绕管式换热器的管理及应用前景分析

绕管式换热器的管理及其应用前景分析绕管式换热器不仅是化学过程的重要设备，还是节能设备. 这些热交换器结构复杂，价格昂贵，并且位于设备的关键部分. 因此，一旦这些热交换器泄漏，就必须关闭整个设备，并且要花半年的时间才能重新制造一个，这将给公司造成巨大的损失. 普通换热器的使用寿命通常约为12至20年，公司可以根据实际使用情况和使用寿命来有计划地更换它们. 但是，中国也有许多公司不管理绕管式换热器的整个过程. 在短时间内使用后出现了质量问题. 为了确保绕线管热交换器的长期运行，有必要管理绕线管热交换器的整个过程. 1绕管式换热器简介绕管式换热器由两部分组成，即芯体和壳体（图1）. 管周围的芯体由中心管，热交换管，垫圈和管夹组成. 换热管紧紧缠绕在中心管上（图2），用扁平垫条和异形垫条隔开，以确保管子之间的水平和垂直间距，并且垫条和管子之间通过固定连接管夹. 管板的连接结构采用强力焊接和膏状膨胀，中心管在制造中起支撑作用，因此需要一定的强度和刚度. 壳体由圆柱体和头部组成. 其在工程中的应用的主要优势是[1]: 结构紧凑，每单位体积的传热面积大. 对于直径为8-12mm的传热管，每立方米体积的传热面积可达到100-170m2； b. 它可以同时进行多种介质的传热； C. 管内工作压力高，目前国外最高工作压力可达21 56MPa； d. 传热管的热膨胀可以自己补偿. e. 热交换器易于实现生产.

2国外绕管式换热器的工业应用，绕管式换热器广泛用于大型空分设备的过冷器和液化器（液氧和液氨装置）中. 林德在合成氨甲醇洗涤系统中引入的绕管式热交换器系列正是在充分发挥这种热交换器的作用. 缠绕管式热交换器目前主要用于中国大型化肥合成氨厂（美国Texaco工艺）的甲醇洗涤区. 全国有将近20套这样的设备，每套有6个缠绕管. 型号热交换器，这些热交换器的具体条件如表1所示. 我国前十几个装置中的大多数绕管式热交换器已被更换，并且大多数已达到使用寿命，但是管理不善也造成许多损害. 表2显示了某些用户设备损坏的主要原因，表3显示了设备损坏原因的百分比. 3绕管式换热器的使用和管理绕管式换热器的使用和管理过程主要包括四个方面: 制造过程控制，除垢和清洁技术的选择，设备运行的有效管理以及正确使用产品缺陷维修程序. 3.1制造过程的控制由于绕管式换热器的特殊性，用户必须从制造开始就控制整个过程，并根据不同的使用情况提出不同的控制要求. 主要控制内容: 管道的选择. 目前，所使用的管道是接缝钢管和无缝钢管，它们的可靠性差并且适用于低压. 无缝钢管的整体性能更好，但面积较弱，必须对接头进行固溶处理.

高腐蚀性介质应使用无缝钢管. 否则，应使用接缝钢管. 大直径的盘管应为接缝管，小直径的盘管应为无缝管. b. 线圈控制. 盘管控制的质量直接影响热交换器的热交换效率，尤其是结垢情况. 因此，在盘管时，层间距一定要适中，没有狭窄的间隙和死角高效绕管式换热器，以防止局部布局不均匀，造成流体阻塞，减小流体流通面积. C. 焊接控制. 缠绕管最常见的损坏形式是喷嘴泄漏，这是设备的关键部分. 通常，为了提高绕管式换热器的热交换效率，管子相对较小和较细，并且焊接容易产生缺陷. 因此，焊接时必须严格控制热量输入. 最好使用自动焊接，并且焊缝必须均匀且饱满. d. 绕管式换热器垂直运行，在下部管板和管之间可能会发生缝隙腐蚀，这也是最常见的损坏形式之一. 因此，在伸缩缝中需要做两件事: 一是具有适当的伸缩度，消除间隙，并防止腐蚀；二是使伸缩缝膨胀. 另一个是防止过度膨胀，这会导致管板的塑性变形，并降低膨胀的可靠性. 除上述方面外，绕管式换热器的制造控制还包括材料控制，设计控制等，使换热器产品符合不同企业的生产特点. 3.2除垢技术的选择目前，国内企业绕管式换热器的大部分损坏是由于酸洗除垢技术不成熟引起的，主要原因是酸洗方法不当. 目前，常用的酸洗溶液主要使用5％HCl溶液，硝酸或氢氟酸和柠檬酸三种.

HCl的酸洗主要用于碳钢，后两者主要用于不锈钢的酸洗. 硝酸或氢氟酸的酸性更高. 它采用剥落水垢的原理除垢，容易腐蚀；而柠檬酸则通过络合作用来去除氧化皮，这较弱. 作者以甲醇换热器为例，分析了造成损坏的原因. 镇海炼化公司的E9酸洗时，管束材料为碳素钢，使用HCl E10酸溶液，酸洗后，热交换器下部的酸没有及时排出，造成一些残留液体滞留在下管板的盲区. 大修和停机期间会发生酸性腐蚀，这会损坏管道；上海化工厂的36吨绕管式换热器用氢氟酸溶液酸洗. 由于氢氟酸对焊缝具有很强的腐蚀性，因此酸会渗入其中. 管板接头之间的间隙导致管头的焊缝破裂；宁夏化工厂15E6采用HNO3溶液去除水垢，去除水垢后HNO3会产生大量的Fe3 +，酸洗时间稍长，因此Fe3 +的含量远大于6×10-4值的标准，Fe3 +附着在管道上会引起腐蚀，HNO3的酸洗时间长，而且不能及时用尽，酸本身会产生强烈的腐蚀，从而损坏管束. 目前，较成熟的酸洗方法应是使用酸度相对较弱的柠檬酸，并采用多次加少的方法，对换热器进行多达5至6次酸洗，每次酸洗时间较短. ，冲洗干净. 因此，Fe3 +不会超过标准，并且要及时清除，以确保热交换器不被腐蚀. 正确使用除垢和清洁技术对热交换器的使用寿命非常重要. 必须高度重视应用管理，制定合理的酸洗工艺计划.

3.3设备操作的管理. 由于原材料的杂质，缠绕管还会引起许多质量问题. 根据设计要求，在介质中杂质较少且易于清洁的场合使用缠绕管式热交换器. 它的紧凑性，管间距与层间距之间的距离相对较小，因此对原材料的要求也较高. 设备波动后，可能会导致过多的原材料杂质并容易造成堵塞. 因此，我们必须在操作上有效地做到以下几个方面: 原料选择. 必须严格控制原材料中的杂质含量. 杂质含量的增加将导致一些杂质粘附到层之间的载体上. 随着时间的流逝，这将很容易导致通道阻塞，从而导致热交换面积的显着减少. b. 系统结构设计合理. 为了防止粗杂质进入热交换器，必须在系统上游增加一个滤网. 滤网的目数取决于杂质的大小. 原料可以在过滤后进入热交换器，从而防止原料在管和壳侧内部产生. 受阻C. 增加反冲洗设备. 在热交换器的操作过程中，杂质易于向下沉积. 一方面，流动通道被阻塞，另一方面，在水垢下产生腐蚀. 因此，在热交换器的下部增加了反洗，以通过气泡的形式干扰内部沉积的杂质. 使杂质随介质流走. 另外，在设备运行中，应特别注意启，停的温度和压力的上升和下降，并严格控制加热速度和压力的匹配，否则容易引起热膨胀不均. 以及管头连接的收缩和其他损坏. 3.4正确选择设备维修计划绕管式换热器通常具有较长的运行周期，但经常会出现问题. 主要问题是堵塞，管道泄漏和喷嘴泄漏. 正确选择合适的维修计划对于设备非常重要.

堵塞热交换器后，有两种清除方法: 一种是用高压水冲洗，主要用于堵塞不太严重的情况；第二种是使用酸清洗，主要用于严重堵塞. 如果检查后换热器的管道有泄漏，则只有在压力测试明确后才能堵塞管道. 换热器存在管道泄漏问题，有两种情况需要维修: 喷嘴数量少时，采用堵管方式；喷嘴数量大高效绕管式换热器，堵塞管道后，严重影响换热效果. 修复缠绕管的焊接方法，缠绕管式换热器的抽芯修复比较复杂，但是有很多成功修复的案例. 4绕管式换热器的应用前景分析风管式换热器目前主要用于化学工业的低温设备中，例如空气分离和甲醇装置. 随着国内绕管式换热器研究的不断深入，许多国内公司继续解决关键问题，扩大绕管式换热器的应用领域，并取得了初步的成果，主要表现在以下几个方面. 4.1大型绕管式热交换器由于绕管式热交换器的特殊结构设计，其头部很小，管长可达数百米. 目前，已经开发和制造了一些大型绕管式热交换器. 图3（略）是德州石化使用的大型管绕式换热器. 换热器尺寸为1600mm×20000mm，重量为60t，换热面积为2000m2. 它是一种常见的壳状热交换器. 大约2倍. 随着设备尺寸的增加，这种绕管式换热器也需要增加尺寸.

但是，由于管子的限制，不能将普通的管子式换热器做大. 4.2绕管式换热器的高温绕管式换热器具有高效的热交换性能，但目前基本用于低温设备. 从2001年开始，合肥综合研究院等公司开始研究高温应用中的绕管式换热器（图4）（略），并于2002年在镇海炼化中投入使用. 该换热器使用CrMo钢耐高温材料和运行参数如表4所示. 运行几年后，热交换器的性能完全可以满足使用要求，并且质量相对可靠. 该产品的成功应用极大地扩展了绕管式换热器的应用领域，并且可以从低温应用转变为高温应用. 只要介质允许，绕管式换热器的优势也可以在炼油行业中得到充分利用[3]. 4.3绕管式换热器的高压绕管式换热器目前主要用于壳体侧压力高而管侧压力低的场合. 通常，壳侧压力达到15.0MPa，并且管侧压力通常小于5.0MPa. 因为绕管式换热器的设计结构的特点是管板小，壳侧大，两端的密封小，所以该结构可以克服普通高压换热器的缺点. 普通的高压换热器均采用浮头式或U形管式. 当压力增加时，不仅壳体的厚度增加，而且凸缘的强度水平也必须大大提高. 如果压力大于10MPa，一般的高压换热器应为1.4. 当m时，换热器会很大，法兰会很厚. 并且，对于大型装置，高压热交换器也需要不断地扩展，这给制造带来麻烦，例如加氢裂化锁环高压热交换器，管侧压力为14.5MPa，以及壳体侧压力为18.5 MPa，直径为1.4m，热交换器管箱的重量达到45t，很难制造. 如果将其更改为浮头热交换器，则很难确保热交换器的密封.

因此，随着加氢单元尺寸的增加，锁环式换热器也将更大，并且必须为1.6m或1.8m. 不仅制造困难，而且由于结构庞大，检查和维护也非常困难. 但是，卷绕式换热器可以通过增加长度来增加面积，并且两端的小管板使得连接法兰小并且易于制造. 目前，国内一些单位正在进行研究，逐步将加氢裂化和重整装置等绕管式换热器逐步取代炼油行业的一些高压换热器. 4.4绕管式换热器的多级化随着应用的成熟，绕管式换热器逐渐实现多流换热，这是其他换热器无法比拟的特殊性能. 一个热交换器，一个壳侧介质可以同时与两种或三种介质进行热交换，可以大大提高设备的热交换效率和热交换空间. 目前，国内多流换热器的研究和制造已经逐渐开始，一些产品已经投入使用. 图5（略）显示了巴陵石化[4]的多流热交换器. 4.5绕管式换热器的小型化绕管式换热器由于其高效的热交换性能，正在向大型化发展，但也正在向小型化发展. 在某些空间有限的地方，常规热交换器不能满足热交换的要求，而绕管式热交换器的使用可以在同一空间内满足要求. 正是由于这种良好的性能，绕管式换热器已被用于微观领域. 图6是用于军用产品的绕管式热交换器. 由于军用产品的空间有限，经过反复比较，最终选择该产品以在有限的空间内实现热交换. 5结束语绕管式换热器是一种新型的高效换热器. 如何正确管理设备的整个过程对于设备的运行非常重要. 而且随着应用程序的不断成熟，其应用程序领域也日益扩大，它将扮演越来越重要的角色.

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