阅读说明：本技术 一种带肋片热管及带肋片热管式外取热器 (Heat pipe with fins and heat pipe type external heat collector with fins ) 是由 杨宏伟 于 2019-02-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带肋片式热管和一种带肋片热管式外取热器,包括一个垂直设置的圆筒形壳体,其特征在于：所述圆筒形壳体的顶部设有汽水分离器,所述汽水分离器和取热器壳体通过盲法兰连接；在圆筒形壳体内垂直设置有带肋片热管式取热管。所述肋片为通长肋片,相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置。采用本发明具有以下优点：解决了一个取热单元泄露影响外取热器运行、破坏相邻取热元件的问题；简化了取热系统；强化了传热,以显著降低的材料耗量取得相同的取热效果。大幅降低了工程投资。(The invention discloses a finned heat pipe and a finned heat pipe type external heat collector, which comprise a vertically arranged cylindrical shell, and are characterized in that: the top of the cylindrical shell is provided with a steam-water separator, and the steam-water separator is connected with the heat collector shell through a blind flange; a heat pipe type heat-taking pipe with fins is vertically arranged in the cylindrical shell. The fins are all long fins, and two ends of two adjacent fins are arranged in a staggered mode in the axial direction of the base pipe. The invention has the following advantages: the problems that the operation of an external heat collector is influenced and adjacent heat collecting elements are damaged due to the leakage of one heat collecting unit are solved; the heat taking system is simplified; the heat transfer is enhanced, and the same heat extraction effect is achieved with obviously reduced material consumption. Greatly reducing the engineering investment.)

一种带肋片热管及带肋片热管式外取热器

技术领域

本发明属于热交换技术领域，具体涉及一种肋片热管式外取热器。

背景技术

在石油化工行业催化裂化装置中，催化剂在反应器和再生器之间循环；失活的催化剂在再生器中烧焦再生，再生后的催化剂循环回反应器。典型的如重油催化裂化装置。催化剂在再生器中的烧焦反应要放出大量的热量，当该热量超过了催化反应所需要的热量时，就需要设置外取热器来吸收这部分过剩的热量，保证工艺操作的平稳进行。同时，外取热器也利用这部分过剩热量发生蒸汽，设置外取热蒸汽发生系统成为催化裂化装置中的一项重要节能措施。外取热器由于取热量大、操作灵便，在工业上的应用十分广泛。

现有的外取热器有多种型式，但都是水管式换热器。中国专利 ZL201220342676.5公开了一种翅片管外取热器，它包括一个垂直设置的圆筒形壳体，壳体内垂直设置有多根套管式取热管。每一根套管式取热管为封闭式结构，主要由给水管和绕给水管的外表面设置的汽水混合物套管组成。每根套管式取热管是一个独立的传热元件，构成一个具有独立的水-汽回路的传热单元。这种套管式取热管以及采用这种套管式取热管的外取热器虽然形式上一个单元的套管式取热管出了问题，可以通过关闭本取热单元上升管和下降管的阀门切除本取热单元，但仍然无法避免高压水的泄漏。存在的主要问题是：高压水泄露总是各方关注的重点。由于管内水压高于再生气压力，假如一个取热管泄露，首先会影响再生器内压力，其次如果处置时间稍长，一个管的泄漏点出水冲击相邻取热单元，从而会导致周围管道泄露，再其次上升管道和下降管道数量众多，布置困难，检修困难，投资较大，增加操作危险和工作量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带肋片热管及外取热器，以解决现有技术中外取热器取热单元泄漏造成的种种问题，并强化传热，以节省材料消耗，降低工程投资；免除操作工作量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种带肋片式热管，由热管和设于热管蒸发段外表面上、与热管蒸发段的外表面相垂直并纵向设置的肋片组成，其特征在于：所述肋片为通长肋片，即每片肋片的总长度均与热管蒸发段的长度基本相同，两端为低肋片，高度h为18～24毫米，中间部分为高肋片，高度H为15～300毫米，相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述低肋片的长度 M为300～400毫米。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述相邻两个肋片之间的距离(指焊接在热管上的两条焊缝之间距离)为15～20毫米，所述肋片的厚度为5～30毫米。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述肋片横截面为矩形、等腰三角形或双曲线型。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述肋片横截面为矩形时，矩形长H为15～300mm，宽W为5～30mm。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述肋片横截面为等腰三角形时，等腰三角形底边尺寸为5～30mm，底边上的高为15～300mm。

本发明一种带肋片热管，其进一步特征在于：所述肋片横截面为双曲线型，所述双曲线肋片的最小厚度t为5～30mm，底端厚度T为 30～100mm，高度为20～300mm。

本发明还提供一种采用上述带肋片热管的外取热器，具体为：

一种带肋片热管式外取热器，包括一个垂直设置的圆筒形壳体，其特征在于：所述圆筒形壳体的顶部设有汽水分离器，所述汽水分离器和取热器壳体通过盲法兰连接；在圆筒形壳体内垂直设置有带肋片热管式取热管，外取热器的取热单元为带肋片热管式取热管，所述带肋片热管式取热管一端为带有肋片的蒸发段，蒸发段通过限位管***导向支架的限位孔内；所述带肋片热管式取热管另一端依次为不带肋片的绝热段和冷凝段,绝热段固定在立式汽水分离器的盲法兰上，冷凝段伸入汽水分离器内,热管的冷凝段和蒸发段位于热管两端，绝热段位于中间。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述汽水分离器又称汽包，位于外取热器顶端，为立式结构。所述汽水分离器外形是立式圆柱体，上部为封头，下部为盲法兰，封头、圆柱体、盲法兰构成一个封闭的腔体，腔体内的汽水分离原件由钢丝网(也称破沫网)、缝隙挡板、水下孔板等汽水分离原件组成，可以满足锅炉中压及以下压力等级蒸汽品质要求，如果蒸汽侧操作压力为次高压及以上，可以增加外置式汽水分离原件。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：在所述圆筒形壳体内垂直设置有至少一根带肋片热管式取热管。所述取热管的蒸发段封头设限位管，所述取热管的下方设有导向支架。每根带肋片热管式取热管的带肋片端通过限位管***导向支架的限位孔内，由导向支架限位，可自由伸缩。绝热段和冷凝段为不带肋片的光管端，绝热段固定在立式汽水分离器的盲法兰上，冷凝段伸入汽水分离器内。所述带肋片热管式取热管的带肋片段位于外取热器的这样一个横截面以下：该横截面是在外取热器使用状态下，催化剂进口管外径与外取热器筒体外径最下方交点所在平面。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述带肋片热管式取热管距圆筒形壳体器壁的净距离(指距器壁最近的肋片顶端)为30～500mm；相邻两根带肋片热管式取热管之间的距离(指最近的两个肋片顶端)为30～500mm。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：带肋片热管式取热管所述肋片为通长肋片，肋片两端为低肋片，高度h为 18～24毫米，中间部分为高肋片，高度H为15～300毫米，相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述低肋片的长度M为300～400毫米。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述肋片管中相邻两个肋片两端的错开长度b为50～100毫米。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述肋片热管中相邻两个肋片之间的距离(指焊接在热管上的两条焊缝之间距离)为15～20毫米，所述肋片的厚度为5～30毫米。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述肋片横截面为矩形、等腰三角形或双曲线型。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述肋片横截面为矩形时，矩形长为15～300mm，宽为5～30mm。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述肋片横截面为等腰三角形时，等腰三角形底边尺寸为5～30mm，底边上的高为15～300mmmm。

本发明一种带肋片热管式外取热器，其进一步特征在于：所述肋片横截面为双曲线型，所述双曲线肋片的最小厚度t为5～30mm，底端厚度T为30～100mm，高度为20～300mm。

本发明一种带肋片热管式外取热器，主体由带肋片热管式取热管、外取热壳体和立式汽水分离器(汽包)组成。用于取出高温催化剂热量，常用于石油化工行业的催化裂化装置再生器，HCC(重油直接裂解制烯烃)和煤化工的MTO装置等。基本取热单元为热管，带肋片热管式取热管固定在立式汽水分离器的盲法兰上，热管式取热管的冷凝端(不带肋片端)位于立式汽水分离器内，蒸发端(带肋片端) 位于外取热壳体的催化剂侧，催化剂进口管的下方。一根或多根取热热管、外取热壳体及立式汽水分离器共同构成带肋片热管式外取热器。

本发明采用热管作为取热单元，热管所取热量直接传输给立式汽水分离器内的饱和水，省去了现行套管式外取热器大量的上升管和下降管及其大口径高中压阀门，使外取热器框架降低10米左右，从而大幅降低了投资；同时即使一根热管发生泄露，由于水汽和催化剂侧相互隔离，对再生器和相邻热管无任何影响，不需要人工干预，也对整台外取热器的运行无影响，只需检修时更换失效的热管即可。

本发明所述带肋片热管式取热器主要用于石油化工行业的催化裂化装置的再生器，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置再生器，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃) 装置；还可以应用于具有相似要求的其它粉状高温物料热传递场所。

本发明的带肋片热管外取热器与现有技术相比，具有如下的有益效果：

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.解决了一个取热单元泄露影响外取热器运行、破坏相邻取热元件的问题，没有操作工作量；

2.简化了取热系统，去掉了套管式外取热器数量众多的上升管和下降管及其管道上的大口径高压阀门，降低了外取热框架10米左右；强化了传热，以显著降低的材料耗量取得相同的取热效果。

3.大幅降低了工程投资。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1为本发明一种带肋片热管的肋片部分结构示意图；

图2为本发明一种带肋片热管的肋片放大示意图；

图3为本发明一种带肋片热管A-A横截面矩形示意图；

图4为本发明一种带肋片热管A-A横截面三角形示意图；

图5为本发明一种带肋片热管A-A横截面双曲线形示意图；

图6为本发明一种带肋片热管式取热管的示意图；

图7为本发明一种带肋片热管式外取热器的结构示意图；

图8为本发明图7的A-A剖面示意图。

其中所示附图标记为：1-肋片式热管取热管，11-肋片，111-低肋片，112-高肋片，121-冷凝段，131-绝热段，141-蒸发段，15-

限位管，201-立式汽水分离器，202-外取热器壳体，203-盲法兰，

3-脱气口，4-催化剂入口，5-催化剂出口，6-导向支架，7-流化风布风器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参见图1和图2，本发明的带肋片热管，由基管1和设于基管外表面上、与基管的外表面相垂直并纵向设置的横截面为矩形、三角形或双曲线型肋片11组成，图3、图4和图5分别是横截面为矩形、三角形或双曲线型肋片的横截面示意图。肋片11焊接于基管1的外表面上。肋片11纵向设置，是指其长度方向沿基管1轴心线的方向设置。肋片11为通长肋片，即每片肋片的总长度均与肋片管的长度基本相同，两端为低肋片111，高度h为18～24毫米，长度M为300～ 400毫米，中间部分为高肋片112，高度H为15～300毫米，相邻两个肋片两端在基管的轴向上错开布置，错开长度b为50～100毫米，肋片厚度为5～30毫米。

本发明肋片管上肋片11的个数以及肋片11的总长度，按传热需要进行计算而确定。肋片管采用常用的材料和方法进行制造。

附图6为采用本发明带肋片热管式取热管。整个肋片热管分为光管的冷凝段121、光管的绝热段131和带肋片的蒸发段141三部分，冷凝段121位于汽水分离器(汽包)201内，把热管内工质的热量传给汽水分离器(汽包)201内的水；绝热段固定在盲法兰203上，给热管定位；蒸发段141吸收热管外部介质的热量。

附图7和附图8是本发明的带肋片热管式外取热器(简称为外取热器)。它包括一个垂直设置的圆筒形壳体202，壳体202的顶部设有汽水分离器(汽包)201。壳体202内垂直设置多根带肋片热管式取热管1，带肋片热管式取热管1的下方设有导向支架6。带肋片热管式取热管1采用如图6所示型式。带肋片热管式取热管1至少在外取热器设置一根。每根带肋片热管式取热管1的绝热段131固定在盲法兰203上，另一端将限位管15***导向支架6的限位孔内，由导向支架6限位，可自由伸缩。壳体202上设有催化剂进口4、催化剂出口5和脱气口3，壳体202内的下部、导向支架6的下方设有流化风分布器7。壳体202的内壁有耐高温的隔热耐磨衬里。如附图7所示，每根带肋片热管式取热管1的蒸发段位于外取热器的这样一个横截面以下：该横截面是在外取热器使用状态下，催化剂进口管外径与外取热器筒体外径最下方交点所在平面。在该平面上方为光管段。带肋片热管式取热管距壳体202器壁的净距离S1(指距器壁最近的肋片顶端)为30～500mm；相邻两根带肋片热管式取热管之间的距离(指近的两个肋片顶端)S2为30～500mm。

带肋片热管式外取热器(202)和汽水分离器(汽包)(201)一体布置，两者通过盲法兰203连接，汽水分离器(汽包)(201)位于外取热器顶端，为立式结构。汽水分离器(汽包)201内的汽水分离原件由缝隙挡板、水下孔板和钢丝网(又称破沫网)组成，可以满足锅炉中压及以下压力等级蒸汽品质要求，如果蒸汽侧操作压力为次高压及以上，可以增加相应的外置式汽水分离原件。

附图7所示的外取热器用作催化裂化装置外取热器的操作过程如下：从催化裂化装置再生器来的高温催化剂从催化剂进口管4进入外取热器，在外取热器内形成一段密相催化剂床层。流化空气通过流化风分布器7进入催化剂床层，使催化剂处于流化状态，同时强化了高温催化剂对热管式肋片取热管1的放热作用。放热冷却后的催化剂通过催化剂出口管5排入催化裂化装置再生器，从而完成催化剂在外取热器中的冷却循环过程。流化催化剂中所夹带的烟气经脱气口3排回再生器中。由每根热管取热管把催化剂热量传给汽包内的水。高温催化剂从催化裂化装置再生器带出的过剩热量，就这样通过热管式取热管1被不断地取走。附图7所示的外取热器，主要是采用了如附图 6所示的各类带肋片热管式取热管1，而该带肋片热管式取热管1的肋片管段采用的是前述的带肋片热管。图7所示外取热器其余结构及其用于催化裂化装置的取热操作过程，与现有套管式肋片取热管的外取热器基本相同。

上文结合附图和具体实施方式对本发明进行了详细的说明。本发明附图1至附图8中，相同附图标记表示相同的技术特征。

本发明所述的外取热器，主要用于石油加工行业的催化裂化装置，以及与其工艺过程类似的其它催化裂化装置，例如MTO(甲醇转化制烯烃)装置、HCC(重油直接裂解制烯烃)装置；还可以应用于具有相似要求的其它热传递场所。本发明的带肋片热管可以作为独立的传热元件使用，例如用于与本发明外取热器工况类似的换热器中。而采用本发明肋片式热管，则可用于上述催化裂化装置的外取热器或内取热器中，或是用于类似工况的列管式锅炉上。