КОЖУХОТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

1. Кожухотрубный теплообменный аппарат (1), включающий:
внешний кожух (2), первый трубный пучок (3) и второй трубный пучок (4), проходящие коаксиально друг с другом, причем трубы первого трубного пучка (3) прямые, второй трубный пучок (4) расположен снаружи вокруг первого трубного пучка (3), и второй трубный пучок (4) включает U-образные трубы, содержащие прямые отводящие секции и прямые возвратные секции, проходящие параллельно трубам первого пучка (3);
первый внутренний кожух (5) и второй внутренний кожух (6), причем первый внутренний кожух (5) окружает первый трубный пучок (3) и расположен между первым трубным пучком (3) и вторым трубным пучком (4), второй внутренний кожух (6) окружает второй трубный пучок (4) и расположен между вторым трубным пучком (4) и внешним кожухом (2), и первый и второй трубные пучки (3, 4) формируют единое внутритрубное пространство аппарата, через которое может проходить текучая среда;
первые впускной и выпускной соединители для первой текучей среды, циркулирующей в межтрубном пространстве снаружи труб первого и второго трубных пучков, а также вторые впускной и выпускной соединители для второй текучей среды, циркулирующей во внутритрубном пространстве;
причем аппарат сконфигурирован так, что обеспечивается:
протекание первой текучей среды в межтрубном пространстве последовательно через первое пространство (24), окруженное первым внутренним кожухом (5), и через второе пространство (25), сформированное между первым внутренним кожухом (5) и вторым внутренним кожухом (6), и
протекание второй текучей среды во внутритрубном пространстве последовательно сначала через второй трубный пучок (4) и затем через первый трубный пучок (3).
2. Аппарат по п. 1, в котором по меньшей мере один из первого внутреннего кожуха (5) и второго внутреннего кожуха (6) содержит несколько продольных секций, соединенных с помощью разъемных соединителей.
3. Аппарат по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один из первого внутреннего кожуха и второго внутреннего кожуха взаимодействует конструктивно с по меньшей мере одним трубным пучком, опираясь на по меньшей мере одну разделительную перегородку этого трубного пучка.
4. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, имеющий впуск для первой текучей среды, сообщающийся с пространством, сформированным первым внутренним кожухом, внутри которого размещен первый трубный пучок, и первый внутренний кожух содержит проходы, обеспечивающие возможность распределения первой текучей среды в промежуточном пространстве между первым и вторым внутренними кожухами, причем второй трубный пучок размещен в этом промежуточном пространстве таким образом, что первая текучая среда обтекает последовательно первый трубный пучок и второй трубный пучок.
5. Аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором первый трубный пучок (3) и второй трубный пучок (4) выполнены с возможностью работы, соответственно, в качестве парогенератора и устройства предварительного нагрева второй текучей среды, и вторая текучая среда выходит из первого трубного пучка по меньшей мере частично превращенной в пар.
6. Аппарат по п. 5, содержащий группу камер для сбора и распределения второй текучей среды, расположенных таким образом, чтобы: распределять вторую текучую среду, поступающую в аппарат, во второй трубный пучок; собирать вторую текучую среду, выходящую из второго трубного пучка, и распределять ее в первый трубный пучок; собирать текучую среду, по меньшей мере частично превращенную в пар, выходящую из первого трубного пучка; отделять паровую фазу от жидкой фазы в указанной выходящей текучей среде; вновь вводить жидкую фазу во второй трубный пучок.
7. Аппарат по п. 6, в котором группа камер включает:
первую камеру (26), которая предназначена для приема второй текучей среды, поступающей в аппарат, и которая сообщается непосредственно с впускной стороной второго трубного пучка (4);
вторую камеру (31), которая предназначена для приема текучей среды, выходящей из второго трубного пучка и которая сообщается непосредственно с впускной стороной первого трубного пучка (3);
третью, промежуточную камеру (28), которая сообщается непосредственно с выпускной стороной первого трубного пучка, обеспечивая сбор потока, по меньшей мере частично превращенного в пар, из первого трубного пучка;
причем третья камера расположена под второй камерой, и вторая камера и третья камера разделены перегородкой (8) и сообщаются через вертикальную трубу (10), так что поток, выходящий из первого трубного пучка, проходит из третьей камеры (28) во вторую камеру (31) через эту вертикальную трубу.
8. Аппарат по п. 7, в котором вертикальная труба (10) имеет конец (101) внутри второй камеры (31), и этот конец (101) находится выше впускной стороны первого трубного пучка, так что вторая камера (31) способна работать в качестве гравитационного сепаратора жидкой фазы и паровой фазы, содержащихся в текучей среде, выходящей из первого трубного пучка.
9. Аппарат по п. 8, включающий первую трубную решетку (7) и вторую трубную решетку (8), причем третья, промежуточная камера (28) сформирована между двумя трубными решетками (7, 8), и вторая трубная решетка (8) формирует днище второй камеры (31).
10. Аппарат по п. 9, в котором трубы (20) первого трубного пучка (3) представляют собой байонетные трубы, каждая из которых содержит соответствующую отводящую трубу (201), прикрепленную ко второй трубной решетке (8), и соответствующую возвратную трубу (202), которая проходит коаксиально с отводящей трубой снаружи нее, причем возвратная труба прикреплена к первой трубной решетке (7), каждая байонетная труба имеет впускное отверстие (203) отводящей трубы (201), открывающееся во вторую камеру (31), и выпускное отверстие (204) возвратной трубы (202), открывающееся в третью, промежуточную камеру (28).
11. Аппарат по п. 9 или 10, в котором трубы второго трубного пучка представляют собой U-образные трубы, прикрепленные к внешней кольцевой зоне первой трубной решетки (7).
12. Аппарат по любому из пп. 7-11, который устанавливается вертикально, причем нижняя часть аппарата содержит два коаксиальных трубных пучка, а верхняя часть аппарата содержит вторую камеру, способную работать в качестве камеры-сборника пара.
13. Аппарат по п. 12, в котором обеспечивается свободная циркуляция между первым трубным пучком, промежуточной камерой, вертикальной трубой и второй камерой.
14. Способ модернизации химической установки, в частности установки синтеза аммиака, в котором:
установка, подлежащая модернизации, содержит устройство (104) предварительного нагрева воды и парогенератор (105), в которых в качестве источника тепла используется тепло технологического газа (101),
отличающийся тем, что осуществляют замену устройства предварительного нагрева и парогенератора одним новым аппаратом (1) по одному из предыдущих пунктов.
15. Способ по п. 14, включающий перенаправление технологического газа (101) к впуску (13) для горячего газа аппарата (1), и перенаправление потока воды, первоначально направляемого в устройство предварительного нагрева, к впуску (11) для воды аппарата (1).