缠绕管式换热器的管理及其应用前景分析
螺旋缠绕管式换热器的设计要点
工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications·87·第44卷第7期2018年7月1 螺旋缠绕管式换热器应用分析从装置应用实际情况来说，在煤化工和其他领域中，以不同的结构形式，被广泛的应用。
以LNG 系列螺旋缠绕管式换热器为例，其类型主要如下：①一级制冷四股流缠绕管式换热器；②二级制冷三股流缠绕管式换热器；③三级制冷两股流缠绕管式换热器等。
此类换热器的应用涉及到多个过程，比如低温混合制冷剂、多股流回热换热过程等，设计计算复杂，缺少通用技术标准以及换热工艺设计计算法等，受到工艺流程或者物性参数等因素的影响，因此难以标准化。
2 螺旋缠绕管式换热器的基本结构常规的单股流螺旋缠绕管的基本结构如图1所示，它主要由1-管程壳体；2-管板；3-壳程筒体；4-螺旋管束组成。
它的螺旋管束是由数根外径φ8mm~φ12mm 的换热管根据一定角度正向反向缠绕而成。
1234图1 螺旋缠绕管换热器的基本结构3 螺旋缠绕管式换热器设计要点3.1 做好力学分析在机械设计中，为保证其使用性能，必须要做好力学分析，包括刚性力学分析和弹性力学分析，进而优化设计。
在进行分析的过程中，主要采用的计算方法包括雷诺数计算法以及普朗特数计算等。
基于力学原理，采用对数平均值法以及体积分率法等进行力学分析。
采用单元模型流场数值模拟分析法可确定其在物理参数，简化计算过程获得管束模型以及结构参数。
采用迭代计算法，结合运用数值模拟计算结果，利用计算机进行设计结果优化，进而保证计算的准确性。
3.2 立足于实际在进行螺旋缠绕管式换热器设计时，要考虑到后期加工制作和使用需求。
多数螺旋缠绕管式换热器的换热管和管板的连接采用强度焊的方法。
因为焊接的质量直接影响着换热器使用性能和寿命，所以在设计和制造环节，需要做好壳程部分的优化设计，通过压力试验或者渗漏试验等，检查接头的致密性以及强度。
换热器技术的研究与应用前景
换热器技术的研究与应用前景换热器作为一种热传递设备，广泛应用于许多工业领域，如石化、航空、核工业、制药等。
并且在日常生活中，如汽车冷却系统、空调系统和暖气等领域也有着重要的应用。
换热器的热传导能力、抗腐蚀性能、清洁性、安全性和环保性等都是近年来研究的热点问题。
本文将就换热器技术的研究与应用前景进行讨论。
一、换热器技术的研究进展1.先进的材料应用于换热器近年来，随着先进的材料技术的日益成熟，许多先进的材料如纳米复合材料、超微粉碎材料和金属无机复合材料等被应用于换热器中，大大提高了换热器的传导能力和抗腐蚀性能。
同时，由于新材料的使用，也能够提高换热器的制造工艺，降低制造成本。
2.计算机模拟技术的应用换热器的设计和制造常常需要耗费大量的时间和成本，但是，随着计算机模拟技术的不断发展，使用计算机对换热器进行模拟分析，能够有效地提高设计效率和产品质量，同时也能够减少成本和时间的浪费。
3.新型换热器的研究随着科技的发展，针对不同行业和工艺的换热器也在不断的研究和改进，比如，新型的高效换热器和紫外线杀菌换热器。
这些新型换热器的问世，将会为相关产业带来新的发展机会。
二、换热器技术的应用前景1.能源领域在当前全球能源短缺和环境污染问题日益严峻的情况下，换热器技术在能源领域的应用前景非常广阔。
例如，使用换热器协助生物质锅炉进行废物利用、提高太阳能集热器的效率等等，这些应用有利于减少不必要的能源消耗和环境污染。
2.高科技产业高科技产业对于换热器的需求也在不断增加。
如半导体和电子工业，因为需要进行高温高压处理，因此对于换热器的技术和质量要求也更高，而换热器技术的不断进步和创新，也为高科技产业的高质量发展提供了保障。
3.环保领域换热器技术在环保领域中也有着重要的应用前景。
例如，光伏板和风力涡轮机等都需要使用换热器，同时，使用换热器能够有效的减少废气排放和水污染等问题，这对于环保产业的发展，具有非常重要的意义。
综上所述，换热器技术的研究和创新，可以为不同行业和领域带来更高质量的产品和更高效的生产方式。
螺旋缠绕管换热器的传热系数
螺旋缠绕管换热器的传热系数
螺旋缠绕管换热器是一种常用于工业领域的热交换设备，它能够高效地实现热能的传递。
在工业生产中，传热系数是评价换热器性能的重要指标之一。
螺旋缠绕管换热器的传热系数受多种因素的影响，包括流体性质、流动状态、结构参数等。
首先，流体的性质对传热系数起着决定性作用。
不同的工质具有不同的传热特性，如导热系数、比热容等，这些性质会直接影响传热速率。
其次，流动状态也会对传热系数产生显著影响。
在螺旋缠绕管换热器中，流体可以处于层流或湍流状态，湍流状态下的传热系数通常比层流状态下的传热系数要高。
螺旋缠绕管换热器的结构参数也对传热系数起着重要影响。
例如，螺旋缠绕管的直径、螺距、转数等参数会影响流体在管内的流动情况，从而影响传热效果。
通常情况下，螺旋缠绕管的直径越小，螺距越大，转数越多，传热系数就越高。
除了上述因素外，还有一些操作因素也会对传热系数造成一定影响。
例如，流体的流速、入口温度、出口温度等都会对传热系数产生影响。
一般来说，流速越大，传热系数越高；而温差越大，传热系数也越高。
螺旋缠绕管换热器的传热系数受多种因素的影响，包括流体性质、流动状态、结构参数以及操作因素等。
在实际应用中，需要根据具
体情况来选择合适的结构参数和操作条件，以提高传热系数，从而提高换热器的效率。
通过合理设计和操作，螺旋缠绕管换热器能够更好地满足工业生产的需求，实现高效的热能传递。
在化工流程中弹性管束缠绕结构换热器的应用
品工业 中应 用 。 板代管换热 器的传热 效果好 、 结构 紧凑 ， 可发展 Ｔ Ｄ 一５ Ｏ ２分 离 Ｎ Ｂ Ａ、 水 。因 Ｔ Ｅ 一５ Ｏ １属 于 风冷 式 翅 片 管 ， 因此 该
设 备 现 场 运 行 环 境 、冷 凝 效 率 呈 对 应 关 系 。在 多 风 灰 尘 大 条 件 下． 灰 尘 极 易 沾 附 在 外 翅 片 式 换 热 管 的表 面 ， 对 换 热 效 果 造 成 影 响 。同时 。 处于夏 季高温时 ， 影 响冷却效果 ， 冷 凝 温 度 无 法 达 到 ５ ０ ℃， 通 常为 ５ ５ ℃左 右 ， 若灰尘 再 大 、 气温 再高 ， 冷 凝 温 度 可 近 ６ ０ ℃。 此 时约 １ ５ ％Ｎ Ｂ Ａ无法冷 。 对共沸剂 Ｎ Ｂ Ａ 回 收 造 成 严 重 影响 。 因Ｔ Ｅ 一５ ０ １ 属 于风 冷 式 换 热 器 。 造价高 、 设备复杂 ， 冷却 介
一 ．
换热系数可达到 １ ４ ０ ０ ０ Ｗ／ ｍ ２ ・ ℃。 其 二 。 热损失小 、 体积小 、 换 热 系数高 ， 有效 提 高 换 热 效 率 ， 可 满 足 很 小 的 换 热 面 积 。体 积 小 可 减少表面面积 。 降 低 热 损 失 。 同时 ， 弹 性 管 柬 螺 旋 缠 绕 换 热 器 具 有安装 方便 、 节约 安装费用 、 减 少 占地 ， 、 缩 短 安 装 工 期 的优 势 。 其三 ， 弹性 管柬 的弹性较强 、 设计 应力补偿较 强 ， 换 热 器 材 质 属 于耐腐 蚀材料 ， 可 承受化学介 质腐蚀 。其四 ， 结垢倾 向低 、 寿 命
Ｉ Ｅ Ｉ 一５ ０ １为 风 冷 式塔 顶冷 凝 器 、 Ｔ Ｅ 一５ ０ ３为 列 管 式 循 环 水 塔 顶 冷 凝器 。 Ｉ Ｅ 一１ ０ １为氧 化 反 应 器 开 车 加 热 器 。 １ ）在 精馏 分离 塔 顶 冷 凝 流 程 中 ，精 馏 塔 顶 成 分 为 沸 剂 醋 酸 正丁酯 、 水， 属 于气 态 ， ９ ５ ℃的 出 口温 度 ， 经Ｔ Ｅ －５ ０ １ 、 Ｔ Ｅ 一５ ｏ ３ 两
浅谈绕管换热器在常减压装置创新应用
设备运维减速器异常如漏油、磨损甚至停止运转；机械密封失效；罐体掉瓷。
减少、消除减速器故障的最有效办法就是做好润滑工作。
定点、定时、定量、定质、定人进行润滑仍然是最常见最有效的润滑管理模式。
对于机械密封，保持密封油盒洁净、油面稳定是延长机械密封寿命的最简单有效的方式。
目前也出现了无油润滑的干磨式机械密封。
更换反应釜机械密封是一个危险而工作量又大的维修活动，因此，在建立装置时就要重视维修设计，不用拆卸减速器及搅拌轴、人员不进入反应釜内即可更换机械密封。
搪瓷反应釜一旦掉瓷，尤其是反应釜下封头及罐体掉瓷，反应釜将无法继续使用。
引起掉瓷的原因除制造缺陷外，大多数情况下是异物撞击瓷面及冷热交替冲击；如给反应釜内投料时固体物料中混有石头、铁块等坚硬的异物击打瓷面；在给反应釜内升温或者降温时急冷或者快速升温。
因此避免物料中混入大块坚硬异物，精细操作，反应釜缓慢降温或者缓慢升温均是避免反应釜掉瓷的有效办法。
4.2离心分离设备的维修技术离心机是化工新行业使用广泛而价值较高的设备，其主要故障为主轴承轴封系统失效，机组振动超过允许值，安全联锁装置失效。
离心泵是化工行业最常见的机械设备之一，离心泵运行过程中常见的故障主要有设备抽空、泵不打量、轴承温度过高、泵体振动大、密封泄漏。
主要的处理方法为调节润滑油量、更换合适间隙的轴承、更换清洁的润滑油，去除机械杂质；泵体振动过大可能的原因为电动机与泵轴不同心、泵抽空、基础不牢、泵轴弯曲、轴承损坏或间隙过大。
主要的解决方法为对联轴器重新进行找正、加固基础、校正或更换泵轴、更换轴承、调整轴承间隙等；密封泄漏过大主要原因有填料磨损严重、轴或轴套磨损、动静环划伤或间隙不合适、弹簧压缩量不合适。
主要处理的方法有修复或更换动静环、调整弹簧压缩量等。
4.3静止设备的维修技术静止设备主要包括反应器、塔、换热器、储罐等。
静止设备的故障主要包括跑、冒、滴、漏以及设备腐蚀、压力容器的失效等情况。
静止设备主要通过日常巡检、定期检测缺陷、设备壁厚定期测量等方法进行维修保养。
毕业设计毕业论文管壳式换热器
毕业设计毕业论文管壳式换热器管壳式换热器是一种常用的传热设备，广泛应用于化工、电力、石油、制药等行业中。
它的主要作用是通过壳程和管程之间的传热来实现不同介质之间的热量交换。
本文将介绍管壳式换热器的工作原理、优点和应用领域，并讨论其改进和发展的方向。
管壳式换热器的工作原理主要是通过流体在壳程和管程中的流动来实现热量的传递。
在管壳式换热器中，热量从热源通过内管道传递给壳程，再通过壳程传递给冷却介质，从而实现热量的交换。
管壳式换热器具有换热效率高、结构紧凑、操作灵活等优点，并且能够适应不同的工作条件。
除此之外，它还具有清洗方便、可靠性高等优点，受到广大工程技术人员的青睐。
管壳式换热器在许多领域中都有广泛的应用。
例如，在化工行业中，它被用来处理高温高压的化学介质，实现热量交换和回收；在电力行业中，它被用来冷却发电设备中的循环水；在制药行业中，它被用来进行药物生产过程中的热量交换。
除了上述行业，管壳式换热器还被广泛应用于制冷、空调、食品加工等行业中。
尽管管壳式换热器具有许多优点，但也存在一些问题需要解决。
例如，其传热效率有待进一步提高，特别是在处理高粘度介质时。
此外，由于设计和制造的复杂性，管壳式换热器的成本较高。
因此，改进和发展管壳式换热器的工艺和技术是当前的研究热点之一改进和发展管壳式换热器的方向有多个。
首先，可以采用新材料来提高传热效率。
例如，可以使用高导热性材料来制造管壳式换热器，从而提高其传热效率。
其次，可以改进管壳式换热器的结构设计，以减小流体的阻力和压降，从而提高其传热效率。
此外，还可以采用换热表面增强技术，例如使用换热增强剂来增加传热表面积，提高换热效率。
最后，可以结合智能化技术来改进管壳式换热器的操作控制系统，实现自动化运行和故障诊断，提高换热器的可靠性和安全性。
总之，管壳式换热器是一种重要的传热设备，具有广泛的应用前景。
它的工作原理简单，运行稳定可靠，并且能够适应多种工况。
然而，为了进一步提高传热效率和降低成本，需要不断改进和发展其工艺和技术。
缠绕管式换热器
2绕管式换热器
优点
结构紧凑，单位体 积换热面积大。 100-170 m2/m3 同时处理多股流体 换热
冷热端温差小，传 热效率高
自行补偿热膨胀效 应
绕管式 换热器
缺点
传热计算复杂
流动阻力大
壳程流体分布 均匀性差
对介质清洁度 高 制造成本高， 难度大
2绕管式换热器
管内传热与流动研究
特点：弯曲换热管的曲率使得管内流体惯性力和离心力不平衡，在横截面发生 二次流，从而传热效果会得到强化，其性能将远远优于直管式换热管。
在传热模型建立上，考虑弯曲率和扭转率对管内流 动的影响。
结果表明，与弯曲率相比，扭转率对管内的流动影 响极小。弯曲率使流动截面出现两个旋转方向不同 的漩涡，而扭转率只是使一个漩涡的中心角度发生 扭转，失去对称性。
管内流动几何模型
2绕管式换热器
壳侧传热与流动研究
特点：两相制冷剂在壳侧的流动属于降膜流 动，即在换热管表面和换热管中间形成液膜。 由于制冷剂的干度逐渐增加，液膜越来越不 完整，形态发生变化，如右图所示。
按照传热方式分类 1）直接接触式
热流体Leabharlann 冷流体2）间壁式管壁
3）蓄热式
蓄热室
冷热流体直接相容 传热效率高
冷热流体通过管壁传热 冷热流体不接触
冷热流体间接传热 传热不同时
2绕管式换热器
绕管式换热器：
在芯筒与外筒之间的空间 内将传热管按螺旋线形状交 替缠绕而成，相邻两层螺旋 状传热管的螺旋方向相反， 并采用一定形状的定距件使 之保持一定的间距。
绕管式优于板翅式
管路复杂度
大型LNG绕管式换热器： 常温的天然气从换热器的底部进入管程，从
过冷的LNG从顶部流出，壳侧内的流体为制冷剂，且从顶 部进入。
换热管前景
换热管前景
换热管是一种新兴的传热技术，其前景非常广阔。
换热管的主要应用领域包括航天航空、电子冷却、能源领域等，具有传热效率高、成本低、体积小、重量轻、稳定性强等优点。
首先，换热管在航天航空领域拥有广泛的应用前景。
由于太空中的环境恶劣，传统的冷却方式往往无法满足航天器的散热需求。
而换热管可以利用相变换热原理，将热量从高温区传递到低温区，实现高效的散热。
因此，在航天器的散热系统中广泛采用换热管，可以提高航天器的工作效率及寿命。
其次，换热管在电子冷却领域也有广泛的应用前景。
随着电子设备的高集成化和微型化趋势，电子元器件的热量密度也越来越高，传统的风扇冷却方式已经不能满足需求。
而换热管可以通过将热量有效地从电子元器件传递到散热片，实现快速的冷却，解决了电子器件过热导致的故障问题。
因此，在电子设备的冷却领域，换热管具有巨大的应用潜力。
此外，能源领域也是换热管的重要应用领域之一。
在能源的转化和利用过程中，往往会产生大量的废热，如果不能有效地回收利用，不仅会造成能源的浪费，还会对环境造成污染。
而换热管可以将废热传递给工作介质，实现能量的回收再利用，提高能源的利用效率。
因此，在能源的回收利用领域，换热管具有非常重要的应用前景。
综上所述，换热管作为一种新兴的传热技术，具有广阔的应用前景。
在航天航空、电子冷却、能源领域等方面，换热管可以
提高设备的工作效率、延长其使用寿命，并且具有成本低、体积小、重量轻、稳定性强等优点。
因此，可以预见，换热管在未来会得到广泛的应用和推广。
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缠绕管式换热器的管理及其应用前景分析 缠绕管式换热器不仅是大型化工工艺过程重要的设备,而且是一个高效节能的设备。这些换热器结构复杂,价格昂贵,而且处于装置关键部位,因此一旦这些换热器发生泄漏,整套装置必须要停工,而且重新制造一台最快需要半年,企业的损失将非常巨大。正常换热器的使用寿命一般在12～20年左右,企业可以根据实际使用情况和使用寿命的期限来有计划地进行更换,但是在国内也有很多企业由于对绕管换热器的全程管理不到位,使用了很短时间即发生了质量问题。为了确保缠绕管换热器长周期运行,对缠绕管换热器使用的全过程管理十分必要。
1 缠绕管式换热器简介 缠绕管式换热器由绕管芯体和壳体两部分组成(图1)。绕管芯体由中心筒、换热管、垫条及管卡等组成。换热管紧密地绕在中心筒上(图2),用平垫条及异形垫条分隔,保证管子之间的横向和纵向间距,垫条与管子之间用管卡固定连接,换热管与管板采用强度焊加贴胀的连接结构,中心筒在制造中起支承作用,因而要求有一定的强度和刚度。壳体由筒体和封头等组成。
它应用于工程的主要优点有[1]: a.结构紧凑,单位容积具有较大的传热面积。对管径8～12mm的传热管,每立方米容积的传热面积可达100～170m2; b.可同时进行多种介质的传热; c.管内的操作压力高,目前国外最高操作压力可达21 56MPa; d.传热管的热膨胀可自行补偿; e.换热器容易实现大型化。 2 缠绕管式换热器的工业应用情况 在国外,缠绕管式换热器广泛应用于大型空气分离装置的过冷器及液化器(液体氧、液体氨装置),林德公司在合成氨甲醇洗系统中推出的缠绕管换热器系列正是充分发挥了该种换热器的作用。缠绕管式换热器在我国目前主要应用于大化肥合成氨装置(美国德士古工艺)中甲醇洗工段[2],在全国共有近20套此类装置,每套装置中有6台缠绕管式换热器,这些换热器的具体情况见表1。
在我国最早十多套装置中的缠绕管换热器大都已更换,其中大都是已到使用寿命限期,但也有不少为管理不善而造成的损坏。表2是一些用户的设备主要损坏原因,表3说明设备损坏原因的百分比。
3 缠绕管换热器的使用管理 缠绕管换热器的使用管理过程主要有4个方面:制造过程控制,除垢清洗技术的选用,装置运行的有效管理,产品缺陷修复方案的正确运用。 3.1 制造过程的控制 由于缠绕管换热器的特殊性,使用厂家必须从开始制造进行全过程控制,根据不同的使用场合提出不同的控制要求。主要控制内容: a.管子的选用。目前使用管子为有缝钢管和无缝钢管,有缝钢管可靠性较差,适用于低压;而无缝钢管整体性能较好,但有薄弱区域,必须对接头进行固溶处理。腐蚀性强的介质宜采用无缝钢管;反之,宜采用有缝钢管。盘管直径大宜采用有缝管,直径小宜采用无缝管。 b.盘管的控制。盘管控制的好坏直接影响到换热器的换热效率,尤其是对结垢情况影响较大。因此,盘管时必须使层间距适度,没有窄间隙死角,防止局部区域布置不均匀,造成流体阻塞,降低流体的流通面积。 c.焊接的控制。缠绕管的损坏形式最常见的是管口泄漏,这是设备的关键部位。一般缠绕管换热器为了提高换热效率,采用管子都比较小和薄,焊接容易产生缺陷。因此,焊接必须严格控制线能量,最好要采用自动焊,焊缝要均匀和饱满。 d.缠绕管换热器都是竖直运行,下管板与管子间易产生间隙腐蚀,这也是较常见的破坏形式之一。因此,胀接要做到二点:一是要有合适的胀度,消除间隙,防止腐蚀;二是防止过胀,导致管板塑性变形,降低了胀接的可靠度。 缠绕管换热器制造的控制除了上述几个方面外,还有材料的控制、设计的控制等,使换热器产品符合不同企业的生产特点。 3.2 除垢技术的选用 目前国内企业绕管换热器的损坏大多由于酸洗除垢技术不成熟造成的,其中主要是酸洗方法不当。目前常用的酸洗液主要使用3种,即5%的HCl液、硝酸或氢氟酸以及柠檬酸。其中HCl的酸洗主要用于碳钢,后二者主要用于不锈钢酸洗。硝酸或氢氟酸酸性较强,它利用的是使垢剥落的原理进行除垢,且容易产生腐蚀;而柠檬酸是通过络合作用来除垢,酸性较弱。笔者以甲醇换热器为例分析损坏原因。镇海炼化公司的E9、E10酸洗时,管束材料是碳钢,使用HCl酸液,酸洗后换热器下部的酸液没有及时排尽,使一些残液停留在下管板死区,在大修停工期间产生酸性腐蚀,使管子损坏;上海某化工厂一台36t绕管换热器,使用氢氟酸溶液进行酸洗,由于氢氟酸对焊缝的腐蚀性相当强,酸液渗入到管板接头间隙,导致管头焊缝裂开;宁夏化工厂15E6用HNO3液除垢,HNO3除垢后将产生大量Fe3+,酸洗时间稍长,使Fe3+含量远大于6×10-4的标准值,Fe3+依附于管子产生腐蚀,再加上HNO3酸洗时间长,没有及时排尽,酸液本身就产生较强腐蚀,导致管束损坏。 目前,比较成熟的酸洗方法应是采用酸性比较弱的柠檬酸,采用多次少停留的办法,对一台换热器进行多达5～6次酸洗,每次时间短,冲洗干净,使得Fe3+不超标并且及时带走,保证换热器不受腐蚀。 除垢清洗技术的正确使用对换热器寿命非常重要,应用管理中必须引起高度重视,采用合理的工艺方案进行酸洗。 3.3 装置操作的管理 缠绕管由于原料杂质问题引起质量问题的也不少,按照设计要求,缠绕管式换热器用于介质杂质少、容易清洗的场合,因为缠绕管换热器为了追求其紧凑性,管间距与层间距的间距比较小,所以对原料的要求也较高。一旦装置波动等就可能引发原料杂质多而容易造成堵塞。因此,要有效地在操作上做好以下几方面: a.原料的选择。原料的杂质含量必须严格控制,杂质含量增加会使部分杂质粘附于层间的支撑件上,这样随着时间延长,容易造成通道堵塞,致使换热面积大幅降低。 b.系统结构设计合理。为防止粗大杂质进入换热器,要在系统的上游增设过滤网,过滤网的目数要视杂质大小而定,原料通过过滤后才能进入换热器,这样防止了原料在管壳程内部造成堵塞。 c.增加反冲洗装置。在换热器运行过程中,杂质容易向下沉积,一方面堵塞流道,另一方面产生垢下腐蚀,因此在换热器的下部增设反冲洗,通过气泡的形式,搅扰内部的沉积杂质,使杂质一起随介质流走。另外,在装置操作中要特别注重开停车的温度和压力的升降,要严格控制升温的速度和压力的匹配,否则容易造成热胀冷缩不均匀等破坏管头连接。 3.4 设备修复方案的正确选用 缠绕管换热器一般运行周期较长,但经常出现问题,主要问题有堵塞、管子泄漏和管口泄漏等,正确选择合适的修复方案对装置十分重要。换热器出现堵塞后,疏通的方法有两种:一种是用高压水枪冲洗,主要针对堵塞不是很严重的情况;第二种就是用酸清洗办法,主要用于严重堵塞。如换热器经查出现了管子泄漏,那只有在试压查漏明确的情况下进行堵管。换热器出现了管子泄漏问题,要分两种情况进行修复:管口数量少,则采用堵管办法;管口数量较多,堵管后会严重影响换热效果,则宜选用抽芯补焊的办法修复绕管,缠绕管式换热器的抽芯修复虽然复杂,但修复成功的事例较多。 4 缠绕管换热器的应用前景分析 缠绕管换热器目前较多地应用于化工领域的深冷装置,如空分和甲醇装置,随着国内对缠绕管换热器研究的深入,国内多家单位不断攻关,扩大缠绕管换热器的应用领域已取得初步的成绩,主要有以下几方面趋势。 4.1 缠绕管换热器的大型化 由于缠绕管换热器特殊结构设计,它封头小,管子可以长达数百米,目前已开发制造了一些大型的缠绕管换热器。图3（略）为一台德州石化所使用的大型绕管换热器,该换热器尺寸为1600mm×20000mm,重达60t,换热面积为2000m2,是普通类似壳体换热器的2倍左右。随着装置的大型化,这种缠绕管换热器也要求不断大型化。而普通列管式换热器由于管子限制无法把换热器做大。 4.2 缠绕管换热器的高温化 缠绕管换热器具有高效的换热性能,但目前基本上应用于深冷装置。从2001年开始合肥通用所等企业开始研究应用于高温场合的缠绕管换热器(图4)（略）,并于2002年在镇海炼化投用,这种换热器采用CrMo钢耐高温材料,操作参数见表4。经过几年运行,该换热器的性能完全达到使用要求,质量也较可靠。这种产品的成功应用,使得缠绕管换热器的应用领域大大拓宽,可以从低温应用转向高温应用,只要介质允许,在炼油行业也可以充分发挥绕管换热器的优点[3]。
4.3 缠绕管换热器的高压化 缠绕管换热器目前多应用于壳程压力高,管程压力低的场合,一般壳程压力达到15.0MPa,而管程压力普遍小于5.0MPa。由于缠绕管换热器设计结构特点是管板小,壳程大,两端入口封头小,该结构能克服普通高压换热器的弊病。普通高压换热器均采用浮头式或U形管式,当压力提高,不仅壳体厚度加大,而且法兰的强度等级要大幅提高,一般的高压换热器如压力大于10MPa,当做到1.4m时,换热器将是非常庞大,法兰也非常厚。而且随着装置的大型化,高压换热器也需要不断扩大,这就给制造带来麻烦,如加氢裂化的锁紧环式高压换热器,管程压力14.5MPa,壳程压力为18.5MPa,直径为1.4m,其中换热器的管箱重量就已达45t,制造非常困难,若改做浮头式换热器则很难保证换热器的密封等要求。因此,随着加氢装置的大型化,锁紧环换热器也要大型化,要向1.6m或1.8m发展,不但制造难度大,而且由于结构庞大,检维修将十分困难。而缠绕式换热器却可通过加长长度来增大面积,而两端的小管板使得连接法兰小,容易制造。目前国内一些单位正在进行研究,以缠绕管式换热器逐步替代炼油行业一些高压换热器,如加氢裂化和重整等装置。 4.4 缠绕管换热器的多股化随着应用的成熟,缠绕管换热器逐步实现多股流换热,这是其他换热器无法比拟的特殊性能。一台换热器一种壳程介质可同时跟两种或3种介质同时换热,这样可以大大提高装置的换热效率和换热空间。目前,国内的多股流换热器研究制造逐步开始,已有部分产品投入应用,图5（略）为巴陵石化的多股流换热器[4]。 4.5 缠绕管换热器的微型化 缠绕管式换热器由于其高效的换热性能,它在向大型化发展的同时,也正逐步向微型化发展。在一些空间受到限制的地方,常规换热器达不到热交换的要求,而采用缠绕管换热器能在同样空间可满足要求。正是由于这种良好性能,缠绕管换热器已在微型领域使用。图6是某军工产品使用的缠绕管换热器,由于该军工产品空间有限,经过反复比较,最终选择了这种产品,在有限的空间实现换热。 5 结束语 缠绕管式换热器是一种新型高效换热器,如何正确地进行设备的全过程管理对装置运行相当重要。并且随着应用的不断成熟,其应用领域日益扩大,将发挥越来越大的作用。