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绕管式换热器的布置及管道设计方案研究摘要：换热器设备在化工装置当中的应用是十分广泛的。
在整个工程当中，换热器的数量以及投入的资金都占据着非常大的比例。
并且在整个工程当中也占有着一个十分重要的地位。
绕管式换热器能够适应非常大的温度区间，并且是一种高效紧凑的换热器，能够承受住热量的冲击，并且这种换热器的自身也带有消除热应力的能力。
因此绕管式换热器具有节能环保的特点，近些年来绕管式换热器应用的越来越广泛。
关键词：绕管式；换热器，管道设计换热器可以在工业生产当中完成物料之间热量的传递。
换热器是一种通用的工艺设备，在许多领域当中都广泛应用，比方说化工，炼油和原子能等等。
换热器在化工以及炼油等工业产业当中的应用是非常重要的。
换热器在化工厂的建设投资比重当中，可以占到总投资的10%到20%。
在石油炼厂当中的占投资比例更是高，可以占到全部工艺设备投资的35%到40%。
绕管式换热器属于间壁式管式换热器。
这是从传热原理上进行区分的。
因为管式换热器具有耐高压的性能，而绕管式换热器也具有同样的性能。
不仅如此，绕管式换热器的结构比较紧凑，传热效率也比较高。
绕管式换热器的传热管是非常长的，可以达到50到60米，甚至有一些更长的可以达到150到160米。
这种换热器特别适合应用在低温下的气体分离装置当中，比方说空气分离装置，稀有气体分离装置等等。
一、绕管式换热器的特点和应用对于一些普通的换热器来说，绕管式换热器是有其独特的优势的，绕管式换热器的构成比较特殊。
传热器是按照螺旋的形式交替缠绕在芯筒和外筒之间的空间内的。
绕管式换热器是不存在流动死区的，并且这种换热器的应用范围比较广。
它能适用的温度区间也比较大。
面对热冲击的能力也是非常强的，可以利用自身的特点来消除热应力，紧凑度也比较高。
绕管式换热器和普通换热器还有一个最大的特点。
就是绕管式换热器可以设置多股管，这样一台换热器就可以满足多股流体的同时换热。
正是由于绕管式换热器的这样的特点，现在绕管式换热器在化工装置当中应用的越来越广泛，并且占有了非常重要的位置。
【关键字】心得干完绕管换热器后的心得体会篇一：一种缠绕式高压绕管换热器绕管机一种缠绕式高压绕管换热器绕管机张庆生（开封东京空分集团有限公司，河南省开封市北关街8号475001）摘要：简介了高压绕管换热器绕管机作为庞大专用工装设备的主要技术参数和使用性能。
主要分析了它的工作原理及在高压绕管换热器生产中所起的重要作用。
关键词：绕管机；大齿轮；无级变速；低速；重载；大齿轮均衡轴；传动扭矩大Technique equip equipment-----High pressure piping round heat exchanger piping roud machineZhang Qing-sheng(Kaifeng Dongjing Air Separation Group Co., Ltd., 8 Beiguan Street, Kaifeng475001, Henan, P. R. China)Abstract: Simply introduce the lending technique parameter and employ capability of high pressure piping round heat exchanger machine with good-sized special technique equipment .Mainly analyze about it importance at produce with working elements and high pressure piping round heat exchanger .Keywords: Piping round machine; Big gear; Nonpolar shift speed; Low speed; Burden; Big gear uniform bearing; Drive great torsion——————高压绕管换热器绕管机实际上就是一个庞大的专用工装设备，高压绕管换热器绕管机设计一般是在产品（高压绕管换热器）的加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。
缠绕管式换热器换热工艺研究缠绕管式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药、食品等领域。
本文旨在探讨缠绕管式换热器的换热工艺研究，包括其基本原理、性能优势、应用案例以及进一步发展的方向。
缠绕管式换热器是一种利用外壳与内管之间的介质进行换热的设备。
其基本原理是通过外壳中的流体与内管中的流体进行热量交换。
内外介质各自在不同的管道中流动，通过传热表面的热传递，实现热能的转移。
由于能够充分利用介质之间的纵向流动路径，缠绕管式换热器相比于其他换热器，具有更高的换热效率和热量转移能力。
缠绕管式换热器具有多种性能优势。
首先，由于内外介质是分离的，可以用于介质之间有化学反应、腐蚀性或污染性的情况，从而提高了设备的稳定性和使用寿命。
其次，可根据需要灵活选择管道材质，以满足不同介质的特殊要求。
同时，缠绕管式换热器具有紧凑的结构设计，占地面积小，适用于有限的空间。
此外，该设备具有出色的自清洁功能，能够减少污垢和沉积物的积聚，减小清洗维护频率。
缠绕管式换热器在多个领域得到广泛应用。
在化工领域，可以用于石油炼制、合成氨、甲醇生产等过程中的换热。
在石油行业，可用于石油储运、精炼过程中的换热。
在制药、食品等领域，可以应用于发酵、干燥、蒸馏等工艺的热能转换。
此外，缠绕管式换热器还可用于海水淡化、空调制冷、锅炉余热回收等环保和节能领域。
未来，缠绕管式换热器有望在以下方面进一步发展。
首先，进一步优化换热器的结构设计，提高热传导效率，并减少设备的压降。
其次，探索新的材料和加工工艺，以提高设备的耐腐蚀性和使用寿命。
此外，加强对换热器性能的模拟与优化研究，利用计算流体力学等技术手段，提高热传导和热转移效率。
最后，结合智能化技术发展，实现设备的在线监测与控制，提高换热过程的可靠性和自动化水平。
综上所述，缠绕管式换热器是一种性能优越、广泛应用的换热设备。
随着技术的不断发展，缠绕管式换热器在能源、环保等领域的应用前景十分广阔。
我们期待通过进一步的研究和创新，推动缠绕管式换热器的发展，为工业生产和人类社会的可持续发展做出更大的贡献综上所述，缠绕管式换热器具备出色的自清洁功能，能减少污垢和沉积物的积聚，降低清洗维护频率。
绕管换热器技术要求首先，绕管换热器应具备良好的换热性能。
这主要包括换热系数和传热面积两个方面。
换热系数是指换热器单位面积内的传热量与温度差的比值，一般来说，换热系数越高，换热效果越好。
传热面积应尽可能大，以增加传热的表面积，从而提高传热效率。
同时，还应尽量减小热损失，避免能量的浪费。
其次，绕管换热器的材料选择也非常重要。
由于绕管换热器广泛应用于各种场合，所以需要根据实际情况来选择不同的材料。
一般来说，不同的介质会对材料产生不同的腐蚀和腐蚀，而不同的工艺条件则对材料的耐压性能提出了要求。
因此，在选择材料时需要综合考虑工艺温度、压力和介质特性等因素，确保材料能够在长时间内保持良好的工作状态。
再次，绕管换热器的结构设计也需要满足一定的要求。
首先，换热器的内外管布置要合理，以确保流体在管道内充分接触和换热。
同时，流体的流动状态也需要考虑，例如流速和流量等因素对换热效果有一定的影响。
另外，管束的尺寸和布置也需要根据实际需求进行设计，以确保换热器的紧凑性和高效性。
此外，绕管换热器还需要考虑清洗和维护的便利性。
由于绕管换热器在使用过程中会产生一定的污垢和结垢，需要定期清洗和维护，以保持其正常工作状态。
因此，在设计时应充分考虑到清洗和维修的便利性，例如加入清洗孔或维修孔等设置，以方便清洗和维护人员的操作。
最后，为了确保绕管换热器的安全性能，还需要考虑相关的安全措施。
例如，在设计时要充分考虑材料的强度和耐压性能，以确保在高压和高温工况下的安全运行。
此外，还需要设置相应的安全阀、温度传感器等装置，及时监测和控制换热器的运行状态，确保不会出现危险事故。
综上所述，绕管换热器技术要求包括换热性能、材料选择、结构设计、清洗维护便利性以及安全性能等多个方面。
通过满足这些技术要求，可以提高绕管换热器的工作效率和安全性，从而满足各行业在换热过程中的需求。
缠绕管式换热器的管理及其应用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.。
