КОЖУХОТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплообменных процессов, в частности к теплообменникам «газ-жидкость», и может быть использована для подогрева газа перед редуцированием с целью исключения гидратообразования в составе технологического оборудования газораспределительных станций, блоков подготовки топливного газа.
Известен кожухотрубчатый теплообменник с U-образными патрубками, принятый за прототип (Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. Учебник для вузов. М, ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, стр.571. Авт.: А.И.Скобло, Ю.К.Молоканов, А.И.Владимиров, В.А.Щелкунов). Теплообменник включает распределительную камеру с патрубками, трубную решетку, кожух с патрубками, трубный пучок, сегментные перегородки, опору.
Недостатком теплообменника является недостаточная надежность и высокая металлоемкость.
Технический результат заявленной полученной модели - повышение надежности.
Поставленный технический результат достигается тем, что кожухотрубчатый теплообменник содержит кожух с трубным пучком, внутреннее пространство которого разделено сегментными поперечными перегородками, трубную решетку, жестко соединенную с трубным пучком, распределительную камеру, соединенную с кожухом, снабженную патрубками входа и выхода газа, оснащенные запорной арматурой и систему защиты от внештатных ситуаций, кожух снабжен в верхней части патрубком входа теплоносителя, патрубком аварийного сброса давления, штуцером, а в нижней части кожуха - патрубком выхода теплоносителя, система защиты от внештатных ситуаций включает в себя блок управления, автоматические отсекающие устройства, оснащенные электро- или пневмоприводами, размещенные на патрубках входа и выхода теплоносителя, соединенные электрическими сигналами с блоком управления, датчик контроля давления в межтрубном пространстве теплообменника, установленный в штуцере, соединенный электрическими сигналами с блоком управления и предохранительно-сбросный клапан, установленный на патрубке аварийного сброса давления, причем автоматические отсекающие устройства настроены на давление срабатывания, превышающее рабочее давление теплоносителя поступающего с теплосети на пять - десять процентов, а предохранительно-сбросный клапан настроен на давление срабатывания, превышающее рабочее давление теплоносителя поступающего с теплосети на десять - пятнадцать процентов.
На фиг. показан общий вид кожухотрубчатого теплообменника.
Кожухотрубчатый теплообменник содержит кожух 1, трубный пучок 2, трубную решетку 3, распределительную камеру 4. Внутреннее пространство кожуха 1 разделено сегментными поперечными перегородками 5. Трубный пучок 2 жестко соединен с трубной решеткой 3. Распределительная камера 4 снабжена патрубком входа 6 и выхода 7 газа, на которых установлена запорная арматура 8. Кожух 1 снабжен в верхней части патрубком входа теплоносителя 9, патрубком аварийного сброса 10, штуцером 11, в нижней части патрубком выхода теплоносителя 12. Кожухотрубчатый теплообменник оснащен системой защиты от внештатных ситуаций. Система защиты от внештатных ситуаций включает в себя блок управления 13, автоматические отсекающие устройства, оснащенные электро- или пневматическими приводами 14, размещенные на патрубках входа 9 и выхода 12 теплоносителя, датчик контроля давления в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника 15, установленный в штуцере 11 и предохранительно-сбросной клапан 16, установленый на патрубке аварийного сброса давления 10. Автоматические отсекающие устройства, оснащенные электро- или пневматическими приводами 14 и датчик контроля давления в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника 15 электрическими сигналами соединены с блоком управления 13.
Перед запуском в эксплуатацию кожухотрубчатого теплообменника предварительно настраивают соответствующие «уставки» в блоке управления 13 на срабатывание автоматических отсекающих устройств, оснащенных электро- или пневматическими приводами 14, руководствуясь условиями эксплуатации в зависимости от давления газа и рабочего давления теплоносителя, исходя из условия, что давление срабатывания автоматических отсекающих устройств, оснащенных электро- или пневматическими приводами 14, должно превышать рабочее давление теплоносителя на пять-десять процентов. Подсоединяют электрическим сигналом к блоку управления 13 датчик контроля давления в межтрубном пространстве теплообменника 15, устанавливая тем самым обратную связь между давлением во внутренней полости кожуха 1 с блоком управления 13. Производят настройку предохранительно-сбросного клапана 16 на давление, превышающее десять-пятнадцать процентов рабочее давление теплоносителя. При этом, соблюдая условия, чтобы давление срабатывания предохранительно-сбросного клапана 16 превышало давление срабатывания автоматических отсекающих устройств, оснащенных электро- или пневматическими приводами 14.
Кожухотрубчатый теплообменник работает следующим образом.
Холодный газ поступает по патрубку входа газа 6 через запорную арматуру 8 в распределительную камеру 4. Затем через трубную решетку 3, трубчатый пучок 2 нагретый газ поступает в распределительную камеру 4 и по патрубку выхода газа 7 через запорную арматуру 8 подается на редуцирование. Теплоноситель из теплосети через патрубок входа теплоносителя 9 через автоматические отсекающие устройства, оснащенные электро- или пневматическими приводами 14, поступает вовнутрь кожуха 1, далее перемещается внутри его со сменой направления при контакте с сегментными поперечными перегородками 5, и через патрубок выхода теплоносителя 12 через автоматические отсекающие устройства, оснащенные электро- или пневматическими приводами 14, подается в обратную линию теплосети. При этом давление теплоносителя в межтрубном пространстве между кожухом 1 и трубным пучком 2 постоянно замеряется датчиком контроля в межтрубном пространстве 15. В случае возникновения аварийной ситуации, связанной, например, с прорывом газа в межтрубное пространство кожухотрубчатого теплообменника происходит увеличение давления внутри кожуха 1. При превышении давления теплоносителя внутри кожуха 1 на пять-десять процентов по сравнению с давлением теплоносителя в теплосети автоматические отсекающие устройства, оснащенные электро- или пневматическими приводами 14, по команде с блока управления 13 срабатывают «на закрытие» и отсекают теплосеть, предотвращая попадание газа в трубопроводы теплоносителя. При дальнейшем росте давления внутри кожуха 1, и превышения его значения на десять-пятнадцать процентов, по сравнению с давлением теплоносителя в теплосети, возникает опасность разрушения стенок кожуха 1, тогда срабатывает сбросной клапан 16 и происходит сброс давления.
Теплообменник кожухотрубчатый может быть и горизонтального типа, а так же оснащен автоматическими отсекающими устройствами прямого действия.
Конструкция заявляемого кожухотрубчатого теплообменника предусматривает снижение металлоемкости по сравнению с известным, так как позволяет изготавливать кожух с толщиной стенок, рассчитанных на давление теплосети.