列管式固定管板换热器的筒体、封头与附件等零件的制造工艺均应满足GB151-2014《热交换器》的要求。若不满足技术要求,将会出现一些问题,如壳体内径过大或圆度误差会引起壳程介质短路而降低换热效率。管板孔的允许偏差距离过允许偏差及壳体的直线度误差标会影响管束的抽装等。
列管式固定管板换热嚣制造工艺流程,主要工艺过程有:
管板的作用是固定管子。一般采用Q235-B、20钢等碳素钢和16Mn、15MnV 等低合金钢,以及JCrl8Ni9Ti、316L、304、321等不锈钢制成,可以用锻件或热轧厚钢板作坯料。管板为一圆形板,一般用整张铜板切割;但当尺寸较大而无法采用整板切割时,也可用几块拼接,不过拼接管板的焊缝要射线或声波检测,并应作消除应力热处理。
折流板应按整四下料,待钻孔后拆开再切成形. 为保证加工精度和效率,常将圆板坯以8- 10 块叠在一起点焊固定.进行钻孔和切削加工外圆后,再进行形切割。
螺旋板换热器:
螺旋板式换热器是一种换热设备,适用汽-汽、汽-液、液-液,对液传热。它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按结构形式可分为不可拆式(I型)螺旋板式及可拆式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋板式换热器。
卫生级冷凝器是不锈钢冷凝器,按材质分为碳钢列管冷凝、不锈钢列管式冷凝器和碳钢 与不锈钢混合列管式冷凝三种,按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器, 按结构分为单管程、双管程和多管程。传热面积0.5-500m2,可根据用户需要定制。
螺旋板式换热器又称为螺旋板冷凝器,是一种换热设备,适用汽-汽、汽-液、液-液,对液传热。它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按结构形式可分为不可拆式(I型)螺旋板式及可拆式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋板式换热器。
结构及性能
1、本设备由两张卷制而成,形成了两个均匀的螺旋通道,两种传热介质可进行全逆流流动,大大增强了换热效果,即使两种小温差介质,也能达到理想的换热效果。
2、在壳体上的接管采用切向结构,局部阻力小,由于螺旋通道的曲率是均匀的,液体在设备内流动没有大的转向,总的阻力小,因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。
3、I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封,因而具有较高的密封性。
4、Ⅱ型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同,但其中一个通道可拆开清洗,特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。
5、Ⅲ型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同,但其两个通道可拆开清洗,适用范围较广。
6、螺旋板式换热器按公称压力可分为PN0.6、1.0、1.6、2.5MPa(系指单通道能承受的大工作压力)。按材质可分为碳素钢和不锈钢。用户可根据实际工艺情况选用。
7、单台设备不能满足使用要求时,可以多台组合使用,但组合时必须符合下列规定:
并联组合、串联组合,设备和通道间距相同。混合组合:一个通道并联,一个通道串联。
部分规格换热器列举如下:
不锈耐酸钢制PN0.6、1.6MPa不可拆式(I型)螺旋板换热器
列管冷凝器的结构
列管式冷凝器主要由外壳、管板(又称花板)、管束、盖(又称封头)等部件构成。在圆形外壳内装入平行管束,管式两端固定在管板上。管子在管板上的固定方法一般采用焊接法或胀管法。装有进口或出口管的盖用螺钉与外壳两端法兰相连,盖与管板之间构成流体的分配室。是目前应用广泛的一种,其结构简单、坚固,制造容易,材料范围广泛,处理能力可以很大,适应性强。
进行热交换时,冷却水由盖的连接管进入,在管内流动,这条路径称为管程;有害蒸气在管束与壳体之间的空隙内流动,这条路径称为壳程;管束的表面积就是传热面积。在冷凝回收不论是对饱和蒸气的冷凝还是对含不凝气的冷凝过程中,一般情况下,在卧式冷凝器的壳程冷凝,因为无论从传热、压力降及清扫方面都比较合理。
列管冷凝器的分类
(1)固定管板式换热器:结构简单、紧凑、能承受较高的压力,造价低,管程清洗方便,管子损坏时易于堵塞或换
(2)浮头式换热器:管内和管间易于清洗,不会产生热应力;
(3)U形管换热器:只有一块管板,管束由多根U形管束组成,管的两端固定在同一块管板上,管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热器有温差时,不会产生热应力。
(4)滑动管板式换热器:结构简单,造价低廉,必要时可在管箱增设隔板,强化传热。
列管冷凝器的特点
(1)卧式壳程冷凝膜传热系数要比立式管内或管外的膜传热系数高数倍,同时不凝物不会在死角积累起来不易排出。
(2)冷却水走管内便于清扫水垢。水走管内容易保证有较高的流速,这对降低水垢生成的速度与提高水膜的传热系数都有好处。
(3)卧式列管式冷凝器,使低层管子处于冷却水进口处,而使冷凝液积于底层,以便降低冷凝液的温度。在表面冷凝系统中,对冷凝液进一步冷却很重要,如果冷凝系统中的温度较高,一接触空气**气体就会有大量挥发,一般冷凝液的出口温度要求在60℃或低。当然也可以增加一个单的冷却器,不过这样要增加费用。
列管式冷凝器按材质分为碳钢列管式冷凝器、不锈钢列管式冷凝器和碳钢与不锈钢混合列管式冷凝三种。按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器。按结构分为单管程、双管程和多管程。
列管式冷凝器的优点:
1、冷却水不受二次蒸汽污染可以循环利用。
2、由于水在冷凝器内是闭式循环没有水的冲击声,不象水力喷射器所使用的冷却水暴露在外面有水的冲击声。
3、不受空间高度的约束限制,可立式安装也可卧式安装,不象大气式冷凝器受空间高度的限制(大气式冷凝器安装高度在10.5m以上)。
4、冷却效果也不比直接式冷凝器差,并便于自控。
列管式冷凝器泄露原因:
列管式冷凝器的泄漏一般是壳体损伤或列管损伤、管口焊缝泄漏。由于生产的连续性,冷凝器一般处于不间断工作状态,很难发现漏点,发现了又很难处理。究其原因大致有4种。
1、外力损伤
冷凝器在运输、安装等过程中由于受到外力的作用,往往会损伤暴露在外面的钢板外壳,使外壳出现裂纹或其它损坏,初期可能很小,不易被发觉,但使用一段时间后就会慢慢扩大,发生泄漏。
2、磨损腐蚀
有些冷凝器已经使用了多年,钢管壁受到冷却水内杂质的磨损及物料等的腐蚀,使管壁有一定损害。加上为了去除水垢、泥垢、锈等,每年都要进行1~2次的清洗,也对管壁及管壳造成一定的损伤。另外,一次水中含有的沙粒等硬物也会对管壁造成磨损。
3、焊接质量差
大多数情况下,冷凝器的泄漏是在端头花板与列管管头的焊缝上。焊缝泄漏,只能说明是焊接质量问题。由于这部分通常是采用手工电弧焊,其中存在着夹渣、气泡、焊缝不饱满及未焊透等现象。这些情况在初期很难判断,但使用一段时间后就会暴露出来。
4、钢管质量差
有些时候我们发现列管间物料从列管口冒出,这说明管壁有破损,物料从管口漏入管内,再从管口冒出来。列管式冷凝器暴露在外面的是钢板外壳,列管均匀分布在壳体内,并两头焊接在壳体两端的花板上,列管不会受到外力的损伤。而这些冷凝器使用时间还不太长,前面提到的磨损腐蚀损伤都不会太严重,因此只能认为列管泄漏是部分钢管质量有问题。
列管式冷凝器的检修:
1、焊接修补
当冷凝器的外壳损伤时可采用焊接修补的方法。具体做法是在壳体的损伤或裂纹处用手砂轮磨出一道凹痕来,然后在凹痕内堆焊,后用手砂轮将焊口磨平即可。若壳体有裂纹时,为防止在打磨和焊接时裂纹扩大,可先在裂纹两端用手电钻钻出2个小孔。
2、焊接盲堵
这是针对管壁泄漏而采取的方法。冷凝器的列管是无缝钢管,用钢质锥堵镶入管两端孔内,然后将锥堵与管子焊牢。
3、对拉盲堵
这一方法是在焊接盲堵的基础上总结出来的,其特点是简单、安全,不需动火又不影响正常生产,作为封堵漏管,切实可行。为了保证密封,螺纹上要涂密封胶或缠生料带,以达到堵牢的目的。
列管式冷凝器主要技术参数
公称直径 管程数 管子数量 换热面积 公称值/计算值 管程通道截面积 管程通道流速为0.5m/sec时的流量m/hr 公称压力
管子长度(m) 碳钢管φ25×2.5
1500 2000 3000 4000 6000 不锈钢管φ25×2
159 Ⅰ 14 1.5/1.62 2./2.17 3/3.27
0.0044/0.0049 7.92/8.82 0.25
0.6
1.0
1.6
2.5
219 Ⅰ 26 3/3.00 4/4.02 6/6.06 8/8.11
0.0082/0.0090 14.76/16.20
Ⅱ 26 3/3.00 4/4.02 6/6.06 8/8.11
0.0041/0.0045 7.38/8.10
273 Ⅰ 44 5/5.08 7/6.18 10/10.26 14/13.72 21/20.63 0.0138/0.0152 24.84/27.36
Ⅱ 40 5/4.62 6/6.19 9/9.33 12/12.47 19/18.76 0.0063/0.0069 11.34/12.42
325 Ⅰ 60 7/6.93 9/9.28 14/14.00 19/18.71 28/28.13 0.0188/0.0208 33.84/37.44
Ⅱ 56 6/6.47 9/8.66 13/13.06 17/17.46 26/26.26 0.0088/0.0097 15.84/17.46
400 Ⅰ 119 14/13.74 18/18.41 28/27.76 37/37.10 55/55.8 0.0374/0.0412 67.32/74.16
Ⅱ 110 13/12.70 17/17.02 26/25.66 34/34.20 50/51.58 0.0173/0.0190 31.14/34.20
500 Ⅰ 185
45/4.15 55/57.68 85/86.74 0.0581/0.0641 104.58/115.38
Ⅱ 180
40/41.99 55/57.68 85/86.74 0.0283/0.0312 50.94/56.16
600 Ⅰ 169
60/62.7 85/83.88 125/126.13 0.0845/0.0932 152.10/167.76 0.6
1.0
1.6
2.5
Ⅱ 266
60/62.05 80/82.94 125/14.72 0.0418/0.0461 75.24/82.98
700 Ⅰ 379
90/88.41 120/118.17 175/177.71 0.0091/0.1313 214.38/236.34
Ⅱ 358
85/83.51 110/111.62 165/167.86 0.562/0.0620 101.16/111.60
800 Ⅰ 511
120/119.20 160/159.16 240/239.60 0.1605/0.1770 288.90/318.60
Ⅱ 488
115/113.83 150/152.16 230/228.81 0.0767/0.0845 138.06/152.10
900 Ⅰ 649
150/151.39 200/202.36 305/304.3 0.2039/0.2248 367.02/404.46
Ⅱ 630
145/146.96 195/196.44 295/295.40 0.0990/0.1091 178.20/196.38
1000 Ⅰ 805
185/187.78 250/251.00 375/377.45 0.2529/0.2788 455.22/501.84
Ⅱ 792
185/184.75 245/246.95 370/371.36 0.1244/0.1374 233.92/246.96
将上述部件装入筒体内,装上另一端管板,将全部管子引人此管板孔内,并把管板焊接在壳体上,后用焊接或胀接等方法把管子两端固定在管板上。列管式固定管板换热器制造的总装工艺流程间有中间管壁隔开,相互之间不混合。烟气流动时,通过对流与辐射方式将热量传给换热管间壁,经过间壁的传导传热后热量再通过对流和辐射方式传递给预热气体。
WS-TH型列管式换热器具备多种结构形式,可根据炉窑类型、介质、温度、压力和使用场合,选择经济的材质,设计化合理的结构,以保证设备运行的、稳定、安全,设备设计、制造、检验执行/T1616《管式空气预热器技术条件》、TEMA《管式热交换器制造商协会(标准)》、《工业炉设计手册》等标准规范,或技术规格。