一种超临界流体换热用复合管壳式换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种超临界流体换热用复合管壳式换热器，前壳体上设有超临界水入口，后壳体上设有超临界水出口；前管箱上设有超临界流体入口，后管箱上设有超临界水第一出口，主壳体上设有超临界流体第二入口与超临界流体第二出口；运行过程中，高温超临界流体经前管箱流经内管，并从后管箱流出，然后由超临界流体第二入口进入主壳体并横掠换热管束，换热管环形空间的超临界水与内管及换热管外的超临界流体完成双重换热。界流体完成双重换热。界流体完成双重换热。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界流体换热用复合管壳式换热器


[0001]本专利技术属于超临界水气化
，具体涉及一种超临界流体换热用复合管壳式换热器。

技术介绍

[0002]煤炭超临界水气化技术是利用超临界水(温度>374.3℃、压力>22.1MPa)的特殊物理化学性质，将超临界水用作有机质气化的均相、高速反应媒介，将煤炭中的碳、氢、氧元素转化为H2和CO2的同时，也将部分超临界水分解制取H2，实现将煤炭化学能高效转化为氢能。相比传统煤炭利用技术，超临界水气化技术具有转化率高，气体产物中氢气含量高，反应速率快等优点，且煤中灰分以沉渣形式排出气化炉，气体产物中无NO
x
和SO
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以及烟尘等，大大减少了对环境的污染和破坏。
[0003]在超临界水反应器中，煤炭与超临界水气化后会输出由气化产物与超临界水组成的高温超临界流体，这部分高温超临界流体通常具备很高的热值，需要回收并用于输入反应器超临界水的加热，因此高效超临界流体换热器的开发对于降低系统能耗、提高生产经济效益具有重大意义。现有超临界水气化系统中的换热器仍主要沿用传统工业上的套管式换热器，换热效率难以进一步提升，且较难满足工业级超临界水气化系统的高换热需求，对此，本文提出一种新型的复合管壳式换热器提高对超临界流体的能量回收。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超临界流体换热用复合管壳式换热器，用于解决超临界水气化系统中高温超临界流体的能量回收和超临界水快速加热升温的技术问题，有效增大了换热面积，增强了湍流效果，提高了热交换效率。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种超临界流体换热用复合管壳式换热器，包括换热器壳体，换热器壳体的两端分别设置有前管箱和后管箱，前管箱和后管箱之间通过内管连通，内管包括多个，平行设置在换热器壳体内，每个内管上套装有外管，外管贯穿换热器壳体内的弓形折流板设置，前管箱上设置有超临界流体第一出口，后管箱上设置有超临界流体第一出口；换热器壳体上分别设置有超临界水入口、超临界流体第二出口、超临界水出口和超临界流体第二入口。
[0007]具体的，换热器壳体包括主壳体，主壳体与前管箱之间设置有前壳体，主壳体与后管箱之间设置有后壳体。
[0008]进一步的，超临界水入口设置在前壳体上，超临界流体第二出口和超临界流体第二入口分别设置在主壳体上，超临界水出口设置在后壳体上。
[0009]进一步的，主壳体的长度大于前壳体和后壳体的长度。
[0010]进一步的，前壳体和后壳体之间通过外管连通。
[0011]进一步的，主壳体的两端分别设置有第二前管板和第二后管板，前管箱和前壳体
之间设置有第一前管板，后壳体和后管箱之间设置有第一后管板，第一前管板和第二前管板与前壳体连接构成超临界水入口腔体；第一后管板和第二后管板均与后壳体连接构成超临界水出口腔体。
[0012]进一步的，弓形折流板包括多个，上下交错设置在主壳体内。
[0013]进一步的，前管箱与前壳体、后管箱与后壳体之间均采用螺栓连接。
[0014]具体的，超临界流体第一出口和超临界流体第二入口位于同侧，并通过管道连通。
[0015]具体的，内管与外管为光管、螺纹管或其他强化传热管。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0017]一种超临界流体换热用复合管壳式换热器，采用套管式换热管，超临界水在流经换热管的环形空间时，可以与内管中及主壳体中的高温超临界流体完成换热，相比传统换热器，套管结构有效增大了换热面积，同时环形空间有利于提高超临界水的流速，增强湍流效果，运行过程中，高温超临界流体流经内管与环形空间中的超临界水完成第一次换热，在主壳体内横掠换热管束时，与超临界水完成第二次换热，双重换热进一步提高了换热器的效率。
[0018]进一步的，主壳体与前管箱之间设置有前壳体，超临界水从前壳体上的超临界水入口进入换热器，主壳体与后管箱之间设置有后壳体，完成换热后的超临界水从后壳体上的超临界水出口流出换热器。
[0019]进一步的，主壳体的长度要大于前壳体和后壳体的长度，保证换热器有足够的换热长度并避免材料的浪费。
[0020]进一步的，前壳体和后壳体之间通过外管连通，外管与内管构成套管式结构，超临界水由套管结构的环形空间流过并与高温超临界流体完成换热。
[0021]进一步的，主壳体内设置多个弓形折流板，上下交错布置，能够使超临界流体横掠过换热管束，强化换热效果。
[0022]进一步的，前管箱与前壳体、后管箱与后壳体之间均采用螺栓连接，便于安装拆卸及清洗。
[0023]进一步的，超临界流体第一出口和超临界流体第二入口位于同侧，便于两者间的管道连接，同时减少热量损失。
[0024]进一步的，内管与外管可采用光管，便于后期清洗，也可采用螺纹管或其他强化传热管，强化换热效果。
[0025]综上所述，本专利技术采用了套管式换热管，有效增大了换热面积，提高了超临界水和超临界流体的湍动效果；同时超临界水流经换热管环形空间时与内管及换热管外的超临界流体完成双重换热，进而提高了换热器的整体换热效率，本专利技术有利于提高对超临界流体的热量回收。
[0026]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0027]图1为本专利技术结构示意图。
[0028]其中：1.前管箱；2.第一前管板；3.前壳体；4.第二前管板；5.主壳体；6.弓形折流板；7.第二后管板；8.后壳体；9.第一后管板；10.后管板；11.内管；12.外管；13.超临界流体
第一入口；14.超临界水入口；15.超临界流体第二出口；16.超临界流体第一出口；17.超临界水出口；18.超临界流体第二入口。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界流体换热用复合管壳式换热器，其特征在于，包括换热器壳体，换热器壳体的两端分别设置有前管箱(1)和后管箱(10)，前管箱(1)和后管箱(10)之间通过内管(11)连通，内管(11)包括多个，平行设置在换热器壳体内，每个内管(11)上套装有外管(12)，外管(12)贯穿换热器壳体内的弓形折流板(6)设置，前管箱(1)上设置有超临界流体第一出口(13)，后管箱(10)上设置有超临界流体第一出口(16)；换热器壳体上分别设置有超临界水入口(14)、超临界流体第二出口(15)、超临界水出口(17)和超临界流体第二入口(18)。2.根据权利要求1所述的超临界流体换热用复合管壳式换热器，其特征在于，换热器壳体包括主壳体(5)，主壳体(5)与前管箱(1)之间设置有前壳体(3)，主壳体(5)与后管箱(10)之间设置有后壳体(8)。3.根据权利要求2所述的超临界流体换热用复合管壳式换热器，其特征在于，超临界水入口(14)设置在前壳体(3)上，超临界流体第二出口(15)和超临界流体第二入口(18)分别设置在主壳体(5)上，超临界水出口(17)设置在后壳体(8)上。4.根据权利要求2所述的超临界流体换热用复合管壳式换热器，其特征在于，主壳体(5)的长度大于前壳体(3)和后壳体(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，欧国标，葛志伟，金辉，陈渝楠，程珂，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：