换热器是工业装置中不可或缺的重要设备,多年来,世界发达国家都投入了相当大的人力物力研究开发传热效率高、结构紧凑的换热器。目前尊龙凯时-人生就是博开发了多种型式结构的绕管式换热器,由于该种换热器结构紧凑、占地面积小、传热效率高,具有耐高压、可实现多股流换热、热补偿能力良好的特点,成为新能源、冶炼、石化等行业,特别是大化工新能源装置中的首选的化工工艺过程重要设备。
一、
绕管式换热器的结构设计和技术条件(举例以某化工厂第一台国产化高压绕管式换热器为例)
1、
设计计算依据:这台绕管式换热器为甲醇/甲醇两股流,壳程兼有沸腾相变的换热器。为满足装置增产10%的要求,在对热负荷进行计算时,对设计参数作了相应的调整,采用将管壳侧流量分别增大10%作计算,使原设计的进、出口温度及压力维持不变。在对污垢热阻值进行选取时,原某公司推荐的污垢热阻值偏小,而实际运行后由于换热器腐蚀结垢严重,导致传热性能下降。有鉴于此同时结合镇海炼化公司化肥厂绕管式换热器试验件热态并网试验的考核结果,在选值时采用了较大的污垢热阻,提高了设备的安全性。
2、
结构设计的特点:缠绕管式换热器由绕管芯体和壳体两部分组成,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,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等的连接结构,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。
我公司多年邀请西安交大毕业的行业专家,经过多年的设计、制造、加工和使用,我公司开发的缠绕式换热器具有如下特点:
a)
传热系数大, 传热效率高, 端面换热温差最小可达2℃;
b)
结构紧凑,单位容积具有较大的传热面积。对管径8-20mm的传热管,每立方米容积的传热面积可达100-170m2,用1台同体积的绕管换热器可替代几台列管换热器;
c)
可同时进行多种介质的传热;
d)
管内的操作压力高,最高操作压力可达25.0MPa;
e)
热补偿能力好,传热管的热膨胀可部分自行补偿;
f)
容易实现大型化,目前最大传热面积已达25000m 2 ;
g) 系统阻力比较小,传热效果好, 冷量的回收较为彻底, 从而降低了系统的能耗。
二、
缠绕式换热器的应用领域:
1、
前景展望:绕管换热器目前较多地应用于煤化工领域,如大型内压缩空分装置、甲醇装置和天然气液化及回收装置,随着对绕管换热器研究的深入,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。
a)
绕管换热器的大型化
由于绕管换热器结构特殊,封头小,管子可以长达数百米,目前已开发造了一些大型的绕管换热器。如我公司制造的一台大型绕管换热器,该换热器尺寸为Φ2040mm×17000mm,重达71吨,换热面积为3700m2,是普通类似壳体换热器的3倍左右。随着装置的大型化,这种绕管换热器也要求不断大型化,重量达百吨以上,而普通列管式换热器由于管子限制无法把换热器做的更大。
b)
绕管换热器的热膨胀自行补偿
绕管换热器具有高效的换热性能,目前基本上应用于深冷装置。但只要介质允许,我们完全可以在高温运行环境充分发挥绕管换热器热补偿的优点。
c)
绕管换热器的高压化
绕管换热器目前多应用于管程压力高,壳程压力低的场合,一般管程压力可达到25.0MPa,而壳程压力普遍小于5.0MPa。由于绕管换热器设计结构特点是管板小,壳程直径大,两端入口封头小,该结构能克服普通高压换热器的弊病。普通中高压列管换热器均采用浮头式或U形管式,当压力较高时,不仅壳体(管箱)厚度加大,而且法兰的强度等级要大幅提高,列管换热器将非常庞大,法兰也非常厚,另外对列管换热器的密封带来很大问题。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,而绕管式换热器却可通过加长长度来增大面积,而两端的管板使用连接法兰小,容易制造。
d)
绕管换热器的可制作成多股流化换热设备
e) 随着应用的成熟,绕管换热器已逐步实现多股流换热,这是其他管壳式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种管程介质同时换热,这样可以大大提高装置的换热效率和换热空间并减少换热器的数量。
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性能要求,而采用绕管换热器能在同样空间可满足性能要求。正是由于这种良好性能,绕管换热器已在微型领域发展使用。
随着我国对高压绕管换热器设计和工艺方面认识的深入,以及其他类型换热器无法替代的优点,其应用范围将越来越广泛。
尊龙凯时-人生就是博设计、生产和制造的绕管换热器已在化工、二氧化碳、深冷和新能源储存等领域开发制造诸多绕管换热器,最长使用时间已有8年多。由于尊龙凯时-人生就是博设计制造的绕管换热器在设计时经过严密仔细考虑,制造过程认真,且用了特殊的焊接工艺,能确保设备长时间稳定运行,确保产品质量。