热交换器元件及其应用的制作方法

本发明涉及一种带有热交换器的流化床，该热交换器包括流化床壁，其中热交换器包括至少一个热交换器元件，热交换器元件进一步包括水平入口、水平出口、垂直的热交换管、水平的下部收集器，其中，垂直的热交换管在其下端与下部收集器相连，下部收集器与出口相连；水平的上部分配器，其中，垂直的热交换管在其上端与上部分配器相连，上部分配器与入口相连。本发明还涉及根据本发明的热交换器元件的应用。

背景技术：

1、事实证明，各种热交换器特别适合在流化床中使用，例如水平盘管热交换器、板式热交换器和带垂直管的热交换器。例如，带垂直管的热交换器的特点是易于接近和清洁，尤其是在使用蒸汽作为热交换介质时。蒸汽通过热交换器的入口进入热交换器的顶部，蒸汽和冷凝水的混合物通过热交换器底部的出口排出。通常情况下，热交换器放置在流化床中，其中入口和出口穿过流化床壁。例如，at 405 685b的图1显示了一个带有垂直管道的热交换器。现有技术的热交换器可以在重力方向上有效地输送冷凝水，但由于强度方面的考虑和应力负荷，高度有限。如果采用其他设计，如水平盘管热交换器，或将热交换器的垂直管悬挂起来，就可以达到更高的总高度。例如，de 32 33 959a1的图1就显示了这种悬挂式布置。

2、wo 2012 163 961公开了一种带有蒸汽锅炉的蒸汽发生器，该蒸汽锅炉具有立管。蒸汽锅炉包括一个热交换器，其中通过热交换器下部的供给水装置向热交换器供应供给水。供给水在热交换器的管道中上升，并加入顶部的立管中。在与立管相连的连接管的底部还布置有排水阀，可用于排空系统中的水。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种热交换器或热交换器元件，这种热交换器或热交换器元件在重力方向上具有有利的冷凝水输送性能或有利的排水性能，但高度不受限制。

2、根据本发明，这是通过在入口和上部分配器之间布置垂直立管实现的，其中立管连接入口和上部分配器，并且其中，立管被构造成使得入口被布置成离出口比离上部分配器更近，其中入口和出口穿过流化床壁，并且立管、上部分配器、下部收集器和垂直热交换器管布置在流化床壁内。在此，出口、下部收集器和热交换器管的下端被布置在入口、上部分配器和热交换器管上端的下方。热交换介质(如蒸汽)可以通过入口被供应至热交换器元件，其中热交换介质可以通过立管被供应至上部分配器。通过立管进行的热交换相对来说可以忽略不计，因为与大量的热交换器管相比，立管的表面积可以忽略不计。热交换介质从上部分配器分配到热交换器管，并通过热交换器管向下流动。出现的任何冷凝水或冷凝物都会有利地在重力作用下被向下输送至下部收集器，这有利于降低热交换器元件中出现的压力损失。热交换介质或可能的冷凝水从出口排出。由于出口和入口通常穿过热交换器元件周围的壁，而立管可使出口和入口彼此靠得更近，即，特别地，入口离出口比离上部分配器更近，因此可有效减少热交换器元件上的应力负荷。由于周围的壁和热交换器元件的热应变不同，入口和出口之间的距离对应力负荷尤为重要。因此，与现有技术相比，本发明的热交换器元件可以实现更高的高度。总之，本发明可综合实现热交换器元件上的有利的压力损失或排水性能以及有利的应力负荷。

3、有利的是，热交换元件的下部收集器和上部分配器被构造成管。管式设计特别容易实现，而且成本低廉。有利的是，下部收集器和上部分配器水平布置，这就产生的压力损失而言是有利，尤其是在发生冷凝的情况下。

4、此外，优选地，在上部分配器和垂直的热交换管的连接区域中施加有加强元件，例如u形套管或帽盖，以防止磨损。上部分配器和垂直的热交换管之间的连接可通过焊接等方式实现。在敏感的连接区域使用加强元件可以保护该区域免受磨损。

5、热交换器元件的上部分配器的水力直径与所述热交换器管中的一根的水力直径之比优选小于2.5，优选小于1.5。如果多个热交换器元件组合成一个热交换器，为了获得具有尽可能高的填料密度的热交换器，重要的是，单个热交换器元件必须具有足够细的尺寸。上部分配器的有利的尺寸设计可以实现这一点，其中水力直径被形成为通流截面和该通流截面的周长的商。

6、一种有利的设计特点是，在上部分配器和垂直热交换器管之间设置用于影响通过热交换器管的流量的流量控制元件，如节流阀、孔板、阀门、挡板等。热交换介质通过上部分配器供应给热交换器管，其中热交换介质的分布与上部分配器中的压力分布一致。为了实现尽可能均匀并由此最佳分配到各个热交换器管，优选在上部分配器和热交换器管之间安装流量控制元件，这对局部压力或流量具有均衡作用。

7、根据本发明，至少一个热交换器元件构成用于流化床干燥器的热交换器，其中特别优选也可以是两个或更多热交换器元件构成热交换器。热交换器元件可以被布置成相互平行的。特别是在流化床应用中，这样可以使热交换器上的污垢少于具有水平盘管的热交换器的情况。

8、本发明包括带流化床壁的流化床和带热交换器元件的热交换器，其中入口和出口穿过流化床壁，垂直热交换器管垂直布置，即竖直布置，立管、上部分配器、下部收集器和垂直热交换器管布置在流化床壁内。本发明的效果来自于入口和出口穿过壁的路线以及流化床中立管的布置，其中立管连接入口和上部分配器，立管的设计使入口离出口比离上部分配器更近。

9、本发明还涉及热交换器在以蒸汽为热交换介质的流化床中的应用。特别是在使用冷凝介质(如蒸汽)时，本发明的热交换器具有低的压力损失和最优的排水性能等优点。

技术特征：

1.一种带有热交换器的流化床，该流化床包括流化床壁，其中，所述热交换器包括至少一个热交换器元件(1)，并且所述热交换器元件(1)进一步包括水平的入口(2)、水平的出口(3)、垂直的热交换器管(4)、水平的下部收集器(5)，其中，垂直的所述热交换器管(4)在其下端与所述下部收集器(5)相连，并且所述下部收集器(5)与所述出口(3)相连；所述热交换器元件(1)进一步包括水平的上部分配器(6)，其中，垂直的所述热交换器管(4)在其上端与所述上部分配器(6)相连，并且所述上部分配器(6)与所述入口(2)相连，

2.根据权利要求1所述的流化床，其中，所述下部收集器(5)和所述上部分配器(6)被构造为水平的管(5、6)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的流化床，其中，在所述上部分配器(6)和垂直的所述热交换器管(4)的连接区域安装了用于防止磨损的加强元件，例如u形帽盖。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流化床，其中，所述上部分配器(6)的水力直径与所述热交换器管(4)中的一根热交换器管的水力直径之比小于2.5，优选小于1.5。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流化床，其中，在所述上部分配器(6)和垂直的所述热交换器管(4)之间布置有用于影响流经热交换器管(4)的流量的流量控制元件，例如节流阀、孔板等。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流化床，其中，所述热交换器元件(1)被彼此平行地布置。

7.一种以蒸汽为热交换介质的热交换器在根据权利要求1至6中任一项的流化床中的应用。

技术总结本发明涉及一种热交换器元件(1)，包括入口(2)、出口(3)、垂直热交换器管(4)、下部收集器(5)和上部分配器(6)。其特征在于，在入口(2)和上部分配器(6)之间布置了垂直的立管(7)。这样可以在应用中最大限度地减少热交换器元件(1)内的热应力。技术研发人员：克劳斯·施坦克受保护的技术使用者：安德里茨技术资产管理有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11