第六章冷换设备Word格式文档下载.docx

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（1）浮头式换热器

女口：

AES500-1.6-54-6/25-4I

表示为平盖管箱，公称直径500mm管程和壳程设计压力均为1.6MPa,公称换热面积54吊，较高级碳钢或低合金钢（即I类材质）冷拨换热管外径25mm管长6m，4管程，单壳程的浮头式换热器。

（2）固定管板式换热器

如：

BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4I

表示为封头管箱，公称直径700mm管程设计压力为2.5MPa壳程设计压力为1.6Mpa，公称换热面积200吊，较高级碳钢或低合金钢（即I类材质）冷拨换热管外径25mm管长9m4管程，单壳程的固定管板式换热器。

（3）U型管式换热器

BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2I

表示为封头管箱，公称直径500mm管程设计压力为4.0MPa壳程设计压力为1.6Mpa,公称换热面积75m，较高级碳钢或低合金钢（即I类材质）冷拨换

热管外径19mm管长6m2管程，单壳程的U型管式换热器。

6.2冷换设备的结构及其作用

6.2.1固定管板式换热器的基本结构

固定管板式换热器的两端管板，采用焊接方法与壳体连接固定。

这种换热器结构简单；

在相同的壳体直径内排管最多，比较紧凑；

在有折流板的壳侧流动中，对传热有害的E旁路最小，管程可以分成任一偶数程数。

由于两个管板被换热管互相支撑，与其他管壳式换热器相比，管板最薄，但壳侧清洗较难，不能进行机械清洗，所以宜用于不易结垢和清洁的流体。

当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，从而发生介质泄漏；

为此常在外壳上焊一膨胀节，但它仅能减小而不能完全消除由于温差而产生的热应力，且在多程换热器中，这种方法不能照顾到管子间的相对位移。

由此可见，这种换热器比较适用于温差较小（一般管子与壳体壁温小于50C）但壳程压力不高以

及壳程结垢不严重或能用化学清洗的场合。

由于此类换热器集中了管壳式换热器的优点，因此应用相当规模广泛。

6.2.2浮头式换热器的基本结构

浮头式换热器可分为壳程出、入口设内导流筒或外导流筒结构。

浮头式换热器是针对固定管板式换热器的缺陷在结构上作了改进，两端管板只在一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体中自由的，故当两种介质温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。

浮头端设计成可拆结构，这样为检修、清洗提供了方便。

但结构较复杂，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以在安装时要特别注意其密封。

浮头式换热器适用于管壳壁间温差较大，或易于腐蚀和易于结垢的场合。

6.2.3U型管式换热器的基本结构

U形管式换热器仅有一块管板，它是将管子弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。

由于壳体和管子分开，管束可以自由伸缩，不会因管壁、壳壁之间的温度差而产生过大热应力，热补偿性能好。

管程为双管程，故管内流速可提高。

因U形管式换热器仅有一块管板，且无浮头，所以结构简单，管束可以从壳体中抽出，管外便于清洗，但管内清洗困难，所以管内的液体必须是清洁及不易结垢的物料。

管子的更换除外侧管子外，管束内层的管子不可能更换。

管束中心部分存在空隙，所以流体易走短路（旁流），影响传热效果，故通常在此处设有假管或中间挡板以减少这一流动死区。

另外，管束中心处的管板上排列的管子减少，结构不紧凑；

且U形管的弯管部分曲率不同，管子长度不一，因而流体分布不如固定管板式换热器均匀；

管子因渗漏而只能堵死；

这将造成传热面积的损失。

如壳程需要经常清洗的管束，则要求采用正方形排列，一般情况下都按三角形排列，管程为偶数。

壳程内可按工艺要求设置纵向隔板组成双壳程换热器，增加壳侧介质流速和使管壳程介质呈全逆流流动，提高换热设备的传热效果。

纵向隔板安装在平行于传热管方向。

6.2.4空冷器的基本结构空冷器的基本结构形式都大致相同，一般由管束、风机、百叶窗、喷淋系统

组成。

6.2.5折流板的作用为达到逆流换热，采用多管程，壳程内设置折流档板来配合趋向于逆流换热，

以提高传热系数。

两种常用的折流板型式：

弓形和盘一环形。

折流板间距B与换热器用途、壳程流体的流量、粘度压降有关，最小间距为

20%D（壳体直径）或50mm最大间距不超过则接近纵向流动，传热效果差。

经验表明最佳的板间距约为D/3。

当换热器的挡板选定后，在检修更换换热器芯子时，折流板的挡板间距不易随意更换，以免影响传热效果。

壳程如加装纵向挡板，可使流速成倍地增加，但流阻增长更快，加上安装困难，一般尽量避免纵向挡板。

横向折流板的板间距合理缩小后可使流速和流程加大，流动方向不断变更，使层流附面层减薄，从而增大膜系数，容易造成湍流。

因此，常使流率低、粘度大的流体通过壳程，如常减压蒸馏装置中渣油与其他油品换热时，渣油一般走壳程。

6.2.6换热器管束的排列方式

管束中管子有四种排列形式：

a表示等边三角形；

b表示正方形；

c表示正方形错列（转角45°

）；

d表示园形排列。

此外还有转角三角形等。

常减压蒸馏装置中一般采用正方形错列（转角45°

）方式较多。

但无论那

种排列法，最外圈管子的管壁与壳内壁的间距不应小于10mm。

6.3冷换设备的使用

6.3.1冷换设备的开工冷换设备开工指装置开工过程中换热器必须完成的工作程序或达到装置开工条件对换热器的必备要求。

换热器和冷却器的开工程序基本相同,但有所区别。

换热器基本开工程序：

升温螺栓预紧置换空气及冷却器水侧预膜处

理。

（1）升温

使换热器达到装置所要求的基本温度,一般使用蒸汽作为预热的热载体。

加热初期排气阀应打开，有汽泄出后关闭。

疏水器应保持在良好状态，及时排出冷凝水。

升温应逐渐地进行，加热速度不能过快。

（2）螺栓预紧为确保介质在运行过程中不发生泄漏,要求对换热器主密封面螺栓逐根进行热紧,消除螺栓热膨胀可能造成的压紧力下降。

在螺栓连接中，采用设计合理的预紧碟簧，可有效防止由于螺栓热膨胀造成的压紧力下降。

一般可免除热紧。

（3）置换空气

对要求隔绝空气的装置,需用氮气置换空气（联系分析换热设备放空点氮气含量是否达到标准）.

（4）冷却器水侧预膜处理为保证换热器在循环冷水系统中能长期、正常、稳定地运行,必须在投入运行前进行预处理.预处理包括清洗和预膜两项工作.

6.3.2冷换设备的开停操作的注意事项

（1）使用换热器、冷却器，应先开冷流，后来热流，停用则先停热流，后停冷流。

（2）开停换热器要缓慢进行，注意冷热变化，不能逼压，保证安全。

（3）冷却器扫线时要先关死上下水阀，并打开放空阀放水。

（4）停用冷换设备时，先开付线阀，后关进出口阀，把设备内的存油吹扫干净，以防凝冻或备拆修，要注意油温v200C方许吹扫。

（5）一程吹扫，另一程要留有通路，防止设备内介质受热膨胀或汽化产生压

力憋坏设备

（6）检查时要注意检查法兰、垫片有无泄漏，一旦发现泄漏较大时，应立即停用该换热器，并查找原因。

（7）冷换设备检修验收，管、壳程均要试压。

6.4冷换设备的维护及检修

6.4.1冷换设备的维护

6.4.1.1冷换设备的日常检查

日常检查是及早发现和处理突发性故障的重要手段。

检查内容包括:

运行异声、压力、温度、流量、泄漏、介质、基础支架、保温层、振动、仪表灵敏度等等。

（1）温度温度是换热器的运行中主要的操作指标。

测定及检查换热器串各流体的进、出口温度计变化,可以分析判断介质流量的大小及换热情况的好坏。

换热器管程（或壳程）介质进出口温度差值越大，说明传热效果越好。

若介质进出口温度差值变小，我们则应考虑是否要清洗管束以保证一定的传热效率。

要防止温度的急剧变化。

因温度剧变会造成换热器内件,特别是管束与管板的膨胀和收缩不一致，产生温差应力,而引起管束与管板脱离或局部变形及裂缝,还会加快腐蚀及产生热疲劳裂纹。

（2）压力通对流体压力及进出、口压力差的测定和检查，可判断换热器内部结垢、堵塞情况及流体流量大小或泄漏情况。

高压流体往低压流体中泄漏，使低压流体压力很快上升，甚至超压，并可能产生各种不良后果，对运行中的高压换热器应特别警惕这一点。

（3）泄漏换热器在运行中液体介质的外漏是比较容易发现的。

对低毒介质的气体外漏，可以直接抹上肥皂水或发泡剂来检查，亦可借助试纸变色情况。

检查换热器外壳体表面涂层的剥落污染情况，来预测壳体的泄漏，是低压换热器检查壳体外泄漏一种常用方法。

对严禁泄漏的中高毒性介质，最常用的方法是在易泄漏口如法兰、接管处涂对该毒性介质反应非常灵敏涂料。

有毒介质发生微小泄漏，涂料颜色即会发生明显的变化，以此可作为迅速判断，采取措施

定期对壳体各连接处周围空气取样分析，也能判断泄漏及泄漏量的大小，此法不仅准确可靠，操作方便，而且对外部、内部泄漏都适用，并且实现自动分析、记录及报警。

内部泄漏，操作人员不易直接发现。

但可从介质的温度、压力、流量、异声、振动及其异常现象来判断。

例如：

某一换热器管内是压力较高的气体，管间是压力较低的液体，当列管穿孔时，管内的气体窜到管间液体中，从液体压力表中马上会发映出压力上升、压力波动大。

由于气体窜入液体，引起液体剧烈的翻腾，造成压力波动，用听音棒会发现壳体有异常的响音。

如有较多的泄漏，用手摸壳体和液体出口管，会有振动的感觉。

对于冷却器，可在冷却水出口处对低压介质管上装上取样接管，定期取样检查，判断有无被冷却介质混入。

当被冷却介质是气体时，可在冷却水出口管道上部装积气报警器，以此检测泄漏。

对一般换热器（不使用冷却水），在出口处对低压介质定期取样，可知有无泄漏，试验项目根据两介质的特性选取，如色相、密度、粘度和成分等。

（4）振动

换热器内的流体一般是有较高的流速，由于流体的脉冲和横向流动都会引起基础支架的振动，如支架结构、位置不适合或螺栓的松动、折断等会使振动加剧。

要求控制振动偏差在一定范围，否则需要检查处理。

（5）保温

保温（保冷）层的损坏会直接影响换热器的传热效率。

另外,由于保温（冷却）层一旦破损,在壳休外部就将积附水分,使壳体发生局部腐蚀。

因此,发现保温（冷却）层破损应尽快修补,并且要采取措施,防止水分进入保温层内部。

6.4.1.2冷换设备的腐蚀部位

换热器的主要腐蚀部位是管子、管子与管板连接处及壳体。

（1）管子的腐蚀

管子的腐蚀包括有全面腐蚀与局部腐蚀两种。

全面腐蚀减薄时,寿命可以预测,局部腐蚀减薄则比较复杂，其危害性更大。

一般在离管