板式换热器必备技术小知识.doc

首贴：瑞典WCR板换垫片 WCR公司是国际知名拼装式（PHE）板式换热器配件和售后服务的供应商，总部在美国，从1980年起，在美洲和欧洲为石油化工、机械工业、汽车工业、食品工业、电力、冶金、造船业、暖通、空调制冷行业提供专业的产品和服务。在美国、瑞典、德国、英国、墨西哥、比利时、荷兰、卢森堡、日本、菲利滨等十多个国家设有分公司，生产厂设在美国和瑞典，美国主要生产板片，瑞典生产垫片。WCR公司在板式热交换器领域拥有世界上先进的设计和生产技术，最全面的换热器专业知识，是（PHE）板式换热器配件生产和售后服务领域的技术领先者和第一流的供应商，能提供世界知名的十余个知名品牌的常用板式换热器的板片和垫片。因为WCR公司采用各公司公开专利的技术和先进的生产工艺，在保证品质的情况下，可为客户提供更经济和更细致的售后服务。WCR可提供配件的板换品牌Alfa-LavalSwep/TranterAPV/PasilacHisakaGEASchmidtSondexFischerArsopiDHPTaibongIwai, Isumi and more贵公司可能使用有几个品牌的板式换热器，其垫片可以在WCR东元公司全部买到。技术天地Technology Corner什么是换热器？换热器具体分为几类？换热器是指两种不同温度的流体进行热量交换的设备。换热器的作用可以是以热量交换为目的。即在确定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量;也可以是以回收热量为目的，用于余热利用;也可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。换热器的作用不同，其设计、选型、运行工况也各不相同。对换热器的基本要求是换热器要满足换热要求，即达到需求的换热量和热媒温度;换热器的热损失要少，换热效率要高;流动阻力要小;要有足够的机械强度，抗腐蚀和抗损坏能力要强，维护工作量要少;结构要合理，工作要安全可靠，即零部件之间因为温升而产生的热应力不会导致换热器破裂;要便于制造、安装和检修;经济上要合理，设奋全寿命期的总投资要少(总投资包括设备及附属装置初投资费用和运行维护管理费用);生活热水系统的换热器应易于清除水垢，以上要求常常相互制约，难于同时满定，因此应视具体情况，在换热器的选型和设计中有所侧重，满足工程对换热器的主要要求。因为换热器故障率较低，并且供暖为季节性负荷，有足够的检修时间，生活热水系统暂停供热也不会造成重大影响，所以可不设备用换热器。换热器台数的选择和单台能力的确定应适应热负荷的分期增长，并考虑供热的可靠性。换热器按照换热介质不同可分为水-水换热器和汽-水患热器；按照工作原理不同可分为间壁式、直接接触式、蓄热式和热管式换热器。表面式换热器 又称间壁式换热器。是指通过传热表面间接加热的换热器。由于表面式换热器冷热流体传热时被固体壁面所隔开，热流体和冷流体通过壁面进行热量传递，所以与直接接触式换热器相比，换热效率较低，常用在两种流体不容渗混的场合。主要有管式、容积式、板式、螺旋板式等形式。管式换热器 是指利用薄壁金属管的管壁换热的表面式换热器。计算时应考虑换热表面污垢的影响，传热系数计算时应考虑污垢修正系数。管壳式换热器 是指由圆筒形壳体和装配在壳体内的带有管板的管束所组成的管式换热器。结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。管壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、u彩管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等儿种类型。套管式换热器 是指由管子制成管套管等构件组成的管式换热器。板式换热器 是指不同温度的流体交错在多层紧密排列的薄壁金属板间流动换热的表面式换热器。主要由传热板片、固定盖板、活动盖板、定位螺栓及压紧螺栓组成，板片之间用垫片进行密封。由于板片表面的特殊结构，能使流体在低流速下发生强烈湍动，从而强化了传热过程。板式换热器结构紧凑，拆洗方便，传热系数高，适应性大，节省材料，但板片间流通截面狭窄，易形成水垢和沉积物，造成堵塞，密封垫片耐热性差时易渗漏。此种换热器常用于供暖系统。板式换热器计算时应考虑换热便面污垢的影响，传热系数计算时应考虑污垢修正系数。螺旋板式换热器 是指由两张平行金属板卷制两个螺旋通道组成的表面式换热器，两种流体分别在螺旋板两侧流动换热。螺旋板式换热器结构紧凑，传热系数一般高于管壳式换热器，与板式换热器相比，流通截面较宽，不易堵塞。其主要缺点是不能拆卸清洗。混合式换热器 又称直接接触式换热器。是指两种不同温度的流体直接接触进行热交换与质交换的换热。其传热效率较高，主要有淋水式和喷管式换热器等。淋水式换热器 是指水通过若干级淋水盘上的细孔呈分散状态流下与蒸汽直接接触的混合式换热器。主要由壳体和淋冰盘组成，被加热水由上部迸人，经淋水盘上筛孔分成细流流下，蒸汽由壳体上mU或下部迸人，与被加热水接触凝结放热，被加热后的热水从换热器下部送出。与表面式换热器相比，淋水式换热器换热效率高，在相同设计热负荷条件下，换热面积小，设备紧凑;但不能回收纯凝结水，所以应用时会增加热源水处理设备的容量，并需考虑利用系统多余凝水量的问题。此种换热器除了换热功能外，还兼有储水箱的作用 (可替代供暖系统的膨胀水箱)和定压作用 (可以利用壳体内的蒸汽压力对系统进行定压)。喷管式换热器 是指被加热水流过喷管时，与从喷管管壁上许多斜向小孔喷进来的蒸汽直接接触的混合是换热器。主要由外壳、喷嘴、泄水栓、网盖和填料组成。被加热水通过拉伐尔管形喷管时，蒸汽从喷管外侧由喷管管壁小孔喷入水中，两者在高速流动中很快地混合，将水加热。喷管式换热器体积小，制造简单，安装方便，调节灵敏加热温差大，运行平稳，但换热量不大，一般只用于热水供应和小型热水供暖系统上，用于供暖系统时，多设置在循环水泵的出水口侧。汽-水换热器 是指加热介质为蒸汽、被加热介质为谁的换热器。水-水换热器 是指加热介质与被加热介质都是水的换热器。容积式换热器 是指被加热水流通截面大、水流速度低，除了换热外还有储存热水作用的换热器。主要由壳体和并联在一起的u形弯管管束组成，蒸汽或热水自管内流过，其壳体的大小根据储水容量确定。计算时应考虑换热表面污垢的影响，传热系数计算时按考虑水垢热阻的方法进行。主要特点是兼起储水箱作用。易于清除水垢，但传热系数比管壳式换热器低得多，主要用于热水供应系统。快速换热器 是指加热介质与被加热介质都以较高的流速流动，以求得强烈热交换的换热器。热效率高，结构紧凑，占地面积小，但水头损失大，不能储存热水供调节使用。若用水不均匀或热介质压力不稳定时，水温不易调节;给水水质差时，换热器结垢严重，不易清洗。常用于热水供应系统。热管式换热器 是指利用热管原理实现热交换的换热器。有若干支热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内构成，中热管式换热器是指利用热管原理实现热交换的换热器。有若干支热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内构成，中隔板与热管加热段、冷却段及相应的壳体内腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道申横掠热管束连续流动实现传热。多用于余热回收工程。板壳式换热器发展现状及优越性目前,国内外各个炼油化工企业的新上装置及新改造装置的规模越来越大。而为了实现装置的大型化,就需要解决一些原有关键换热设备占地面积大、重量大、投资大及能耗高的缺点。而目前在炼油、化工行业中普遍使用的管壳式换热器已不能满足大型化装置的需要。板壳式换热器作为高效紧凑式换热器的一种,具有换热效率高、端部温差小、压降低、节省占地面积、节约工程及设备安装费用、节省装置操作费用等优点,适合炼油、化工等领域大型化生产装置的使用要求。本文就是围绕板壳式换热器的技术发展、结构特点、经济性能方面做了一些介绍,可作为板壳式换热器在生产管理和技术管理方面的参考。1板壳式换热器的发展历史与现状 1.1国内外板壳式换热器的发展欧美发达国家于20世纪80年代起开始竞相开发、研制各种型式的板壳式换热器。其中具有代表性的为法国公司,该公司于20世纪80年代首次在催化重整装置中用一台大型板壳式换热器替代传统的管壳式换热器组。20世纪90年代末期,公司又将大型板壳式换热器用于加氢装置。该公司的产品得到(美国联合油)的认证,其产品主要用于的催化重整、芳烃及加氢装置。而板壳式换热器在中国的起步比较晚。1999年兰州石油机械研究所研制成功大型板壳式换热器,该产品(专利号:98249056.9)具有国际先进水平、首创独特结构的全焊式板式换热器,并已在炼油厂重整装置,化肥厂水解解吸装置及集中供热换热站等场合得到应用。本产品于1999年5月8日通过中国石化总公司鉴定。同时为尽快将板壳式换热器产品转入产业化生产,投资数百万元初步建成了大型板壳式换热器生产线。1.2公司板壳式换热器的特点单板最大尺寸可达140016000;单台设备最大传热面积可达80002;板片为鱼刺形凹凸波纹,爆破成型;板束在壳体内为悬挂结构;独特的气液两相进料混合器;带膨胀节的管式连接;双容器设计,热介质不与压力容器接触;壳体为无大法兰结构;板束操作压力(反压)小于等于100;板束操作压力(正压)同壳体操作压力,不受限制;操作温度小于等于550。1.3兰州石油机械研究所板壳式换热器的特点单板最大尺寸120016000;单台设备最大传热面积50002;板片为顺人字形波纹,模压成型;板束在壳体内安装并与壳体相互支撑;与管壳式立式换热器相同的气液进料混合器;带膨胀节的管式连接;国际首创的可拆卸、可维修结构;板束操作压力(反压)小于等于4.5;板束操作压力(正压)同壳体操作压力,不受限制;操作温度小于等于5501.4。我国板壳式换热器的现状 我国首台大型板壳式换热器克拉玛依石化厂二段混氢进料/重整产物换热器制造完成后,由国内有关的设计院及石油化工企业专家参加了国内首台大型板壳式换热器的出厂小结会,经过充分地讨论和论证,一致认为:产品结构设计合理、可靠,与国外同类产品相比,更加适合国内炼油化工厂的使用要求。2板壳式换热器的结构优越性比较 板壳式换热器是目前国际上先进的高效、节能型换热设备。板壳式换热器采用波纹板片做为传热元件,板束板片间采用先进的专用程控自动氩弧焊焊机进行焊接,全焊接式板束装在压力壳内。波纹板片具有“静搅拌”作用,能在很低的雷诺数下形成湍流,传热效率是管壳式换热器的23倍。同时还大大降低了结垢,从而使设备的维护和清扫非常方便。板壳式换热器可实现真正的“纯逆流”换热,与管壳式换热器相比,冷端及热端温差小,可以多回收热量,从而可大大节约装置的操作费用。板壳式换热器与管壳式换热器相比,还具有结构紧凑的优点,因此,在完成同样换热任务的情况下,板壳式换热器的体积小、重量轻,从而可大大节约用户的设备安装空间及安装成本。板壳式换热器板束装在压力壳内,提高了安全可靠性,与管壳式换热器一样,除了受压力容器设计级别限制外,板壳式换热器的使用压力没有绝对的限制。因此,板壳式换热器既具有传热效率高、结构紧凑、重量轻的优点,同时又继承了管壳式换热器承高压及耐高温,密封性能好,安全可靠等优点。与管壳式换热器相比具有更加优异的结构特点。板式换热器的工作原理是什么？有何特点？板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。其特点： （1）体积小，占地面积少；（2）传热效率高； （3）组装灵活； （4）金属消耗量低； （5）热损失小； （6）拆卸、清洗、检修方便； （7）板式换热器缺点是密封周边较长，容易泄漏，使用温度只能低于150oC，承受压差较小，处理量较小，一旦发现板片结垢必须拆开清洗。 板式换热器的结构特点是什么？板式换热器属于高效换热设备。在实际应用中有两种，一种是旋压法制造的伞板式换热器，另一种是冲压法制造的平板换热器，其结构特点如下：（1）体积小、占地面积少。板式换热器占地面积为同样换热能力的列管换热器的30%左右，若与淋洒式的排管冷却器相比就更优越。 （2）传热效率高。板式换热器能使两种热交换流体处于较低的流速下，增强扰动，激起湍流，从而强化传热，传热系数值K可达16720J/（m2h）（水对水），较之列管换热器高24倍。（3）组装灵活。当生产上要求改变工艺条件和产量时，板式换热器只要增减板片数量或改变板片组装流程通道形式，即可满足要求。 （4）金属消耗量低。板式换热器的板片每平方米消耗金属为8kg左右，而同样参数的螺旋板式换热器则需要20kg左右，其他管壳式换热器就更多了。 换热器管为什么会结垢？如何除垢？因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高时，也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。 此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。 换热器管束除垢的方法主要有下列三种。 一、手工或机械方法 当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。二、冲洗法 冲洗法有两种。第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。第二种方法是高压水枪冲洗法。对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从10MPa至200a自由调节。利用高压水除污垢，无论对管间、管内及壳体均适用。高压水枪冲洗换热器效果较好。应用广泛。 三、化学除垢 换热器管程结垢，主要是因为水质不好形成水垢及油垢的结焦沉淀和粘附两种形式，用化学法除垢，首先应对结垢物质化验分析，搞清结垢物性质，就可以决定采用哪种溶剂清洗。一般对硫酸盐和硅酸盐水垢采用碱洗（纯碱、烧碱、磷酸三钠等），碳酸盐水垢则用酸洗（盐酸、硝酸、磷酸、氟氢酸等）。对油垢结焦可用氢氧化钠、碳酸钠、洗衣粉、液体洗涤剂、硅酸钠和水按一定的配比配成清洗液进行清洗。采用化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花费时间。板式换热器有哪几部分组成？有什么作用？板式换热器主要由传热板片、密封垫片、两端压板、固定封头、活动封头（头盖）、夹紧螺栓、支架、进出管等组成。各部件作用如下：一、传热板片传热板片是换热器主要起换热作用的元件，一般波纹做成人字形，按照流体介质的不同，传热板片的材质也不一样，大多采用不锈钢和钛材制作而成。二、密封垫片板式换热器的密封垫片主要是在换热板片之间起密封作用。板式换热器的泄漏多是因为密封垫片压错位或者老化引起的。三、两端压板两端压板主要是夹紧压住所有的传热板片，保证流体介质不泄漏。四、夹紧螺栓夹紧螺栓主要是起紧固封头和换热板片的作用。夹紧螺栓一般是通扣螺纹，预紧螺栓时，一定用力矩扳手，使固定板片的力矩均匀。五、挂架主要是支承换热板片，使其拆卸、清洗、组装等方便。板式换热器中、大修的内容有哪些？板式换热器中修的内容是： （1）拆除进出管清洗杂物； （2）检查进出管的橡胶内衬，不应有裂纹和破坏； （3）检查测量螺栓预紧力和板片总体尺寸。 板式换热器大修的内容是：（1）包括中修内容； （2）如换热器结垢，应解体清洗，或者另行配管在线化学清洗； （3）用放大镜检查密封垫片的弹性和压缩变形情况，必要时可以更换； （4）检查传热板片变形情况； （5）检查传热板片有无腐蚀、穿孔等缺陷； （6）重新组装，压紧螺栓； （7）试压； （8）复位。 换热器泄漏后如何进行试漏检查？怎样进行堵管？一、试漏检查 为了查明管子的泄漏情况，首先要作水压试验，一般均采用在管子外侧加压力的外压试验。其方法是：把水通入壳体，保持一定时间，用目测检查两端管板处管子的泄漏情况，对漏管做出记录。 二、堵管管子本身的泄漏一般情况下是无法修复的，假如泄漏管子的数量不多时，可以用圆锥形的金属堵头将管口两端堵塞，如管程压力较高时，堵紧后再焊住更可靠。堵头的长度一般为管内径的2倍，小端直径应等于0.85倍的内径，锥度为1:10，堵头材料的硬度应低于或等于管子的硬度。用堵管来消除泄漏时堵管数不得超过10%。 换热器腐蚀的主要部位是哪些？为什么会发生腐蚀？换热器腐蚀的主要部位是换热管、管子与管板连接处、管子与折流板交界处、壳体等。腐蚀原因如下： 一、换热管腐蚀 由于介质中污垢、水垢以及入口介质的涡流磨损易使管子产生腐蚀，特别是在管子入口端的4050mm处的管端腐蚀，这主要是由于流体在死角处产生涡流扰动有关。二、管子与管板、折流板连接处的腐蚀换热管与管板连接部位及管子与折流板交界处都有应力集中，容易在胀管部位出现裂纹，当管与管板存在间隙时，易产生Cl+的聚积及氧的浓差，从而容易在换热管表面形成点坑或间隙腐蚀使它成为SCC的裂源。管子与折流板交界处的破裂，往往是由于管子长，