БЛОК ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Полезная модель относится к теплообменным аппаратам, в частности к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам с неподвижными трубными решетками горизонтального типа. Она может быть использована в газовой промышленности, в частности для процессов теплообмена в системе «газ-газ», при подготовке газа из газовых и газоконденсатных залежей, в составе технологического оборудования установки комплексной подготовки газа.
Известен кожухотрубчатый теплообменный аппарат с неподвижными трубными решетками (Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. Учебник для вузов / Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, стр. 567). Кожухотрубчатый теплообменник включает цилиндрический кожух, трубный пучок, крышки, штуцеры для теплообменивающихся сред, опору.
Теплообменники могут быть собраны в блоки, состоящие из нескольких горизонтальных аппаратов (теплообменных секций). Количество теплообменников в блоке и габаритные размеры принимают по суммарной площади поверхности теплообмена.
Известен блок теплообменников (Краткий справочник по теплообменным аппаратам. / Григорьев В.А., Колач Т.А., Соколовский B.C., Темкин P.M. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962, стр. 99, рис. 3-5). Блок теплообменников содержит четыре горизонтальных теплообменника, расположенных по вертикали, установленных на опорах, при этом теплообменники жестко соединены между собой вертикально расположенными патрубками перетока рабочей среды для трубного и межтрубного пространства.
Недостатком известного устройства является большой габаритный размер по высоте блока теплообменников, вследствие выполнения однорядного вертикального расположения теплообменников, что приводит к сложности монтажа, неудобству технического обслуживания при эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности является блок теплообменников, выпускаемый Экспериментальным заводом ООО «ТюменНИИгипрогаз» [tyumenniigiprogas.gazprom.ru/about/working/production/vypuskaemoe-oborudovanie/teploobmenniki/teploobmenniki-gaz-gaz-gaz-zhi/]. Блок теплообменников содержит четыре горизонтальных теплообменника расположенных по вертикали, установленных на опорах, при этом теплообменники жестко соединены между собой вертикально расположенными патрубками перетока рабочей среды для трубного и межтрубного пространства.
Недостатком известного устройства является большой габаритный размер по высоте блока теплообменников, вследствие выполнения однорядного вертикального расположения теплообменников, что приводит к сложностям монтажа и транспортировки блока до места эксплуатации, неудобству технического обслуживания.
Задачей полезной модели является разработка конструкции блока теплообменников обеспечивающая удобство транспортировки от завода-изготовителя до места эксплуатации, упрощение монтажа, а также удобство контроля технического состояния блока в течение установленного срока службы, без снижения эффективности теплообмена в процессе эксплуатации.
Технический результат заявляемой полезной модели - обеспечение эффективности теплообмена в течение установленного срока службы, при уменьшении габаритных размеров по высоте блока.
Технический результат достигается тем, что блок теплообменников содержит два горизонтальных теплообменника, расположенных друг над другом, установленных на опорах и соединенных между собой патрубками перетока рабочей среды для трубного и межтрубного пространства, образующие единую конструкцию, при этом каждый горизонтальный теплообменник выполнен в виде двух параллельных теплообменных секций, расположенных по горизонтали, причем теплообменные секции жестко соединены между собой горизонтальными патрубками перетока рабочей среды для трубного и межтрубного пространства.
На фиг. 1 показан общий вид блока теплообменников.
На фиг. 2 - вид сбоку.
На фиг. 3 - вид А фиг. 2, показано расположение штуцеров входа и выхода нагреваемой и охлаждаемой среды и направление движения нагреваемого газа (НГ) и охлаждаемого газа (ОГ).
Блок теплообменников (фиг. 1) содержит два горизонтальных теплообменника 1 и 2, расположенных друг над другом, установленных на опорах 3 и соединенных между собой патрубком перетока рабочей среды для трубного пространства 4 и патрубком перетока рабочей среды для межтрубного пространства 5, образующие единую конструкцию. Каждый горизонтальный теплообменник (верхний и нижний) 1 и 2 состоит из двух параллельных теплообменных секций 6 и 7 (фиг. 2), расположенных по горизонтали, причем теплообменные секции 6 и 7 жестко соединены между собой горизонтальными патрубками перетока рабочей среды для трубного пространства 8 (на фиг. 2 не показано) и горизонтальными патрубками перетока рабочей среды для межтрубного пространства 9. При этом каждая теплообменная секция 6 и 7 содержит цилиндрический кожух 10 (фиг. 1), внутри которого расположен трубный пучок 11, образующий трубное и межтрубное пространство. Цилиндрический кожух 10 снабжен фланцами 12, на которых жестко установлены торцевые крышки 13 при помощи шпилечных соединений (не показано). В нижней части цилиндрического кожуха 10 теплообменной секции 6 теплообменника 1 (фиг. 3) размещены штуцер входа охлаждаемой среды 14 и штуцер выхода нагреваемой среды 15. В нижней части цилиндрического кожуха 10 теплообменной секции 6 теплообменника 2 размещены штуцер входа нагреваемой среды 16 и штуцер выхода охлаждаемой среды 17.
Трубный пучок 11 включает в себя теплообменные трубы, трубные решетки, в которых жестко закреплены концы теплообменных труб, поперечные перегородки.
Блок теплообменников «газ-газ» работает следующим образом.
Охлаждаемый газ по штуцеру входа охлаждаемой среды 14 входит в теплообменную секцию 6 теплообменника 1, пройдя по межтрубному пространству, попадает по горизонтальному патрубку перетока рабочей среды для межтрубного пространства 9 в теплообменную секцию 7 теплообменника 1, где проходит по межтрубному пространству и выходит из него по патрубку перетока рабочей среды для межтрубного пространства 5 и попадает в теплообменную секцию 7 теплообменника 2, проходит по межтрубному пространству, затем по горизонтальному патрубку перетока рабочей среды для межтрубного пространства 9 попадает в теплообменную секцию 6 теплообменника 2, проходит по межтрубному пространству и выходит через штуцер выхода охлаждаемой среды 17. Одновременно нагреваемый газ движется противотоком по отношению к охлаждаемому газу. По штуцеру входа нагреваемой среды 16 нагреваемый газ поступает в теплообменную секцию 6 теплообменника 2 проходит по теплообменным трубам трубного пучка 11 и попадает через горизонтальный патрубок перетока рабочей среды для трубного пространства 8 в теплообменную секцию 7 теплообменника 2, где пройдя по теплообменным трубам трубного пучка 11 выходит по патрубку перетока рабочей среды для трубного пространства 4 и попадает в трубное пространство теплообменной секции 7 теплообменника 1, где пройдя по теплообменным трубам трубного пучка 11 попадает в трубное пространство теплообменной секции 6 теплообменника 1 через горизонтальный патрубок перетока рабочей среды для трубного пространства 8, после чего, пройдя по теплообменным трубам трубного пучка 11 выходит из теплообменника 1 через штуцер выхода нагреваемой среды 15. Теплообменники 1 и 2 соединены последовательно, в результате достигается необходимая скорость потока газа, обеспечивающая заданную мощность теплообмена. Жидкость, конденсирующаяся при охлаждении газа не задерживается в межтрубном пространстве (сокращая, таким образом, площадь теплообмена и, следовательно, эффективность работы блока теплообменников), а уносится с током рабочей среды.
Таким образом, предлагаемая компоновка исключает образование в межтрубном пространстве трубного пучка 11 застойных зон, в которых скапливается жидкость, конденсирующаяся при охлаждении газа, что обеспечивает заданную площадь теплообмена в течение установленного срока службы.
2
Габаритный размер по высоте блока теплообменников уменьшается в два раза, по сравнению с известным устройством, которое выполнено с аналогичным диаметром цилиндрического кожуха и аналогичной суммарной площадью теплообмена. Например, блок теплообменников реализован по предлагаемому решению, в котором теплообменные секции выполнены с диаметром цилиндрического кожуха 426 мм, суммарная площадь теплообмена 484 м, при этом габаритная высота блока составляет 1,9 м, а при известном исполнении блока теплообменников, которое выполнено с аналогичным диаметром цилиндрического кожуха и аналогичной суммарной площадью теплообмена, габаритный размер блока составляет 3,8 м. Возможно выполнение блока теплообменников по предлагаемому решению с другими размерами диаметра цилиндрического кожуха и другими параметрами суммарной площади теплообмена.
Повышается удобство транспортировки блока теплообменников от завода-изготовителя до места эксплуатации, так как устройство имеет низкий центр тяжести и отвечает всем требованиям к перевозке транспортными средствами, что достигается за счет предложенной компоновки с уменьшенным габаритным размером по высоте блока. Упрощаются условия для монтажа при сборке блока на заводе-изготовителе, а также монтажа на месте эксплуатации устройства, так как не требуется специальная монтажная площадка. На месте эксплуатации производится только обвязка технологическими трубопроводами и установка приборов согласно комплекта поставки. Выполнение блока теплообменников с уменьшенным габаритным размером по высоте облегчает техническое обслуживание, которое заключается в периодическом контроле технического состояния блока в течение установленного срока службы.
Заявленная полезная модель за счет предложенной компоновки блока теплообменников обеспечивает эффективную работу устройства в течение установленного срока службы.