换热器培训课件

换热器基础知识 郑占利 目录 目录 概述 换热器 Heatexchanger 是热交换器的简称 使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备 它不仅是石油 化工 动力 轻工 食品和原子能等许多工业部门所广泛应用的工艺设备 也是重要的节能设备之一 据统计 在石油炼制和石油化工装置中 换热器约占装置工艺设备总重量的40 投资的20 左右 不包括空气冷却器 随着石油炼制和化工工业的发展 国内外对换热器无论从设计 制造 结构改进到传热机理的试验研究一直都在进行 各种新型 高效换热器在不断出现 第一章换热器分类 混合式换热器 混合式换热器 蓄热式换热器 蓄热式换热器 间接式换热器 最常见为管壳式换热器 第一章换热器的分类 间接式换热器 管式换热器 板面式换热器 扩展表面式换热器 第一章换热器的分类 套管式换热器 螺旋管式换热器 管壳式换热器 管式换热器 第一章换热器的分类 套管式换热器 第一章换热器的分类 螺旋管式换热器 第一章换热器的分类 板面式换热器 板式换热器 螺旋板式换热器 板壳式换热器 第一章换热器的分类 板式换热器流动示意图 第一章换热器的分类 螺旋板式换热器 第一章换热器的分类 板壳式换热器的基本元件与组合 第一章换热器的分类 扩展表面式换热器 板翅式换热器 管翅式换热器 强化的传热管 第一章换热器的分类 板翅式换热器 第一章换热器的分类 管翅式换热器翅片管 第一章换热器的分类 管翅式换热器内翅片管 第一章换热器的分类 强化的传热管螺旋槽纹管 第一章换热器的分类 强化的传热管横纹管 第一章换热器的分类 釜式重沸器 固定管板式 浮头式 U形管式 填料函式 管壳式换热器按其结构特点分成 管壳式换热器是间接式换热器的一种是最为常用的换热器 第二章常用换热器的结构特点 a 固定管板式换热器 管板与壳体焊接在一起 不能从壳体上拆卸下来 优点 结构比较简单 紧凑 造价低 应用广泛 缺点 管外不能采用机械法进行清洗 要求壳程液体必须清洁 不易结垢或不易对壳体造成腐蚀 第二章常用换热器的结构特点 b 浮头式换热器 两端管板中只有一端与壳体固定 另一端可相对壳自由移动 称为浮头 分为内浮头式和外浮头式两种 内浮头式优点 能在较高温差和压差下工作 管间和管内清洗方便 易结垢的流体 内浮头缺点 结构复杂 造价比固定管板式换热器高 设备笨重 材料消耗量大 且浮头端盖在操作中无法检查 制造时对密封要求较高 第二章常用换热器的结构特点 c U形管式换热器 将换热管弯成U形 管子两端固定在同一管板上 与浮头式换热器比省了浮头 但管束与壳体间仍可自由伸缩 管束与壳体间不会有温差应力产生 优点 结构简单 价格便宜 承压能力强 适用于管壳壁温差较大或壳程介质易结垢 又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合 缺点 加工困难 清洗困难 拆修更管不方便 第二章常用换热器的结构特点 d 填料函式换热器 换热器的浮头部分与壳体之间利用填料函密封 优点 加工制造方便 节省材料 造价比较低廉 管束从壳体内可以抽出 管内 管间都能进行清洗 维修方便 缺点 填料处易产生泄漏 适用于4MPa以下的工作条件 不适用于易挥发 易燃 易爆 有毒及贵重介质 使用温度也受填料的物性限制 第二章常用换热器的结构特点 e 填料函分流式换热器 优点 可用机械法清洗 结构较浮头式简单 造价比浮头式换热器低 加工方便 节省钢材 填料函处泄漏能及时发现 检修清洗方便 壳程开口为一个进口两个出口 壳程流体靠自然分流流至两个出口 故称之为分流式换热器 缺点 壳程介质有外漏可能 壳程压力不宜过高 不宜处理易挥发 易燃 易爆 有毒及贵重介质 使用温度受到填料性能影响 一般不超过315 第二章常用换热器的结构特点 f 釜式重沸器 俗称 大肚子重沸器 系带有蒸发空间的加热器 优点 清洗维修方便 可处理不清洁 易结垢的介质 并能承受高温 高压 缺点 必须保证壳程液体介质有足够的蒸发空间 第二章常用换热器的结构特点 管壳式换热器的结构种类虽然繁多 通常将其总成分成 前端管箱 壳体 后端结构 包括管束 第二章常用换热器的结构特点 管壳式换热器型号的表示方法 第二章常用换热器的结构特点 结构部件的英文代号 A 平盖管箱 可拆盖板实现不拆卸管箱就检修换热管的工作 B 封头管箱 无可拆盖板 C 用于可拆管束与管板制成一体的管箱N 与管板制成一体的固定管板管箱D 特殊高压管箱 用于高压换热器的螺纹锁紧环管箱 E 单程壳体 一般换热器上使用 F 具有纵向隔板的双程壳体 双壳程换热器上使用 G 分流壳体 一进一出 壳体中间有纵向隔板 H 分流壳体 两进两出 壳体中间有纵向隔板 I U型管式换热器壳体J 无隔板分流 或冷凝器 壳体 一进两出 无隔板自然分流 K 釜式重沸器壳体O 外导流壳体 L M N 与前端管箱头形式A B C相似的固定管板结构P 外填料函式浮头S 钩圈式浮头T 抽式浮头U U形管束W 带套环填料函式浮头 第三章浮头式换热器 冷凝器和U形管式换热器标准系列基本参数和型号表示方法 浮头式换热器 冷凝器和U形管式换热器型号符合GB151 钢制管壳式换热器 标准 举例如下 BIU8OO 165 4I 公称直径800mm的封头管箱U形管换热器 管程设计压力为4MPa 壳程设计压力为2 5MPa公称换热面积为165m2 换热管直管段长度为6m 换热管外径为 25mm 换热管精度等级为I级 管程数为四 公称直径400mm的平盖管箱 钩圈式浮头式换热器 管壳程设计压力均为1 6MPa 公称换热面积为20m2 换热管直管段长度为3米 换热管外径为 19mm 换热管精度等级为 级 管程数为二管程 第三章浮头式换热器 冷凝器和U形管式换热器标准系列基本参数和型号表示方法 在诸多类型的换热器中 炼油厂使用最多的是管壳式换热器中的 它们的型式与参数已由部颁标准JB T4714 浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数 和JB T4717 U型管式换热器型式与基本参数 加以规定 这给设计选型 制造 配管 安装 检修 配件供应和设备更新都带来了极大的方便 第三章浮头式换热器 冷凝器和U形管式换热器标准系列基本参数和型号表示方法 基本参数 钢板卷制壳体以圆筒内直径 mm 作为公称直径 钢管制壳体以钢管外径 mm 作为公称直径 以换热管外径为基准 扣除伸人管板内的换热管长度后 对所有换热管的外表面积求和 经圆整得到的总面积 指介质流经换热管内的通道及与其相贯通的部分 指介质流经换热管外的通道及与其相贯通的部分 第四章管壳式换热器常用材料 换热管 法兰盖 管板大法兰 管箱和壳体 换热器管箱和壳体材料的选择原则 钢材标准 热处理状态及许用应力值均按GB150 钢制压力容器 中有关材料章节的规定 可用20R 16MnR等压力容器用钢板选用碳素钢和低合金钢锻件碳素钢或低合金钢加不锈钢衬层不锈钢板 一般可按使用条件选用国标有关规定中的冷拔管 第四章管壳式换热器常用材料 螺栓和螺母 垫片 其他零部件 螺栓用钢应符合GB150有关材料章节的规定 碳素钢螺栓一般按GB3098 1一82 紧固件机械性能螺栓 螺钉和螺柱 选用 螺栓和螺母应根据介质的情况和压力 温度等工况选取 可按JB T4718 管壳式换热器用金属包垫片 JB T4719 管壳式换热器用缠绕垫片 JB T4720 管壳式换热器用非金属垫片 的规定选用 管束附件根据换热管的材质选用普通碳素钢板Q235一A和不锈钢 鞍座垫板的材料应与与之相焊接的壳体材料相同 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 1换热器操作不稳定 温度 压力波动引起 2螺栓紧固力不均匀或螺栓应力松弛 3密封垫片损坏 偏斜 4法兰密封面偏斜 有划痕或被损坏 5管线安装有偏差 强行连接 6垫片选择不适当 1法兰 垫片泄漏产生原因 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 1保证温度 压力稳定 不超温 超压运行 2密封面如有划痕等更换法兰或研磨密封面 3安装如倾斜需调整管线 重新安装法兰 4按受力对称点位均匀坚固螺栓 1法兰 垫片泄漏处理方法 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 3由介质流动诱导振动引起 管束失效 碰撞破坏 折流板处换热管切开 换热管与管板的连接处破坏 材料缺陷扩展 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 换热效率下降 增加热阻 增大压降 换热面积减少 介质通道堵塞 4结垢引起管束失效 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 操作条件不当或介质改变 维修不当 5操作维修不当引起管束失效 第五章管壳式换热器常见故障及处理方法 第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项 1对管 壳程清洗 4更换法兰垫片等 3对损坏换热管 零件进行修复更换 换热器检修的主要任务 2检查换热管胀口及其它连接处严密性 1对管 壳程清洗 4更换法兰垫片等 3对损坏换热管 零件进行修复更换 换热器检修的主要任务 2检查换热管胀口及其它连接处严密性 第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项 浮头管壳式换热器为例 其检修顺序如下 拆外浮头盖 管箱及法兰 停气吹扫 准备工具 拆小浮头 抽管束 安装管束 安装管箱 试压胎具及试压法兰 壳体接管法兰加盲板 试压 A 检查管口及换热管 壳程注水 配试压管线 拆试压浮头 装小浮头及盲板盖 外观检查和无损检验 清扫 准备垫片 盲板及试压胎具 管程注水 装配试压管线 试压 B 检查小浮头垫片及管束 壳程注水 试压 C 检查壳体密封 安装外头盖 拆除盲板 填写检修卡片 管箱接管法兰加盲板 第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项 用试压法检查 固定管板式换热器的试压 浮头式管壳式换热器的试压 初步检查试压法 试压用浮头试压法 第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项 污垢基本形式 3生物污垢粘附 1碳氢凝聚物沉积 2无机盐类的沉积 第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项 1人工清洗 2机械清洗法 清洗冷换设备主要方法 4超高压水射流清洗 3化学清洗 第七章强化管壳式换热器传热的途径 强化管壳式换热器传热的三大途径 增大传热系数c 增大平均温度差b 增大传热面积a 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属的高温氧化及脱碳 第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理 氢腐蚀 第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理 电化学腐蚀必备的三个条件 同一金属上存在不同电位部分或不同金属之间存在电位差 阴极和阳极相互连接 阳极和阴极处在互相联通的电解质溶液中 第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理 均匀腐蚀 选择性腐蚀 冲刷腐蚀 缝隙腐蚀 接触腐蚀 1 5 2 6 3 晶间腐蚀 7 孔蚀 4 应力腐蚀破裂 8 换热器腐蚀破坏的类型 第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理 1合理选择耐腐蚀材料 5合理的结构设计 4添加缓蚀剂 2涂覆保护层 3电化学保护 接触腐蚀 孔蚀 缝隙腐蚀 晶间腐蚀 不锈钢 1 避免用小阳极 大阴极的结构2 加缓冲剂3 阴极保护 1 避免产生缝隙2 经常清洗固体沉积物3 使用硬的不吸收介质垫片4 管板与管子的连接采用焊接 不用胀接 1 选用抗孔蚀能力强的材料2 在某些条件下可使用缓蚀剂 1 固溶处理2 使用含稳定化学元素 如Ti Nb 的不锈钢3 使用超低碳 0 03 不锈钢 防腐蚀方法 第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理 从腐蚀类型出发提出 选择性腐蚀 黄铜脱锌 应力腐蚀破裂