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3451 概述某炼厂为了充分利用内部热量，设备尽量靠近布置，以使装置的物耗、能耗达到领先水平。
蜡油加氢装置共有高压换热器六台，柴油加氢装置共有高压换热器五台，两套加氢装置反应部分高压换热器均采用了新型的立式缠绕管换热器。
2 缠绕管式换热器的结构缠绕管换热器主要由壳体和芯体组成，其中芯体由中心筒、换热管、垫条、管卡等组成。
换热管紧密的缠绕在中心筒上，用平垫条及异形垫条分隔，保证管子之间的纵向与横向间距，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，壳体由筒体、封头等组成，管束与筒体采用焊接结构。
缠绕管换热器大法兰处均设有超声波除垢装置，延缓结垢。
3 缠绕管换热器的优点3.1 使用维护简单缠绕管换热器因芯体管束、管板与壳体为焊接结构，使用中无法对管束内部进行检修，只需在停工后对管束等奥氏体不锈钢部位进行中和清洗，以防止连多硫酸应力腐蚀开裂。
便于安装、拆卸和清洗，减少了一次安装及后期维护费用。
3.2 密封性能好管箱与接管间为较为实用的法兰连接，设备的换热管为整根无缝管，因而不易发生泄露问题。
3.3 管束热膨胀应力小缠绕管式换热器的螺旋缠绕弹性管束设计使管束两端均有可自行膨胀的自由段，能有效消除管道振动和因热膨胀冷缩变形产生的应力，故不存在热膨胀应力。
结构简单可靠并且能承受高压。
不受设备运行过程中温度和压力波动变化的影响，抗装置波动能力显著提高，能有效避免因装置波动使设备损坏泄露造成非计划停车，从而使生产稳定。
3.4 易实现大型化缠绕管换热器由于体积小、重量轻、结构紧凑，单立方米的传热面积可达100~170㎡，单台换热器最大换热面积可以达到25000㎡。
所以缠绕管换热器在换热面积越大的的情况下优势越大。
3.5 传热效率高、节约操作成本缠绕管换热器层与层之间的换热管反向缠绕的结构一方面会使管程长度增加，换热充分，另一方面也会极大地改变壳程内流体状态，使流体呈强烈的湍流状态流动，大大提高换热系数。
螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的设计和应用【摘要】介绍了SECESPOL螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的设计和应用，螺旋缠绕管壳换热器体积小、节能效果明显，故障率低，维护保养工作量少，机组在运行期间可以采用巡检的方式，采用无人值守的方式进行运行；同时在故障时可以采用短信通知的模式及时通知维修人员进行故障的排除，降低人工成本。
随着房地产面积的增加，采暖面积随之增加，为螺旋缠绕管壳换热器在换热机组中的应用提供了巨大的市场和广阔的应用前景。
【关键词】换热机组；螺旋缠绕管壳换热器；设计；应用0.前言我国幅员辽阔、人口众多，城镇供暖虽然经过多年的快速发展，但是集中供热覆盖率仍处于较低水平。
目前仅在北方各省的主要城镇建有集中供热系统，且平均覆盖率不到50%；未来随着房地产业的蓬勃发展，城镇化率的提高，区域小锅炉的拆除和旧城区的管网建设改造等均为集中供热市场创造了巨大而持续的需求，居民采暖的热力消费随着经济收入的增加增速在不断增长，集中供热面积的快速增加给螺旋缠绕管壳换热器提供了广阔的应用市场。
1.SECESPOL螺旋缠绕管壳换热器的优点（1）换热系数大，换热效率高，单位面积换热能力是传统管壳换热器3-7倍，螺旋螺纹管多层盘绕。
（2）耐高温、耐高压，运行安全可靠：耐高温400℃、耐高压：1.6Mpa，全不锈钢焊接结构，统一的膨胀系数；弹性管束结构自动消除各种应力破坏。
（3）体积小、重量轻、安装方便，是国产管壳式换热器的1/5左右，无需特制基础，只需和管道相连接；节省安装及基建费用，螺旋独特结构。
（4）运行噪音小：独特的100°连接，对流体起到缓冲作用，降低噪音。
（5）节能显著，蒸汽耗量少，换热更充分，运行费用低。
先进的弹性螺旋换热管束，强制湍流，换热充分；长换热管（为壳体高度的3至4倍）；物料停留时间长，换热充分；非对称流换热设计；逆流换热。
（6）后期维护费用低、使用寿命长，清洗方便，维护费用低。
在非化工工艺中使用，保修期为8年。
缠绕管式换热器在加氢裂化装置中的应用摘要：缠绕管式换热器已推广应用到炼化装置。
通过对一例加氢裂化装置中缠绕管式换热器因反应器“飞温”造成超温失效的分析，发现换热管爆管及堵塞与氯化铵在换热管内结晶有直接关系。
同时探讨了缠绕管式换热器在加氢裂化装置中使用的状况，认为缠绕管式换热器结构合理，能够满足加氢裂化苛刻工况下的安全性能与换热性能要求，适合在加氢裂化装置中的应用。
为了保证缠绕管式换热器安稳长周期运行，建议在控制“飞温”的同时，有效控制氯化铵结晶。
关键词：缠绕管式换热器；失效；氯化铵结晶；措施缠绕管式换热器已推广应用到炼化装置[1，2]。
某加氢裂化装置一台缠绕管式换热器。
2019年6月在装置检修停工时，因反应器“飞温”，反应流出物超温（热电偶显示超量程660℃），致使缠绕管式换热器的920根换热管中发生失效堵管处理的换热管多达234根，堵管率为25.4%。
对此，为在加氢裂化装置应用好缠绕式换热器，有必要对缠绕式换热器的使用状况进行分析讨论。
1缠绕式换热器在加氢裂化装置的使用状况加氢裂化是将低分油在高压高温和催化剂的条件下产生反应流出物（氢气＋硫化氢＋反应生成油）。
缠绕式换热器在加氢裂化过程中起到了关键性作用，在加热反应物（低分油）的同时，又在冷却生成物（反应流出物），在加氢裂化装置中处于承上启下地位，并且由于加氢裂化（高压、高温、临氢、强放热催化过程）工况苛刻，加之催化剂活性高，若操作控制不当，则反应器“飞温”速度惊人，可能在极短时间内温度超过425℃，甚至高达880℃[3]。
这不仅对反应器本身造成损坏，而且尚波及下游设备，导致缠绕式换热器泄漏等失效，由此危及整个加氢裂化装置的安全稳定运行。
相对管壳式换热器，缠绕管式换热器[4]虽具有结构紧凑、换热效率高、补偿性能好、管程压力高等优点，但也存在诸如换热管易堵塞、结构复杂而使制造及检修难度大、清洗困难等不足之处。
所以，对于缠绕管式换热器的应用要求管程介质的清洁度较高。
132研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.06 (下)１ 缠绕管式换热器结构缠绕管式换热器管束的结构如图1所示，主要是由换热管、中心筒、平垫条、管板等组成的，换热管紧密的缠绕在在中心筒的外围，按螺旋线的形状逐层交替缠绕。
相邻上下两层换热管的缠绕方向是完全相反的，两层换热管之间需要用金属垫条将换热管隔离开，形成壳程介质流通的管路。
图12 材料的入厂检验换热管是缠绕管式换热器管束的主要受压元件，所以必须要进行入场的检验，只有保证了主要受压原件的质量控制后才能进一步保证整体换热器的质量。
不锈钢管换热器管程的压力一般都比较高，国内采用的换热管一般分为两种形式：一种是无缝钢管对接环缝；第二种直接采用焊接管。
第一种钢管在焊接时必须要采用对接自动焊，每一个对接的接头都要进行无损检测，以确保换热管焊缝性能的良好。
第二种换热管的纵向焊缝较长，焊缝的焊接强度、性能较弱，在经过在线的固溶处理后，必须要进行在线的涡流检测。
同时还要有压扇、扩口试验以及其他力学性能试验，只有全部合格后，该换热管方可投入使用。
入厂检查时，要对换热管的管体在缠绕换热管前，采用专用的工装对换热管逐根进行2倍于设计压力的水压试验，保证一次合格后方可投入使用。
3 中心筒制作（1）按照图纸尺寸检查各零部件的下料尺寸，确保下料长度，偏差值在标准范围内。
零部件外表面要进行清理，去除油污，保证后期焊接质量。
（2）支撑管、筋板、端板、管板之间进行组焊。
首先确定方位，在管板上进行标注，然后按照图纸要求进行组对，保证支撑管与筒体之间的同轴度、管板与支撑管同轴度能够达到工艺要求。
两侧管板组对后要测量其水平度，焊接时还要注意防止焊接的变形。
中心筒整体尺寸的控制与图纸对应。
做好同轴度的检查（支撑管与中心筒，管板与中心筒)。
在管板边缘做好角度标记，有利于后序操作。
4 中心筒绕管前的准备在缠绕换热管之前，在绕管机和中心筒上分别划出定位线，首先点焊平垫条，异形垫条再划出参考螺旋线后，然后层层紧密的将换热管绕在中心筒上，并且使用专用的卡箍焊接固定。
缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置的应用肖音发布时间：2023-06-29T10:15:09.136Z 来源：《工程建设标准化》2023年8期作者：肖音[导读] 缠绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、抗结垢性强和免维修等特点，这类高效节能型换热器已广泛应用于石油化工等领域。
本文主要对缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置中的使用情况做以简单介绍，同时也对设备更新前后的使用情况加以对比。
中国石油锦西石化分公司辽宁省葫芦岛市 125001摘要：缠绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、抗结垢性强和免维修等特点，这类高效节能型换热器已广泛应用于石油化工等领域。
本文主要对缠绕管式换热器在汽、柴油加氢精制装置中的使用情况做以简单介绍，同时也对设备更新前后的使用情况加以对比。
关键词：缠绕管式换热器；汽、柴油加氢精制装置；设备检修；效益汽、柴油加氢精制装置-柴油国V标准质量升级改造由于装置流程的优化与改造，高压换热器由改造之前的14台缩减至3台，并采用了高效的新型缠绕管式换热器，这类换热器凭借其换热效率高、抗结垢性强、免维修等优点，现已广泛应用于石油化工等领域。
1 高压换热器流程和设备技术升级方面1.1 高压换热器的简要流程自加氢反应器（R-2）流出的反应产物依次经热混氢油-反应产物换热器（E-1）、生成油-反应产物换热器（E-2）、冷混氢油-反应产物换热器（E-3）分别于热混氢原料油、生成油、冷混氢原料油换热，再经反应产物空冷器（Ec-1）冷却至50℃后进入高压分离器（D-1）。
为防止反应产物在冷却过程中析出铵盐，堵塞管道和设备，在E-3前、后分别设置注水点，采用连续注水方式，经高压注水泵P-5分别将除盐水注入至E-3和Ec-1上游管道。
高压换热器简要流程见下图。
图1 高压换热器的简要流程1.2 设备技术升级方面本次装置升级改造新建的3台缠绕管式换热器从管束材质（S32168、ALLOY825）到壳体材质（12Cr2Mo1R+堆焊、Q345R、15CrMoR）、管程壳程工作温度及最高允许工作压力等方面都做了技术升级，管程与壳程的测量介质也从热混氢油、中间反应产物到生成油及冷混氢油均与之前发生了一些变化。
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。
高效缠绕管式换热器在电厂MGGH系统中的应用陈雪峰摘要：针对江苏利港电厂#6炉MGGH水水换热器的改造实例，从换热器的选型论证，综合比较高效缠绕管式换热器和常规换热器的性能差异，最终选择高效缠绕管式换热器，并通过厂内性能试验验收，各项指标达到设计要求。
关键词：水水换热器；MGGH系统；高效；高效缠绕管式换热器0引言近年来，随着化工、炼油、环保领域装置不断向大型化发展以及对节能降耗的要求，对高效换热器的需求越来越大。
高效缠绕管式换热器作为一种特殊结构的管壳式换热器，具有结构紧凑，传热效率高，能耗小，运行费用低，易实现大型化，可同时进行多种介质换热的特点，近年来已经在连续重整、加氢，空分，低温甲醇洗等装置中得到了广泛应用，而在电厂的余热回收利用方面应用却很少，以下通过利港电厂#6炉凝结水-热媒水换热器的选型与使用过程，进行分析和总结，并最终通过性能验收，成功实现高效缠绕管式换热器在电厂烟气余热回收装置中的应用1高效缠绕管式换热器的结构和特点1.1 高效缠绕管式换热器结构常规的管壳式换热器的换热管设计都是采用直管或者是U型管。
所以困扰着设计工程师的一个问题是，采用什么样的方法可以让换热管变长，单位体积的换热面积加大，逆流换热而导致热传导由于结构的原因从根本上维持在一个理想的状态，同时换热设备本身体积要缩小，安全性能要更强。
螺旋式换热管束缠绕技术的研发成功并日趋完善从根本上解决了这个问题。
如图一所示1.2 高效缠绕管式换热器特点：1.2.1 传热效率高，可有效节约投资。
高效换热器内流体在管内流动时受螺旋状换热管的引导使流体不断改变流动方向，有效地减薄边界层厚度；管外流体沿规则排列的管壁空间轴向流动，但流动通道不断改变，且容易产生轴向旋涡，引起边界层分层及边界层中流体的扰动。
从而强化了管、内外的传热。
与板式换热器相比，换热效率与板式换热器相当，工作压力可以达到20MPa，而板式换热器的工作压力一般不允许超过1.6MPa，高效缠绕管式换热器采用全焊接结构可承受高温，高压，传热效率高、加热速度快，同等工况下可节省能源15%左右，而无需像板式换热器一样更换胶垫，维护费用低。
螺旋缠绕管式换热器安全操作及保养规程前言螺旋缠绕管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、制药、石油、天然气等领域。
在使用过程中，需要注意安全操作，并做好保养工作，以保障设备的正常运行和使用寿命。
本文将介绍螺旋缠绕管式换热器的安全操作和保养规程，希望对用户有所帮助。
安全操作规程1. 设备安全性检查使用前需对设备进行安全性检查，包括以下内容：•检查设备安装是否牢固，是否存在支撑不稳或腐蚀等情况；•检查设备内部是否有异物、杂质等，确保通道畅通；•检查设备的连接管道是否接好，密封是否良好；•检查设备的控制系统是否正常运行，尤其是安全保护系统。
2. 操作规程在操作过程中，应遵循以下规程：•严格按照操作手册要求操作设备；•保持设备外部清洁，避免杂物落入设备内部；•在启动设备前，排空设备内残余液体和气体；•在关闭设备前，停止供料和冲洗管道，排空管道内残余液体和气体；•确保设备处于正常运转状态，严禁扰动设备；•不得私自操作设备控制系统；•在设备冷却后再进行维护和保养。
3. 安全操作注意事项•禁止在设备上行走或加压；•禁止在设备前方放置障碍物或其他设备；•禁止操作人员穿着宽松衣物、拖鞋等；•操作人员必须经过专业培训和持证上岗。
保养规程螺旋缠绕管式换热器的保养工作对于延长设备寿命、保证设备安全运行具有非常重要的作用。
1. 日常保养•定期清理排污器、过滤器、检查是否堵塞等；•定期检查设备的密封性能；•定期检查设备的外观、支撑、管道连接等是否有损坏或松动；•定期检查管壳侧二次温度计指示的管壳侧入口和出口液体温度是否一致；•在使用过程中，注意观察设备运行状况。
2. 周期性保养•定期更换密封件和弹簧；•定期对设备进行冷冻清洗，使设备内部通道清洁；•定期检查设备的加热器、压力表、温度计等仪表是否正常；•定期检查设备的支承轴承是否磨损，必要时更换；•定期更换管束。
3. 特殊情况下的保养•在设备长期停用或在极端环境下使用时，应对设备进行特殊保养；•在设备长时间放置不使用时，建议对设备进行干燥处理，避免腐蚀和锈蚀；结语螺旋缠绕管式换热器是一种广泛使用的换热设备，在使用过程中，需要严格遵循安全操作规程，并做好日常保养和周期性保养工作。
缠绕管式换热器应用分析A、蒸馏回流系统在医药、化工生产中，物料在回流状态下反应，反应完毕后进行需要对蒸发的溶媒进行冷凝直到易储存的低温状态，这样换热器就特别需要较长的换热流道，此种工艺条件下，采用的常规换热器面积和体积都很大。
HIMILE缠绕管式换热器正是基于此要求延长了冷凝行程，在不增加投资的情况下使得换热面积和设备体积都大幅的减小，最大限度的保证了溶媒回收率。
B/浓缩系统在医药、化工生产中，对物料进行浓缩处理，特别是针对热敏性物料或高沸点溶媒，通常采用减压浓缩，此时溶媒沸点降低，汽相在真空系统中流速较高，所以工艺对流道有严格要求。
这种条件下换热器整体传热系数会大大降低，换热难度数倍增大，生产中跑料现象亦为严重。
HIMILE缠绕管式换热器根据此系统特点进行多管束型号设计，增大延长了流道，物料在强化传热的流道内实现了快速、全部的冷凝，降低了生产原料成本，并避免出现环保隐患。
C/精馏系统在工艺中，当回收的溶媒无法满足生产套用的技术指标时，需进行精馏，从而得到高纯度，高含量的溶媒满足生产套用要求。
该系统换热器一般安装在几十米的塔顶平台，换热面积和设备体积都较为庞大，需要足够大的安装平台和稳固的基础建设，设备就位更需要大功率吊装设备，对客户来讲是很大的投入。
HIMILE缠绕管式换热器的紧凑式结构设计，强制逆流换热，设备重量和设备体积都大大的减小了同时换热效率有了更大的提高。
这样对客户而言，不仅节约了大量的平台建设、基础建设及后期维护费用，更降低了工人在高空作业下的设备维护风险。
D/尾气余热回收在许多行业的生产中，往往会存在大量的尾气及余热需要进行热能回收，例如真空泵后尾气，二次闪蒸废汽等大量的可回收的物料及余热，这本身是企业可控的节能减排的重要环节。
这种条件下，由于物料品质较差，简单的换热设备难以实现充分有价值的回收，也是很多企业采取吸收或直接排放的无奈之举。
HIMILE缠绕管式换热器在此工况下，利用自身反向缠绕管束强化传热的特点，使较差品质的物料，充分进行热量交换，尾气余热回收带来的节能减排收益可以短期内回报设备投资，并在以后的生产中不间断的产生节能效益。
缠绕管式换热器在连续重整装置预处理系统中的应用宋云平，杨 俊，石 晶（中国石油兰州石化分公司炼油厂，甘肃省兰州市７３００６０）摘要：中国石油兰州石化分公司８００ｋｔ／ａ连续重整装置预处理系统在运行过程中，由于汽提塔全回流改造和预分馏塔塔顶换热器换热效率的下降，出现了预加氢进料加热炉高负荷运行、拔头油出装置温度偏高和预分馏塔塔顶低温热浪费等问题，不仅影响装置长周期运行，还造成装置综合能耗增加。
通过将预分馏塔塔顶的浮头式换热器改造为缠绕管式换热器，换热效率大大提高，达到了安全和节能的效果，每年可创效约１３８．４万元。
关键词：缠绕管式换热器 连续重整 预处理系统 经济效益１ 装置概况中国石油兰州石化分公司炼油厂８００ｋｔ／ａ连续重整装置预处理系统采用先加氢再汽提后分馏的工艺，其作用有三方面：一是通过加氢处理脱除重整原料中的杂原子化合物；二是通过汽提对加氢产物进行脱水、脱硫化氢；三是通过分馏为催化重整反应提供馏程合格的原料。
其工艺流程如图１所示［１］。
图１ ８００ｋｔ／ａ连续重整装置预处理系统流程Ｆｉｇ．１ ８００ｋｔ／ａＣＣＲｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｌｏｗｓｈｅｅｔ 预处理系统生产的拔头油收率约占装置生产能力的１４％，其主要来自于汽提塔（Ｃ １０２）和预分馏塔（Ｃ １０１），为了改善汽提塔的汽提效果，降低拔头油硫含量，２０１７年年底将汽提塔改为全回流操作，汽提塔塔顶不再出拔头油，所有拔头油均由预分馏塔顶部抽出，大大增加了预分馏塔塔顶换热设备的负荷。
而预分馏塔塔顶现有的冷却设备无法满足塔顶冷却负荷的要求，因此出现了拔头油出装置温度偏高等问题。
收稿日期：２０２０－０２－２７；修改稿收到日期：２０２０－０６－１６。
作者简介：宋云平，助理工程师，本科，２０１６年毕业于兰州理工大学过程装备与控制工程专业，现从事连续重整 芳烃抽提装置设备管理工作。
联系电话：０９３１－７９３０７１９，Ｅ ｍａｉｌ：ｓｏｎｇｙｐｗｘ＠１６３．ｃｏｍ。
缠绕管换热器结构缠绕管换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、制药、冶金等行业中。
它通过将冷热介质分别流经内外两根缠绕在一起的管道，实现了热量的传递。
本文将从结构、工作原理、优点和应用领域等方面介绍缠绕管换热器。
一、结构缠绕管换热器的主要结构由内管、外管和夹套组成。
内外管分别用冷热介质流经，而夹套则用来传递蒸汽或冷却水等介质，以调节内外管的温度。
内外管之间通过一系列的支撑件固定，确保管道的稳定性。
此外，缠绕管换热器还配备了进出口管道和排污口，方便介质的进出和系统的维护。
二、工作原理缠绕管换热器的工作原理基于热传导的基本规律。
当冷热介质分别流经内外管时，由于温度差异，热量会从温度高的一侧传递到温度低的一侧。
具体而言，热量会从热介质通过内管传递给外管，然后再通过外管传递给冷介质。
这样，热量在内外管之间传递，实现了换热的效果。
三、优点缠绕管换热器相比其他换热设备具有以下优点：1. 效率高：由于缠绕管换热器的内外管紧密缠绕在一起，热量传递的距离短，换热效率高。
这使得它在相同工况下能够实现更高的热量传递效果。
2. 适应性强：缠绕管换热器可以适应不同的工况和介质，包括高温、高压、腐蚀性介质等。
它的结构可以根据实际需求进行调整，以适应不同的工艺要求。
3. 结构简单：相比其他换热设备，缠绕管换热器的结构较为简单，易于制造和维护。
这使得它在实际应用中更加方便灵活。
四、应用领域缠绕管换热器广泛应用于多个行业，包括化工、制药、冶金、食品等。
具体应用领域包括：1. 化工：在化工生产中，缠绕管换热器常用于各种反应器、蒸馏塔等设备中，用于控制和调节介质的温度。
2. 制药：制药过程中需要控制反应的温度和冷却产物，缠绕管换热器可以提供高效的换热效果，满足制药工艺的要求。
3. 冶金：在冶金过程中，缠绕管换热器常用于冷却高温的金属熔融液体，保证冶炼过程的稳定性和安全性。
4. 食品：在食品加工过程中，缠绕管换热器用于调节食品的温度，提高加工效率和产品质量。
缠绕式换热器在连续重整装置的工业应用发布时间：2021-09-15T00:55:00.112Z 来源：《科学与技术》2021年第14期5月作者：张学剑[导读] 中石化天津分公司化工部大芳烃车间连续重整装置于2000年10月正式投产，2004年重整装置的规模由60万吨/年扩大至80万吨/年，操作负荷提高了30%张学剑中国石化天津分公司化工部天津 300270摘要：中石化天津分公司化工部大芳烃车间连续重整装置于2000年10月正式投产，2004年重整装置的规模由60万吨/年扩大至80万吨/年，操作负荷提高了30%，受投资限制，当时仅对影响装置产能的“瓶颈”进行了改造，重整进料换热器没有动改，为降低装置整体能耗，提高公司效益，在2012年检修过程中将重整进料换热器（E-201）由原设计使用的立式换热器更换为高效能新式缠绕式换热器，投用后换热器运行正常，达到了设计要求，新型缠绕式换热器优越的传热性能，使得连续重整装置节能降耗效果显著。
本文主要介绍本次改造过程及换热器的应用情况。
关键词：连续重整；换热器；缠绕式；工业应用1．前言中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部大芳烃车间芳烃联合装置由预加氢、连续重整、芳烃抽提、二甲苯分馏、歧化异构化、BT分馏、吸附分离七套生产单元及一套包括燃料、动力、火炬、油品罐区在内的公用工程系统组成，以精制石脑油为原料，生产苯、甲苯、二甲苯及C9混合芳烃。
连续重整装置采用UOP超低压cyclemax再生技术，年处理能力为60万吨，平均反应压力0.35Mpa，重整油辛烷值RONC为105，催化剂再生的处理量为1500磅/hr。
2004年装置检修改造期间连续重整装置的规模由60万吨/年扩大至80万吨/年，操作负荷提高了30%，当时受投资限制，改造仅对影响装置产能的“瓶颈”进行了改造，重整进料换热器（E-201）没有动改。
原设计使用的立式换热器换热效率低，导致换热器热端温差较大，回收的热量较少，从而大大增加了重整四合一加热炉的负荷，导致操作费用较高。
缠绕管式换热器介绍缠绕管式换热器是一种常用的换热设备，用于将热量从一个流体传递到另一个流体中。
它由一根或多根管子绕成螺旋形，形成流体流通的通道。
该设计能够提高换热效率，并降低设备的尺寸。
本文将介绍缠绕管式换热器的原理、结构和应用领域。
原理缠绕管式换热器的工作原理基于热传导和流体流通。
将需要传热的流体（通常被称为工作流体）流动在内层管道中，而被加热或被冷却的流体（通常被称为传热流体）流动在外层管道中。
通过传热流体和工作流体的接触，热量从传热流体传递到工作流体中。
在缠绕管式换热器中，传热流体和工作流体分别通过内外两层管道进行流通。
传热流体在外层管道中流动，而工作流体则在内层管道中流动。
这样的设计可以最小化传热流体和工作流体之间的热阻。
结构缠绕管式换热器由两个主要部分组成：壳体和管束。
壳体缠绕管式换热器的壳体通常由金属材料制成，例如不锈钢或碳钢。
壳体包裹着管束，用于保护管束并提供流体流通的通道。
壳体通常具有进口和出口，用于引导传热流体和工作流体进出换热器。
管束管束是缠绕管式换热器的核心部分，由一根或多根管子组成。
这些管子被绕成螺旋形，形成流体流通的通道。
管束通常由金属材料制成，例如铜、不锈钢或钛合金，以确保其耐腐蚀性和高强度。
密封件和支撑装置缠绕管式换热器中的密封件和支撑装置用于保持管束的稳定性，并避免流体泄漏。
这些部件通常由橡胶或金属制成，并安装在壳体的进口和出口处。
应用领域缠绕管式换热器在各个行业都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1.石油和化工工业：缠绕管式换热器用于油田热采、化工反应器、蒸馏塔等设备中的热交换过程。
2.食品和饮料工业：缠绕管式换热器用于食品加工、饮料生产等过程中的热能回收和温度控制。
3.化纤和纸浆工业：缠绕管式换热器用于化纤生产中的溶剂回收和纸浆生产中的热能回收。
4.电力工业：缠绕管式换热器用于电力厂中的汽轮机、锅炉等设备的余热回收。
5.制药工业：缠绕管式换热器用于药品生产中的热能回收和温度控制。
缠绕管式换热器技术特色及介绍缠绕管式换热器（Spiral Wounded Heat Exchanger）相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，适用温度范围广、适应热冲击、热应力自身消除、紧凑度高，由于自身的特殊构造，使得流场充分发展，不存在流动死区，尤其特别的，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。
缠绕管式换热器是一款高效紧凑的换热器，不但可以利用余热，在节能环保方面也具有很重要的作用。
换热器的结构形式复杂，造价成本高，并且位于装置的关键部位。
缠绕管式换热器相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，其适用的温度范围广，适应热冲击，能够自身消除热应力，紧凑度非常高，由于自身具有特殊的构造，使得其流场充分发展，不存在流动死区，其中更特别的是，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。
绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形式交替缠绕而成的，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向是相反的，并采用具有特殊形状的定距件，使之能够保持一定的间距。
技术特色缠绕管式换热器的三大技术特色或者说是技术精髓为：精准的换热管间距、合理的管层数量以及层间距、全自动化的机器人焊接流程。
1、精准的换热管间距不绣钢管材因为其材质的而导致了在弯曲或者缠绕的时候很难具有塑性，为实现所有换热管的间距都是统一的这要求带来了很大的困难，这就要求我们在加工时需要完备的技术和丰富的经验，而正是原装的高精度设备和顶尖的缠绕工艺为我们机械的生产提供了基础。
2、合理的管层数量以及层间距在换热管束缠绕时，每层相对的管径都在发生着变化，盘绕角度又要保持一致，要保证每根换热管的长度基本相同确实是很难做到的。
而设计师设计出了每层换热管不同数量，以及合理的层间距就很好地攻克了这—难题，同时也解决了复杂换热条件下的流道要求。
3、全自动化的机器人焊接流程在设备生产的过程当中，采用全自动化的机器人焊接，以保证所有焊点尤其是在管板焊接都实现了标准统一，安全性能高。
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.。
