煉油化工項目幾種常見的換熱器介紹1. 全焊接板殼式換熱器煉化PX聯(lián)合裝置中，重整、歧化、異構(gòu)化裝置的進(jìn)料換熱器熱負(fù)荷相當(dāng)大，若采用立式管殼式換熱器，這樣就存在單體體積過大、重量大，目前技術(shù)手段無法實現(xiàn)；如果做成多臺，又存在占地面積大及每臺之間物流分配不均勻等問題。選用全焊接板殼式換熱器不僅可解決以上問題，還可提高換熱深度，回收更多的熱量。AXENS工藝包專利商要求采用全焊接板殼式換熱器，其設(shè)備參數(shù)就是基于帕奇諾板換的傳熱計算結(jié)果。目前國內(nèi)絕大部分PX聯(lián)合裝置中都采用全焊板（殼）換，而阿法拉伐·帕奇諾的全焊板換又占有**優(yōu)勢，近幾年隨著藍(lán)科全焊接板換技術(shù)的不斷提升，占有率也呈上升趨勢。1.1 全焊接板換結(jié)構(gòu)全焊接板殼式換熱器主要由壓力容器外殼、傳熱板束、流體分布器、物流收集接管、膨脹節(jié)、噴油棒等部分組成。壓力容器外殼的作用是承受強(qiáng)度（或承受操作壓力）。傳熱板束是焊接板式換熱器的核心部件，板束由很多塊不銹鋼板片焊接而成，每塊板片通過專利技術(shù)—水下爆炸成型而獲得，板片的流道設(shè)計為瓦楞狀排列，這些板片堆疊后在周邊進(jìn)行焊接（形成板束），相鄰板片的流道流向相反，一側(cè)走熱介質(zhì)，緊鄰側(cè)就走冷介質(zhì)，通過逆流傳熱。管箱和板束表面間也進(jìn)行焊接，形成一個密閉的彈性組合。整體結(jié)構(gòu)如圖：?流體分布器結(jié)構(gòu)：1.2 全焊接板換工作原理：循環(huán)氫氣從板換下部法蘭進(jìn)入殼體與板束的空腔內(nèi)部（全部充滿氫氣），向上進(jìn)入板換下端部兩邊的狹長的文丘里構(gòu)件（類似于槽堰形狀）再向上經(jīng)過分配格柵網(wǎng)后繞過水平布置的噴油棒，與噴油棒等部噴油孔出來的油污充分混合后進(jìn)入板束下端部兩邊外側(cè)板片開口流道中，沿板片波紋的紋理向上流動冷側(cè)流體由換熱器下部側(cè)壁垂直插入板換殼體，經(jīng)水平布置的噴霧棒噴出，充分混合由換熱器底部接管進(jìn)入的循環(huán)氫進(jìn)入板束的流道中，與其間隔的熱側(cè)流道中的熱流介質(zhì)充分換熱，順勢而上，仍然是由板片端部兩邊的開口流出，進(jìn)入板束上端部兩邊外側(cè)的流體分布器的冷流端口收集槽內(nèi)，再經(jīng)由焊在收集槽上不得接管、膨脹節(jié)、穿殼接管流出板換外部進(jìn)入工藝管道的大彎頭中。注意板束上端部有兩層流體收集槽，*外層的體積大的為冷流的油氣混合物料的收集槽，內(nèi)層體積小的熱流。而熱側(cè)流體與之相反，由殼體上部進(jìn)入，經(jīng)膨脹節(jié)、接管后進(jìn)入流體分布器的熱流端口分散，進(jìn)入半數(shù)的熱側(cè)流體通道中，對流向下，進(jìn)入換熱器殼體內(nèi)的下部流體分布器中的熱側(cè)流體出口端收集，經(jīng)接管、膨脹節(jié)后由殼體下部流出。1.3 全焊接板換主要材質(zhì)：板束：不銹鋼321或304或316；板片厚度：0.8-1.5mm；波紋管：冷流側(cè)為Inconel 625；熱流側(cè)為Incoloy800或825；承壓殼體：Cr-Mo鋼 1.25Cr-0.5Mo，2.25Cr-1Mo，或不銹鋼、碳鋼1.4 全焊接板換優(yōu)點：（對比管殼式換熱器）具有下列優(yōu)點：① 傳熱效率高。因為傳熱板束是由幾百塊厚度為0.8mm的波紋板組成，可以提供流體的高紊流，高傳熱效率，兩側(cè)流體的傳熱膜系數(shù)約為管殼式換熱器的2～3倍；流體分布均勻，基本上無死角，也不存在滲漏；純逆流換熱，使熱端接近溫度達(dá)到*低△t<51℃，這是管殼式換熱器無法實現(xiàn)的。② 每片板片水下爆炸成型，不是采用通常的金屬擠壓成型。爆破成形不僅具有光滑的表面（可以明顯地減少堵塞），避免了機(jī)械擠壓成型的冷作硬化現(xiàn)象，同時也能從根本上消除成型時的應(yīng)力，實質(zhì)上減少了應(yīng)力腐蝕。③ 波紋板的鋸齒形和人字形溝槽，形成了幾萬個板與板的接觸點，使得板束在任何流速下都不會振動。④ 均一的流體分布和二相（氣、液）流體的持續(xù)混合，形成了整個板束上均勻的溫度分布，減少了相間分層造成的熱應(yīng)力。⑤ 波紋板承受較低的機(jī)械壓力。因為板束垂直懸掛在一個獨特的集管箱支撐系統(tǒng)上，使得每一塊板幾乎只承受其本身的重量。⑥ 受壓外殼承受的壓力跟反應(yīng)介質(zhì)壓力相同，外殼中引入反應(yīng)介質(zhì)中的循環(huán)氫，其目的是減少板束內(nèi)外的壓差（△P幾乎等于0），這樣即使在高溫高壓下操作也非常安全，殼體上設(shè)有龐大的法蘭和管板消除了主要的外部泄漏點，也避免了因管板連接失效而產(chǎn)生的內(nèi)部泄漏。2. 高通量管換熱器該技術(shù)系美國UOP公司專利技術(shù),其特點是具有**的沸騰蒸發(fā),在管內(nèi)外溫差等于2°F時即可沸騰,其總傳熱效率是常見光管的3~4倍。另外,即使現(xiàn)采用高通量管換熱器，其中有幾個位號的換熱器，其直徑也已達(dá)到2700mm，如若采用常規(guī)U型管換熱器設(shè)計,則殼體直徑將會很大，單臺的制造工藝、檢修及試壓都將非常困難，綜合比較后*終確定采用高熱通管換熱器。高通量換熱管是指采用粉末合金采用冶金的方法在普通換熱光管的（沸騰側(cè)）內(nèi)、外（或內(nèi)外同時）表面燒結(jié)（噴涂）一薄層金屬，具有特定結(jié)構(gòu)的多孔表面的高效換熱管，表面多孔層的凹穴與孔隙相互連通，可以顯著強(qiáng)化沸騰傳熱，傳熱效果理論上可提高20倍以上。噴涂層的厚度在5~15mils，相當(dāng)于0.127~0.381mm。對于立式換熱器還在管外壁加工出利于液體流動的凹槽（此時外壁不噴涂）。噴涂層與基體的結(jié)合非常牢固，可以承受U型彎管的應(yīng)力。對比其他管殼式換熱器，高通量管換熱器只是采用燒結(jié)管替代了傳統(tǒng)的光管，其他無異，因此，高通量換熱管可以和普通換熱管一樣用來制造各種換熱器。高熱通量管是至今為止換熱系數(shù)*高的管式傳熱元件，尤其適用于烷烴、烯烴、芳烴、醇類、水、氟利昂、液氮等介質(zhì)。目前國際上只有美國UOP公司開發(fā)的專利技術(shù)在應(yīng)用，國內(nèi)華東理工大學(xué)掌握了燒結(jié)型高通量換熱管及其換熱器的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，（該成果通過中國石化股份有限公司科技開發(fā)部與重大裝備國產(chǎn)化辦公室組織的專家鑒定(中國石化鑒字[2002]第222號、[2007]第92號、[2008]第213號)：“沸騰換熱系數(shù)提高5~15倍，優(yōu)于國外同類產(chǎn)品性能。******，技術(shù)達(dá)到國際**水平，建議在石化行業(yè)推廣應(yīng)用。”）已聯(lián)合無錫化裝生產(chǎn)制造投入市場，其他公司如北京廣廈等廠家，因技術(shù)保密原因，其燒結(jié)管工藝、技術(shù)無法得知，應(yīng)用業(yè)績未見肯定確認(rèn)，無法驗證效果。總體而言：國內(nèi)燒結(jié)技術(shù)及涂層表面成型與UOP直觀比較還是有些差距，長期使用效果還有待驗證。高通量管的工作特性如下圖所示，上端顯示的是光管表面。在光管表面，氣泡通常產(chǎn)生于表面微小的凹陷和劃痕處。下端是高通量換熱管表面，多孔表面和基體的良好的熱傳導(dǎo)系數(shù)，很大的微孔表面積以及多孔層的眾多接觸點確保了大量穩(wěn)定氣泡核的形成。與普通光管相比，燒結(jié)型表面多孔管具有如下優(yōu)越性：(1) 能顯著地強(qiáng)化沸騰給熱，減少所需換熱面積一半左右，在大型乙烯和大型芳烴等化工和石化裝置中應(yīng)用前景廣闊。(2) 可以在很小的溫差下維持沸騰，對低品味能量的回收和低溫沸騰換熱有很大的價值，應(yīng)用于再沸器時可以降低所需加熱蒸汽的等級。(3) 臨界熱負(fù)荷比普通管高50%以上。(4) 具有良好的阻垢性能。高通量管材質(zhì)基管材質(zhì)：銅、銅鎳合金、碳鋼、耐熱鋼多孔層：內(nèi)表面、外表面合金粉末：銅基、銅鎳合金基、鐵基合金內(nèi)開槽外燒結(jié)涂層高通量管 內(nèi)燒結(jié)涂層外開槽高通量管表面多孔管傳熱強(qiáng)化機(jī)理：表面多孔管的主要優(yōu)點：3. 雙管板管殼式換熱器雙管板管殼式換熱器是在管束的換熱管端部有一塊管板，稱為外側(cè)管板（管程管板），兼作設(shè)備法蘭，與換熱管及管箱法蘭相連接。在距換熱管端部較近的位置還有一塊管板，稱為內(nèi)側(cè)管板（即殼程管板），與換熱管及殼程相連接。外管板與內(nèi)管板之間有一定的距離，這部分空間可以是一個敞開的結(jié)構(gòu)，也可以用短節(jié)封閉與外界隔離開，組成一個隔離腔，稱為集液筒。集液筒高點設(shè)排氣，低點設(shè)排液。其中：內(nèi)管板只能采用強(qiáng)度脹（機(jī)械或液 壓脹），外管板通常采用強(qiáng)度焊+貼脹（或強(qiáng)度焊+強(qiáng)度脹）。結(jié)構(gòu)特點：3.1 雙管板主要解決的問題A、常規(guī)換熱器存在管板處管頭焊縫失效導(dǎo)致介質(zhì)混料（占多數(shù)），管子泄漏導(dǎo)致混料（占少數(shù)）兩種情況。而雙管板只是從結(jié)構(gòu)上解決了管板處管頭焊縫失效后確保管/殼程介質(zhì)完全分隔開、互相不能串通的問題。但是內(nèi)部換熱管失效混料問題沒有解決。B、管程管板接頭失效、殼程管板接頭失效只會外漏，不會混料。C、可通過目視或檢漏排液管迅速判斷有無泄漏3.2 雙管板結(jié)構(gòu)的選用★單管板換熱器大多數(shù)失效都是在管子與管板連接管頭焊縫部位發(fā)生泄漏，導(dǎo)致管/殼介質(zhì)互混，為避免此處串料，出現(xiàn)了雙管板型式。★管/殼程的介質(zhì)不接觸時無腐蝕，泄漏時混料，會引起設(shè)備嚴(yán)重腐蝕?！镆粋?cè)為劇毒介質(zhì)泄漏到另一側(cè)，劇毒物質(zhì)會波及很大面積，可能造成人身傷害、環(huán)保污染等情況。★兩側(cè)流體相混或接觸后，會引起燃燒或爆炸。★兩側(cè)流體相混后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成粘稠的樹枝狀物質(zhì)或聚合物等污垢?！飪蓚?cè)流體混合變化后與催化劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或改變催化劑的性能?！飪蓚?cè)流體接觸后導(dǎo)致化學(xué)還原反應(yīng)，使一種化學(xué)反應(yīng)受到限制或改變?！飪蓚?cè)流體接觸后，可能會污染產(chǎn)品，降低產(chǎn)品質(zhì)量。3.3 雙管板式換熱器現(xiàn)狀A(yù).常規(guī)的單管板換熱器故障通常為4個部位：① 管板上換熱管管接頭焊縫處泄漏（混料）。② 內(nèi)部管子泄漏（混料）。③ 殼程與管板法蘭外漏（殼程介質(zhì)）。④ 管箱與管板法蘭外漏（管程介質(zhì)）。⑤ 設(shè)備上其他管口法蘭泄漏。上述中① ②泄漏都會導(dǎo)致管程與殼程介質(zhì)混料，其中① 的故障率在實際使用中遠(yuǎn)大于②。而③與④通常外外漏，不會混料。 雙管板換熱器只是解決了以往①管板處管口焊縫失效的問題，但是沒有解決②內(nèi)部管子自身泄漏（腐蝕、振動斷裂等）的問題，理論上還是存在泄漏后管殼/程混料的隱患。同時衍生了內(nèi)管板管接頭強(qiáng)度脹可能失效外漏的問題、 如果采用不抽芯的焊接結(jié)構(gòu)還可以解決③的殼程介質(zhì)外漏問題。但是無論何種結(jié)構(gòu)都無法解決④管程外漏的可能性。 B、雙管板換熱器在多晶硅、有機(jī)硅行業(yè)應(yīng)用較多，在芳烴裝置上使用業(yè)績比較少，在再沸器應(yīng)用更少，在蒸汽發(fā)生器（汽液兩相，多發(fā)振動）上應(yīng)用基本沒有。C、在設(shè)計、制造上有一定的難度和技巧，尤其是在雙管板與換熱管的連接、管束組裝順序、檢測要求上必須嚴(yán)格把關(guān)，才能設(shè)計、制造出能滿足使用要求的雙管板式換熱器。3.4 采用雙管板式換熱器可能存在的問題A、仍然存在內(nèi)部管子泄漏，管、殼程介質(zhì)混料的情況。通常輕微泄漏時難以發(fā)現(xiàn)，隨工藝流程可能還會進(jìn)入下游吸附劑中，生產(chǎn)部門應(yīng)注意。B、內(nèi)管板管接頭只能采用強(qiáng)度脹這**的方法，制造工藝要求都高于其他類型換熱器，尤其是制造過程中后續(xù)的集液筒與管板的焊接、運(yùn)行中管板局部溫度過高等都會造成管板熱變形，影響管子脹緊率，容易造成泄漏，并且因為諸多因素的加工制造公差等累計產(chǎn)生的不可避免的偏差導(dǎo)致實際中每根管的脹緊率都有差異，因此隨著使用年限及工況的變化，難免會出現(xiàn)失效泄漏，并且脹接好壞與制造工人的技能水平與責(zé)任心存在很大關(guān)系，對工藝流程特點能否吃透等諸多因素決定內(nèi)管板的脹接質(zhì)量存在諸多不確定因素，可能失效外漏，甚至?xí)霈F(xiàn)大面積系統(tǒng)性的失效問題。C、因設(shè)備單體直徑較大，管板厚初步設(shè)計應(yīng)在在80-150mm之間，相對較薄，制造過程中的機(jī)加工、焊接熱影響及運(yùn)行中開停車、溫度驟變等操作都可能造成管板不可逆的熱變形，此變形很難控制及處理。D、實際制造中的脹接一次成型率較低，需多次補(bǔ)脹才行，內(nèi)管板強(qiáng)度脹在實際運(yùn)行中現(xiàn)場檢漏基本上無法實現(xiàn)，無法明確哪根管子；即使明確哪根管子泄漏，也不知道原始的脹接原始數(shù)據(jù)（廠家技術(shù)核心不提供），無法評定脹緊率，因此無法補(bǔ)脹，只能任其泄漏。E、隔離腔的全焊接集液筒與雙管板之間管束熱應(yīng)力的匹配問題，嚴(yán)重時可能會造成管接頭大量失效泄漏風(fēng)險。F、蒸發(fā)器特殊工況決定的存在汽液兩相容易引起震動造成管束磨損斷裂風(fēng)險。H、管束單體大、重，檢修中的抽裝芯過程稍有不慎，卡、撞、強(qiáng)拉硬推等都可能造成管束變形，可能會對內(nèi)管板強(qiáng)度脹接有影響，存在造成不可逆的致命損傷。G、如采用管束與殼體焊接結(jié)構(gòu)，未來更換管束時需要切割筒體、更換新的管束后還要重新焊接，檢修耗時較長，而且還需要進(jìn)行壓力容器監(jiān)檢報驗合格才行。H、管板可能產(chǎn)生因污垢、各種腐蝕、侵蝕和氣蝕引發(fā)的損壞。3.5 采用雙管板型式換熱器的建議事項A、不論是否采用可抽芯結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量避免抽芯作業(yè)。如必須抽芯，則必須謹(jǐn)慎操作。B、設(shè)計時可以考慮在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上提升管板設(shè)計等級一個等級，制造中采用合理的特殊工裝以及運(yùn)行中控制溫升等合理操作方法來降低大直徑管板變形的概率。C、如采用隔離腔（集液筒）全焊接結(jié)構(gòu)，必要時增加膨脹節(jié)來補(bǔ)償匹配應(yīng)力問題，或采用不完全封閉或開放式結(jié)構(gòu)。D、在出詢價書階段向設(shè)計院提出建議：對存在汽液兩相工況的換熱器是否有必要進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計，明確要求：在常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上增加支撐板數(shù)量、厚度，提高管孔加工精度，提高管子制造精度等級，減少累計偏差等方法，盡可能降低脹接失效的潛在隱患。E、換熱器進(jìn)行有限元分析（尤其是管板、法蘭及錐殼）及振動分析，分析流場對溫度、受力等的影響。F、嚴(yán)格控制原材料金相組分，提高焊接材料等級，慎重審核分包商。G、對制造過程的關(guān)鍵點必須嚴(yán)格執(zhí)行停止見證制度，合格后才可轉(zhuǎn)入下步工序。堅決杜絕不規(guī)范施工。H、蒸發(fā)器工況必要時采用強(qiáng)度脹+強(qiáng)度焊（工況苛刻時）。I、換熱管管頭焊縫必要時RT檢測。J、設(shè)備安裝好后全部打壓試驗，確保投料運(yùn)行時不出現(xiàn)大問題。K、必要時考慮管板采用涂層處理，延緩侵蝕。L、必要時選取超過2米大直徑管板、在用5年以上的用戶2-3個，前去調(diào)研，掌握實際在用一手資料，以利決策。3.6 雙管板結(jié)構(gòu)換熱器圖片4. 螺旋形折流板換熱器4.1 結(jié)構(gòu)示意簡圖如下：在管殼式換熱器中，殼程通常是一個薄弱環(huán)節(jié)。通常普通的弓形折流板能造成曲折的流道系統(tǒng)(z字形流道)，這樣會導(dǎo)致較大的死角和相對高的返混。而這些死角又能造成殼程結(jié)垢加劇，對傳熱效率不利。返混也能使平均溫差失真和縮小。其后果是，與活塞流相比，弓形折流板會降低凈傳熱。優(yōu)越弓形折流板管殼式換熱器很難滿足高熱效率的要求，故常為其他型式的換熱器所取代(如緊湊型板式換熱器)。對普通折流板幾何形狀的改進(jìn)，是發(fā)展殼程的**步。雖然引進(jìn)了密封條和附加諸如偏轉(zhuǎn)折流板及采取其他措施來改進(jìn)換熱器的性能，但普通折流板設(shè)計的主要缺點依然存在。為此，美國提出了一種新方案，即建議采用螺旋狀折流板。這種設(shè)計的**性已為流體動力學(xué)研究和傳熱試驗結(jié)果所證實，此設(shè)計已獲得專利權(quán)。此種結(jié)構(gòu)克服了普通折流板的主要缺點。螺旋折流板的設(shè)計原理很簡單：將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中，每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一，其傾角朝向換熱器的軸線，即與換熱器軸線保持一傾斜度。相鄰折流板的周邊相接，與外圓處成連續(xù)螺旋狀。折流板的軸向重疊，如欲縮小支持管子的跨度，也可得到雙螺旋設(shè)計。螺旋折流板結(jié)構(gòu)可滿足相對寬的工藝條件。此種設(shè)計具有很大的靈活性，可針對不同操作條件，選取*佳的螺旋角；可分別情況選用重疊折流板或是雙螺旋折流板結(jié)構(gòu)。4.2 螺旋折流板式換熱器的技術(shù)特點傳統(tǒng)換熱器的折流板的平面跟換熱管的軸向是垂直的,殼程介質(zhì)在折流板間的流動與換熱管有垂直和平行等幾個部分。而螺旋折流板換熱器的折流板是一個近似的螺旋通道,殼程介質(zhì)從殼程入口進(jìn)入時,沿螺旋通道斜向前進(jìn),將傳統(tǒng)的折流方式變成縱向螺旋折流方式。改變了傳統(tǒng)換熱器*基本的流動狀態(tài)。其有下面幾個特點。⑴ 殼程壓降低。介質(zhì)在殼體內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)螺旋流動,避免了橫向折流產(chǎn)生的嚴(yán)重壓力損失。在相同流量條件下可使壓降減少45%左右⑵ 殼程流速高。與弓形折流板比,在同樣的殼程壓降下,可使殼程介質(zhì)流速大幅度提高,改進(jìn)流動狀態(tài)。⑶ 換熱強(qiáng)化能力大(傳熱系數(shù)高)。由于殼程介質(zhì)螺旋前進(jìn),在徑向截面上產(chǎn)生速度梯度,形成徑向湍流,會使換熱管表面滯留底層減薄,有利于提高殼程的給熱系數(shù)。另外無流動死區(qū)的結(jié)構(gòu)使換熱面的利用率更高,因而會獲得更強(qiáng)的換熱能力。據(jù)國外文獻(xiàn)報道，其單位壓降下的殼程傳熱系數(shù)是弓形折流板傳熱系數(shù)的1.8～2倍，多數(shù)工況下的總傳熱系數(shù)可提高20%～30%，尤其當(dāng)螺旋傾斜角在 25o～45o 時，換熱效果*好。因此，在同樣熱負(fù)荷的情況下可減小換熱器的尺寸和質(zhì)量。⑷ 無大修周期長,適用介質(zhì)廣泛。由于螺旋通道內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的介質(zhì)流有利于在殼程內(nèi)沖刷走顆粒物及沉淀物，消除了結(jié)垢嚴(yán)重的三角死區(qū)，對換熱效率的提高極為有利。流道通暢不存在死區(qū),加上可以采用較高的流速,即使介質(zhì)很臟、黏度很高,也不易沉積形成表面污垢,會使換熱器長期處在低阻垢、高效的狀態(tài)下運(yùn)行。換熱器在整個使用周期內(nèi)總傳熱系數(shù)下降很小，在裝置的使用后期仍然具有良好的操作性能，可延長檢修周期。⑸ 制管束的流體誘導(dǎo)振動破壞。螺旋折流板對換熱管的約束要強(qiáng)于弓形折流板,螺旋流對管束的沖擊也與弓形折流不同,（弓形折流板缺口區(qū)兩倍于正常折流板間距的支撐長度是造成管子振動的主要原因。螺旋折流板換熱器通過選擇合適的角度，得到了均一的避開管子激振頻率的支撐長度，解決了管束的振動損傷問題）其結(jié)果會降低管束振動,在機(jī)械方面可延長設(shè)備的運(yùn)行壽命。特別適用于介質(zhì)流量波動較大或汽液兩相的工況⑹ 強(qiáng)化殼側(cè)冷凝換熱。螺旋折流板對殼側(cè)冷凝液能起到引流作用,減少冷凝液體對下排管的覆蓋,從而提高冷凝換熱效果。⑺ 管束改造方便。螺旋折流板換熱器和普通換熱器的區(qū)別僅在于折流板結(jié)構(gòu)的不同。管束的外觀形狀、管束與殼體的配合尺寸都不變,在檢修和改造當(dāng)中可以很方便地用螺旋折流板管束替換弓形折流板式芯子。一般情況下,更換管束可以提高30%以上的換熱能力,或降低30%左右的壓降。當(dāng)螺旋折流板與縮放管等管型共同使用時效果更顯著。缺點：螺旋折流板和定距管的加工較弓形折流板換熱器困難，需要專用的加工胎具，因此，其價格略高于弓形折流板換熱器。4.3 螺旋折流板式換熱器的發(fā)展螺旋折流板換熱技術(shù)是魯姆斯（LUMMUS）的專利技術(shù),該項技術(shù)已有30多年的歷史,其特點是其每圈螺旋通道由4塊不連續(xù)平板組成。由于其良好的效果,已被世界各大公司如殼牌、美浮、道達(dá)爾、?？松裙舅捎?，目前已經(jīng)有2000多臺換熱器的使用業(yè)績。自1997年中國石油撫順石化分公司石油二廠在國內(nèi)**應(yīng)用螺旋折流板換熱器以來，螺旋折流板換熱器迅速地推廣到化工煉油裝置，先后二十幾家煉油廠，幾十套裝置應(yīng)用了上百臺螺旋折流板換熱器。魯姆斯主要從事該項技術(shù)的升級和工藝計算方法的研究,設(shè)備制造全部由其所認(rèn)可的專利制造商來負(fù)責(zé)，**共有專利制造商二十余家。目前,國內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)開發(fā)的廠商有很多家, 但由于工藝計算方面與國外差距較大, 因此在推廣上經(jīng)常會出現(xiàn)很多問題。在國內(nèi)開發(fā)的品種當(dāng)中, 連續(xù)通道的螺旋折流板在結(jié)構(gòu)上具有很大的優(yōu)勢。實踐證明，這是一種比傳統(tǒng)垂直弓板折流和桿折流換執(zhí)器有相當(dāng)優(yōu)勢的替代產(chǎn)品。注意：螺旋折流板換熱器與螺旋板換熱器及螺旋管換熱器之間區(qū)別。5. 纏繞管式換熱器5.1 結(jié)構(gòu)：5.2 優(yōu)點：?結(jié)構(gòu)緊湊單位容積具有較大的傳熱面積；換熱器易實現(xiàn)大型化。冷熱端溫差小，傳熱效率高，換熱系數(shù)較高。自行補(bǔ)償熱膨脹效應(yīng) ?？拐駝?、耐高溫差性能好。密封可靠性高、介質(zhì)壓力高。介質(zhì)流暢、不存在換熱死區(qū)。同時處理多股流體換熱 ，多種介質(zhì)同時參與換熱、且流動阻力小、不同介質(zhì)之間無壓差要求。5.3 缺點：?傳熱計算復(fù)雜?流動阻力大?殼程流體分布均勻性差?對介質(zhì)清潔度高?制造成本高，難度大5.4 繞管換熱器的關(guān)鍵技術(shù)?結(jié)構(gòu)?傳熱計算6. 螺紋環(huán)鎖緊式密封結(jié)構(gòu)高壓換熱器螺紋環(huán)鎖緊式密封結(jié)構(gòu)高壓換熱器*早是由美國Chevron公司和日本千代田公司共同開發(fā)研究成功的，國內(nèi)*早引進(jìn)和制造這種換熱器的廠家是蘭州石化機(jī)械廠，現(xiàn)在比較成熟的有蘭州石化機(jī)械廠和撫順石化機(jī)械廠。螺紋鎖緊環(huán)式換熱器是當(dāng)前世界**水平的熱交換設(shè)備, 國內(nèi)外大型煉油企業(yè)在加氫裂化和重油加氫脫硫裝置中一般均采用此種形式換熱器。我國現(xiàn)已有新上的加氫裝置基本都使用這種換熱器。它的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。1、殼體墊片；2、管板；3、墊片；4、定位螺栓；5、分合環(huán)；6、管箱主墊片；7、固定環(huán)；8、壓環(huán)；9、內(nèi)圈螺栓；10、管箱蓋板；11、密封盤；12、螺紋鎖緊環(huán)；13、外圈螺栓；14、內(nèi)套筒；15、內(nèi)部螺栓；16、內(nèi)圈壓環(huán)；17分程箱；18、外圈壓環(huán)；19、外圈頂銷；20內(nèi)圈頂銷此換熱器的管束多采用U型管式，它的獨到結(jié)構(gòu)在于管箱部分。使用于管殼程均為高壓的場合。螺紋鎖緊環(huán)式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊, 泄漏點少, 密封可靠, 占地面積小, 節(jié)省材料的特點。一旦運(yùn)行過程中出現(xiàn)泄漏點, 也不必停車, 緊固內(nèi)、外圈頂緊螺栓即可達(dá)到密封要求。6.1 螺紋環(huán)鎖緊式換熱器有以下幾個突出優(yōu)點：1）密封性能可靠 這是由于本身的特殊結(jié)構(gòu)所決定的。由圖12.5-1可見，在管箱中由內(nèi)壓引起的軸向力通過管箱蓋10和螺紋鎖緊環(huán)12傳遞給管箱殼體16承受。它不像普通法蘭型換熱器，其法蘭螺栓載荷要由兩部分組成：一是流體靜壓力產(chǎn)生的軸向力使法蘭分開，需克服此端面載荷；二是為保證密封性，應(yīng)在墊片或接觸面上維持足夠的壓緊力。因此所需螺栓大，擰緊困難，密封可達(dá)性相對較差。而螺紋環(huán)鎖緊式密封結(jié)構(gòu)的螺栓只需提供給墊片密封所需的壓緊力，流體靜壓力產(chǎn)生的軸向力通過螺紋環(huán)傳導(dǎo)到了管箱殼體上，由管箱殼體承受，所以螺栓小，便于擰緊，很容易達(dá)到密封效果。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若管殼程之間有串漏時，通過露在端面的內(nèi)圈螺栓9再行緊固就可將力通過件8→件11→件14→件17→件2傳遞到殼程墊片（件1）而將其壓緊以消除泄漏。另外，這種結(jié)構(gòu)因管箱與殼體是鍛成或焊成一體的，既可消除像大法蘭型換熱器將換熱器開口接管直接與管線焊接連接，減少了這些部位的漏點。2）拆裝方便拆裝可在短時間內(nèi)完成。因為它的螺栓很小，很容易操作。同時，拆裝管束時，不需移動殼體，可節(jié)省許多勞力和時間。而且在拆裝的時候，是利用專門設(shè)計的拆裝架，使拆裝作業(yè)可順利進(jìn)行。一般，從拆卸、檢查到重裝，這種換熱器所需的時間要比法蘭型少三分之一以上。6.2 螺紋鎖緊環(huán)式換熱器分類?螺紋鎖緊環(huán)式換熱器根據(jù)管、殼程設(shè)計壓力的不同可以分為管程、殼程高壓型換熱器（高—高壓型換熱器）和管程高壓、殼程低壓型換熱器(高—低壓型換熱器)。螺紋鎖緊環(huán)式換熱器根據(jù)殼程介質(zhì)流動方向的不同可分為單殼程型換熱器和雙殼程型換熱器。6.3 各類型螺紋鎖緊環(huán)換熱器特點A.H-H型（管程、殼程高壓式）特點：1）管箱與殼體組焊為一體；2）管板是按壓差設(shè)計的，因此管板厚度較?。?）有兩圈壓緊螺栓4）管箱側(cè)內(nèi)件較多5）管束可單獨抽出B.H-L型（管程高壓、殼程低壓式）特點：1）管箱與殼體為法蘭連接，可分離；2）管板與管箱組焊為一體；3）管程密封與殼程密封里分開的；4）有一圈壓緊螺栓；5）管束與管箱連接為一體。C.單殼程型特點：1）殼程側(cè)接管一前一后、上下分布，即進(jìn)口和出口不在同一垂直線上；2）殼程介質(zhì)，從殼體一端到其另一端；3）管束上無分層隔板；4）換熱效率較低。D.雙殼程型特點：1）殼程側(cè)接管同一截面上分布，即進(jìn)出口在同一垂直線上；2）殼程介質(zhì)從殼體中心分開，從殼程進(jìn)口到殼體尾部，再從殼體尾部到殼程出口；3）管束上有分層隔板；4）換熱效率較高6.4 螺紋鎖緊環(huán)換熱器密封特點螺紋鎖緊環(huán)換熱器的主體密封主要為兩大部分：一是管程側(cè)的密封，它是通過螺紋鎖緊環(huán)上的外圈螺栓壓在密封盤及密封墊上來完成的；二是殼程側(cè)的密封，它是內(nèi)圈壓緊螺栓，通過卡環(huán)、管箱內(nèi)套筒壓在管束管板及密封墊上來完成密封的，且可通過螺紋鎖緊環(huán)上的內(nèi)圈壓緊螺栓，間接施力，在不拆卸管箱內(nèi)件的情況下，來解決內(nèi)部密封出現(xiàn)泄露的問題。7. 螺旋扁管換熱器螺旋扁管換熱器是在傳統(tǒng)管殼式換熱器的基礎(chǔ)上，以螺旋扭曲扁管代替光管，殼程沒有折流板，可依靠螺旋扭曲扁管外緣螺旋線的點接觸進(jìn)行自支撐。螺旋扁管是瑞典alares公司開發(fā)的，美國休斯頓的布朗公司做了改進(jìn)的一種高效換熱管換熱器，通常稱為麻花管換熱器。由于管子的獨特結(jié)構(gòu)，流體在管程與殼程同時處于螺旋運(yùn)動，促使湍流程度。經(jīng)實驗研究表明螺旋扁管管內(nèi)膜傳熱系數(shù)通常比普通圓管大幅度提高，在低雷諾數(shù)時*為明顯，達(dá)2—3倍；隨著雷諾數(shù)的增大，通常也可提高傳熱系數(shù)5O%以上。通常該換熱器總傳熱系數(shù)較常規(guī)換熱器高40%，而壓力降幾乎相等。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個工序。其制造過程是先將圓管壓扁，然后扭曲成螺旋狀。穿管時按同一方布置形成管束，管束無支撐件，只是依靠螺旋扁管外緣外螺旋線的接觸點相互支撐。在管程，流體的螺旋流動提高了其湍流程度，減薄了作為傳熱主要熱阻的滯流內(nèi)層的厚度，使管內(nèi)傳熱得以強(qiáng)化。在殼程，因螺旋扁管之間的流道也呈螺旋狀，流體在其間運(yùn)動時受離心力的作用而周期性地改變速度和方向，從而加強(qiáng)了流體的縱向混合。加之流體經(jīng)過相鄰管子的螺旋線接觸點時形成脫離管壁的尾流，增強(qiáng)了流體自身的湍流程度，破壞了流體在管壁上的傳熱邊界層，因而使得殼程的傳熱也得以強(qiáng)化。管內(nèi)，管外傳熱同時強(qiáng)化的結(jié)果，使其傳熱效果較普通管殼式換熱器有大幅度提高，特別對流體粘度大，一側(cè)或兩側(cè)呈滯流流動的換熱過程，其效果尤為突出。 改進(jìn)后的麻花管換熱器同傳統(tǒng)的管殼式換熱器一樣簡單，擁有如下的優(yōu)點：改進(jìn)了傳熱，壓降小，傳熱效率高，減少了結(jié)垢，不污堵，真正的逆流，無折流元件，降低了成本，無振動，節(jié)省了空間?？朔藗鹘y(tǒng)換熱器的缺點，是目前提取低溫余熱*理想的換熱設(shè)備，該換熱器應(yīng)用于沖渣水上效果明顯，是*理想的換熱器。組裝換熱器時也可采用螺旋扁管與光管混合方式。該換熱器應(yīng)嚴(yán)格按照ASME標(biāo)準(zhǔn)制造。凡是用管殼式換熱器和傳統(tǒng)裝置之處均可用此種換熱器取代,它能獲得普通管殼式換熱器和板框式傳熱設(shè)備所獲得的*佳值,預(yù)計在石化行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。8. 螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器的傳熱元件由螺旋形板組成的一種高效換熱器設(shè)備。適用汽－汽、汽－液、液－液，對液傳熱，在石化等多種行業(yè)都有應(yīng)用。按結(jié)構(gòu)形式可分為不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式換熱器。 結(jié)構(gòu)及性能：① 本設(shè)備由兩張板卷制而成，形成了兩個均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質(zhì)可進(jìn)行全逆流流動，大大增強(qiáng)了換熱效果，即使兩種小溫差介質(zhì)，也能達(dá)到理想的換熱效果。② 在殼體上的接管采用切向結(jié)構(gòu)，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均勻的，液體在設(shè)備內(nèi)流動沒有大的轉(zhuǎn)向，總的阻力小，因而可提高設(shè)計流速使之具備較高的傳熱能力。③ I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性。④ II型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同，但其中一個通道可拆開清洗，特別適用有粘性、有沉淀液體的熱交換。⑤ III型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同，但其兩個通道可拆開清洗，適用范圍較廣。⑥ 單臺設(shè)備不能滿足使用要求時，可以多臺組合使用，但組合時必須符合下列規(guī)定：并聯(lián)組合、串聯(lián)組合、設(shè)備和通道間距相同。混合組合：一個通道并聯(lián)，一個通道串聯(lián)。9. 空冷器在石油化工生產(chǎn)中，用得*多的冷卻器為空冷器。其中常規(guī)多為絲堵式高壓空冷器?？諝饫鋮s器是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，橫掠翅片管外，使管內(nèi)高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設(shè)備，簡稱“空冷器”，也稱“空氣冷卻式換熱器”?？绽淦饕步凶龀崞L(fēng)機(jī)，常用它代替水冷式殼－管式換熱器冷卻介質(zhì)。空冷器一般由管束、百葉窗、冷卻用軸流風(fēng)機(jī)以及構(gòu)架等部件組成。9.1 空冷器通常按以下幾種形式進(jìn)行分類① 按管束布置方式分為：立式、水平式、園環(huán)式、斜頂式（人字式）等，煉油廠常用的為管束水平布置。② 按通風(fēng)方式分為：鼓風(fēng)式、引風(fēng)式和自然通風(fēng)式，煉廠常用的為軸流鼓風(fēng)式。③ 按冷卻方式分為：干式空冷，濕式空冷和干濕聯(lián)合空冷。煉廠用的多為干式空冷?？绽淦鞯男吞栒f明見上圖 高壓空冷器有集合管式、鍛造管箱式、絲堵式、回流管箱式等形式，所用材質(zhì)有碳鋼、低合金鋼、鉻鉬鋼、不銹鋼、雙相鋼、Incoloy825等，現(xiàn)已生產(chǎn)的*高壓力空冷器可達(dá)35MPa。9.2 翅片管形式及其結(jié)構(gòu)特點見下表：翅片管是空冷的核心和關(guān)鍵元件，它的性能直接影響著空冷器的發(fā)展。常用的翅片管有L型繞片管、單金屬軋片管、雙金屬軋片管及鑲嵌式繞片管。a)L型繞片管制造簡便，價格便宜，在石油化工用空冷器中大量采用。但由于鋁片是借纏繞的初始應(yīng)力緊固在鋼管表面上，平均接觸壓力不超過17kgf/cm2。因此，使用溫度較低,一般為120～160℃。b)單金屬軋片管這種翅片管一般是用鋁、銅等延展性和可塑性較好的有色金屬軋制而成。其傳熱性能和抗大氣腐蝕性能都很好，但管內(nèi)承受壓力較低，成本高。一般用于介質(zhì)有特殊要求的場合。c)雙金屬軋片管是較理想的抗腐蝕型管子，它克服了單金屬軋片管、L型繞片管的缺點。內(nèi)外管可以分別選材，內(nèi)管根據(jù)熱流體腐蝕情況和壓力選定。如碳鋼、不銹鋼、黃銅等；管外可選用既有較好的延展性，又能抗大氣腐蝕的材料。雙金屬軋片管具備下列優(yōu)點：① 抗腐蝕性能強(qiáng)，傳熱效率高。② 翅片整體性和剛性強(qiáng)，可用高壓水、高壓氣清洗。不足之處在于：與型管相比、價格較貴、內(nèi)外管之間的接觸壓力不夠恒定。

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