繞管換熱器課程第1頁/共49頁

繞管換熱器的發(fā)展史

我國20世紀(jì)70年代末引進(jìn)的大化肥裝置中采用德國林德公司低溫甲醇洗工藝單元中各有6臺繞管換熱器；90年代初引進(jìn)的德國魯奇公司低溫甲醇洗工藝單元中各有2臺繞管換熱器；由于我國尚未掌握繞管換熱器的設(shè)計和制造技術(shù)，這些引進(jìn)的裝置中繞管換熱器完全依賴國外進(jìn)口，設(shè)備的費用昂貴。并且隨著我國合成氨工業(yè)的發(fā)展，對低溫甲醇洗裝置的需求量增加，對現(xiàn)有裝置進(jìn)行技術(shù)改造實現(xiàn)增產(chǎn)的要求也與日劇增，在此形勢下通過國內(nèi)科研、設(shè)計和制造單位的努力，該類設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化。第2頁/共49頁目錄：一、繞管換熱器的基本介紹二、繞管各部件加工步驟及注意事項三、操作與維護(hù)第3頁/共49頁一、繞管換熱器的基本介紹：1.繞管式換熱器是在與管板相連的中心筒上,以螺旋狀交替纏繞數(shù)層小直徑換熱管形成管束,再將管束放入殼體內(nèi)的一種換熱器。管束由多層螺旋纏繞的換熱管組構(gòu)成，每層換熱管以相反的方向纏繞，每層換熱管用墊條隔開，墊條厚度由工藝計算的流體通道要求確定(九江項目采用2mm厚度）并采用異型墊條控制換熱管的螺旋升角。在設(shè)計盤管時同一層使用相同長度的管子繞制，在同一管程的流道上管子應(yīng)均勻布置。第4頁/共49頁纏繞管式換熱器由繞管芯體和殼體兩部分組成。繞管芯體由中心筒.換熱管.墊條及管卡等組成.換熱管緊密地繞在中心筒上，用平墊條及異形墊條分隔,保證管子之間的橫向和縱向間距,墊條與管子之間用管卡固定連接,換熱管與管板采用強度焊加貼脹的連接結(jié)構(gòu),中心筒在制造中起支承作用,因而要求有一定的強度和剛度.殼體由筒體和封頭等組成。第5頁/共49頁優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、可同時進(jìn)行多種介質(zhì)換熱、管內(nèi)操作壓力高、傳熱管的熱膨脹可自行補償、換熱器易實現(xiàn)大型化等特點,因此,成為大型煤化工裝置低溫甲醇洗系統(tǒng)的首選換熱設(shè)備。缺點：主要為檢修、清理困難,所以一般用于較清潔的工藝介質(zhì)。第6頁/共49頁2.繞管式換熱器按其結(jié)構(gòu)特點分為兩類:管程單股流流道型(稱為單股流繞管式換熱器),管程多股流流道型(稱為多股流繞管式換熱器)。（如圖2-1、2-2）第7頁/共49頁（圖2-1）單股流繞管式換熱器序號名稱序號名稱1下管箱5殼體2下管板6外套筒3中心筒7上管板4管束8上管箱第8頁/共49頁

單股流繞管換熱器實物圖(E1610熱再生塔進(jìn)料加熱器)

第9頁/共49頁（圖2-2）多股流繞管式換熱器

序號名稱序號名稱1下管箱5殼體2下管板6外套筒3中心筒7上管板4管束8上管箱第10頁/共49頁多股流繞管式換熱器實物圖（E1606洗滌塔段間冷卻器）第11頁/共49頁二、繞管各部件加步驟及注意事項

1繞管各部件加步驟:1.1中心筒組對焊接繞管束中心筒在制造中起支承作用，因而要求有一定的強度和剛度，中心筒的外徑由換熱管的最小彎曲半徑?jīng)Q定第12頁/共49頁1.2中心筒與管板焊接第13頁/共49頁1.3管板中心距檢查≤3mm第14頁/共49頁1.4墊條點焊前對照圖紙進(jìn)行確認(rèn)管板標(biāo)識，檢查管板介質(zhì)通道是否一致第15頁/共49頁1.5介質(zhì)通道進(jìn)行標(biāo)識，檢查是否正確以防穿錯管第16頁/共49頁1.6異型墊條用來確定管子的導(dǎo)程第17頁/共49頁1.7平墊條在中心筒上點焊第18頁/共49頁1.8中心筒上點焊異形墊條第19頁/共49頁1.9墊條點焊第20頁/共49頁1.10異形墊條用來固定管子在繞制過程中的導(dǎo)程，猶如管子繞制過程的行駛軌道第21頁/共49頁1.11管箍，用來固定管子第22頁/共49頁1.12管子繞制好一根，管箍進(jìn)行固定，以防止管子回彈第23頁/共49頁1.13管箍固定管子，此處點焊時注意檢查是否傷到管子第24頁/共49頁1.14繞制時敲擊使用皮錘進(jìn)行敲擊，以防傷到管子第25頁/共49頁1.15繞制中第26頁/共49頁其中，換熱管的盤繞角一般為5～20度,例如E1607盤繞角14-15度。繞管式換熱器的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，單位換熱面積大，熱損小，承壓能力高。一般高壓流體在管內(nèi)流動。換熱管大部分呈盤繞狀，盤繞角較小，故管內(nèi)、管外的清掃很困難，所以管內(nèi)、管外不適于走不潔的流體。第27頁/共49頁1.16繞制中，使用管箍固定中，以防回彈第28頁/共49頁1.17第一層繞制完，進(jìn)行表面檢查及100％氣壓試驗第29頁/共49頁1.18氣壓試驗壓力8.5Mpa第30頁/共49頁1.18第二層繞制前，將墊條點焊在第一層的管箍上第31頁/共49頁第二層管子管箍固定，點焊時注意不要傷到管子第32頁/共49頁第二層的繞制方向與上一層方向相反，依次類推第33頁/共49頁1.19每層繞制完，需要對每一層的直徑進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，對照圖紙，以防繞大。第34頁/共49頁1.20繞制完成以后，對繞管體外部使用厚度為2mm的不銹鋼皮進(jìn)行包裹，以防傷到管子，等待與筒體進(jìn)行套裝，由此夾套還起到導(dǎo)流作用，夾套與設(shè)備殼體間應(yīng)保持一定距離。如下圖片：（E1610為例）第35頁/共49頁

第36頁/共49頁第37頁/共49頁第38頁/共49頁2制造過程的控制2.1盤管的控制.盤管控制的好壞直接影響到換熱器的換熱效率,尤其是對結(jié)垢情況影響較大.因此,盤管時必須使層間距適度,沒有窄間隙死角,防止局部區(qū)域布置不均勻,造成流體阻塞,降低流體的流通面積.2.2焊接的控制.纏繞管的損壞形式最常見的是管口泄漏,這是設(shè)備的關(guān)鍵部位.一般纏繞管換熱器為了提高換熱效率,采用管子都比較小和薄,焊接容易產(chǎn)生缺陷.因此,焊接必須嚴(yán)格控制線能量,焊縫要均勻和飽滿.第39頁/共49頁2.3纏繞管換熱器都是豎直運行,下管板與管子間易產(chǎn)生間隙腐蝕,這也是較常見的破壞形式之一.因此,脹接要做到二點:一是要有合適的脹度,消除間隙,防止腐蝕;二是防止過脹,導(dǎo)致管板塑性變形,降低了脹接的可靠度.2.4九江繞管脹接的脹度在管子穿穿管前進(jìn)行了試驗，選擇80MPa的脹度（75-90MPa之間）第40頁/共49頁脹接試驗脹度80MPa第41頁/共49頁

脹接后PT檢查

第42頁/共49頁2.5換熱管做水下氣密性試驗，注意試驗用水，水中氯離子含量≤25mg/L第43頁/共49頁換熱管做水下氣密性試驗,保壓10分鐘，無泄漏無變形，才能進(jìn)行繞制第44頁/共49頁三、操作與維護(hù)

纏繞管由于原料雜質(zhì)問題引起質(zhì)量問題的也不少,按照設(shè)計要求,纏繞管式換熱器用于介質(zhì)雜質(zhì)少.容易清洗的場合,因為纏繞管換熱器為了追求其緊湊性,管間距與層間距的間距比較小,所以對原料的要求也較高.一旦裝置波動等就可能引發(fā)原料雜質(zhì)多而容易造成堵塞.因此,要有效地在操作上做好以下幾方面:a.原料的選擇.原料的雜質(zhì)含量必須嚴(yán)格控制,雜質(zhì)含量增加會使部分雜質(zhì)粘附于層間的支撐件上,這樣隨著時間延長,容易造成通道堵塞,致使換熱面積大幅降低.第45頁/共49頁b.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理.為防止粗大雜質(zhì)進(jìn)入換熱器,要在系統(tǒng)的上游增設(shè)過濾網(wǎng),過濾網(wǎng)的目數(shù)要視雜質(zhì)大小而定,原料通過過濾后才能進(jìn)入換熱器,這樣防止了原料在管殼程內(nèi)部造成堵塞.c.增加反沖洗裝置.在換熱器運行過程中,雜質(zhì)容易向下沉積,一方面堵塞流道,另一方面產(chǎn)生垢下腐蝕,因此在換熱器的下部增設(shè)反沖洗,通過氣泡的形式,攪擾內(nèi)部的沉積雜質(zhì),使雜質(zhì)一起隨介質(zhì)流走.另外,在裝置操作中要特別注重開停車的溫度和壓力的升降,要嚴(yán)格控制升溫的速度和壓力的匹配,否則容易造成熱脹冷縮不均勻等破壞管頭連接.第46頁/共49頁參考文獻(xiàn)1張賢安,陳永東,王健良纏繞式換熱器的工程應(yīng)用.大氮肥,2004,27(1):9-112陳永東.我國換熱器的技術(shù)進(jìn)展