管表面温度时所发生的焦炭成形。在交换器的另一侧的液体的温 度比全原油更高，导致相对较高的表面或表皮温度。沥青质可从油中沉淀 并粘附在这些高温表面上。延长暴露于此表面温度，特别是在随后的系列热交换器(late train exchanger)中，使得沥青质热降解为焦炭。接着焦炭 成为绝缘体并且由于阻止所述表面对通过该单元的油进行加热而成为热交 换器中传热效率损失的原因。为了使得精炼厂恢复到更有利润的水平，结 垢的热交换器需要进行清洁，这通常要求拆除下线，如下所述。热交换器的结垢使得精炼厂不得不频繁地采用高成本的停工来进行清 洁处理。当前，大多数精炼厂通过使热交换器停止运行而进行化学或机械 的清洁来进行热交换管束的离线清洁。该清洁可按照计划的时间或使用或 按照实际监控的结垢情况来进行。这些情况可通过估计热交换效率损失来 进行判断。但是离线清洁会使运行中断。这对于小的精炼厂来说是特别难 以承担的，因为将会有段时间停产。减轻或有可能的话消除热交换器的结垢仅仅在减能方面就会获得很大 的成本节约。结垢的减少还导致能源节约、更高产量、减少维护、更低的 清洁开支以及设备的整体实用性的改善。曾经尝试过使用振动力来减少结垢。授予Mettenleiter的美国专利No. 3，183，967公开了 一种具有多个加热管的热交换器，该加热管弹性地或有柔 性地安装并进行振动以驱除积聚在热交换器表面上的固体从而防止固体沉 淀形成积垢。但是此组件要求专用的弹性安装组件且不易适应现有的热交 换器。授予Bellet等的美国专利No. 5，873，408也通过将机械振动器直接连 结到热交换器中的管道上来使用振动。同样，此系统要求用于热交换器中 各管道的专用安装组件，该安装组件不适用于现有的系统。因此，需要改进用于减轻管内结垢的方法，特别是用于现有设备的方 法。需要在热交换器设备在线时减轻或消除结垢。还特别需要处理精炼厂 中的预热系列交换器中的结垢
技术实现思路
本专利技术的实施例的方面涉及提供一种用于产生在热交换器表面附近的 流体中形成剪切波的振动能以减轻结垢的装置。本专利技术的实施例的另 一 方面涉及提供一种可在处于运行中的现有热交 换器中添加和使用的装置。本专利技术的实施例的附加的方面涉及提供一种装置，该装置可被控制以 引入最佳量的振动能，同时维持系统的结构整体性。本专利技术涉及一种用于产生能量以向热交换系统中引入振动来减轻结垢的装置，该装置包括具有冲击表面的底座，该底座安装到所迷热交换器 上；安装于所述底座上的弹簧支承件；安装于所述弹簧支承件上的冲击器； 定位于所述沖击器附近的致动器，该致动器选择性地致动沖击器以相对于 冲击表面移动，其中，冲击器以一系列的频率产生振动能，该振动能从所 述底座传递到所述热交换器。在优选的实施例中，冲击器是钢球，弹簧支承件是弹性杆，致动器是 电磁体。在致动器上连接一控制器，该控制器以预定的方式控制冲击器运动以 产生特定频率的振动。热交换器上联接有一传感器，该传感器连接于控制 器以便提供与由冲击器引发的振动相关的反馈。所述装置可与热交换器组合设置，其中，所述底座结构性地连接于热 交换器。所述热交换器优选地包括多个载有用于热交换的流体的管。由所 述冲击器产生的振动能引入由所述管承载的流体中。所述热交换器在精炼 厂中可处于原位。本专利技术还涉及一种用于利用结垢减轻系统改进精炼厂中的热交换器的 装备，其中热交换器具有暴露于流体流的热交换表面。所述装备包括用于 产生能量以在热交换器中引发振动的装置。该装置包括带有沖击表面的底 座、安装在底座上的弹簧支承件、安装在弹簧支承件上的冲击器和定位于 冲击器附近的致动器，该致动器选择性地致动所述冲击器以撞击冲击表面。 一安装装置在用于产生能量的装置和热交换器之间形成结构性连接。所述 致动器连接有一控制器，该控制器根据预定的频率选择性地驱动致动器以产生一 系列频率的振动能，该振动能通过所述底座传递到所述热交换器以 在流体流中产生剪切波。结合详细说明和附图可清楚地了解本专利技术的这些和其它方面。附图说明下面将结合附图来描述本专利技术，其中图l是根据本专利技术用于产生振动能的装置处于第一位置的侧视图； 图2是图1的装置处于第二位置的侧视图；；图3是其中机械引发振动系统位于管板凸缘上并相对于管束轴向定位 的热交换器的侧面示意图4是其中机械引发振动系统位于管板凸缘上并相对于管束横向定位 的热交换器的侧面示意图5是其中机械引发振动系统相对于管板凸缘位于远处的热交换器的 侧面示意图6是管道内侧的示意图，其示出轴向壁振动；图7是管道内侧的示意图，示出切向或扭转壁振动；图8是示出振动管内的升力、曳力和剪切力的示意图9是管壳式热交换器的侧透视图；以及图10是根据本专利技术的带有机械引发振动系统的管壳式热交换器的侧 视图。在附图中，不同的附图中的对应零部件由相同的附图标记指示。 具体实施例方式本专利技术总体涉及一种减轻热交换器中结垢的装置。在优选的用途中， 该装置用于例如精炼厂或石化处理厂的精炼工艺中使用的热交换器。此工 艺通常涉及全原油、混合油和分馏物一一为简单起见在此仅总称为原油。 本专利技术特别适于改进现有的设备，使得在现有的热交换器中可使用该方法, 特别是在热交换器在线且处于使用中时。当然，可将本专利技术应用到其它的加工i殳备和热交换器，特别是那些易于以与精炼工艺中所发生的方式类似 的方式结垢且不方便离线以进行修理和清洁的设备。尽管本专利技术可用于现有的系统，但是，也能够在新装备中最初就制造 具有在此描述的振动引发装置的热交换器。与原油进行热交换涉及两个重要的结垢机理化学反应和不溶解物质 的沉积。在这两种情况下，接近于壁的粘性子层(或边界层)的减少可降 低结垢率。这一观念贯穿在根据本专利技术的方法中。在化学反应的情况下，传热壁表面处的高温会激活分子以形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生能量以将振动引入到热交换系统中来减轻结垢的装置，该装置包括： 具有冲击表面的底座，该底座安装到热交换器上； 安装于所述底座上的弹簧支承件； 安装于所述弹簧支承件上的冲击器； 定位于所述冲击器附近的致动器， 该致动器选择性地致动所述冲击器以相对于所述冲击表面移动，其中，所述冲击器产生振动能，该振动能从所述底座传递到所述热交换器。
【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：GB布伦斯，HA沃尔夫，MS耶加内，宋利民，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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