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1、a,1,绕管换热器内部结构介绍,a,2,绕管换热器的发展史,我国20世纪70年代末引进的大化肥装置中采用德国林德公司低温甲醇洗工艺单元中各有6台绕管换热器；90年代初引进的德国鲁奇公司低温甲醇洗工艺单元中各有2台绕管换热器；由于我国尚未掌握绕管换热器的设计和制造技术，这些引进的装置中绕管换热器完全依赖国外进口，设备的费用昂贵。并且随着我国合成氨工业的发展，对低温甲醇洗装置的需求量增加，对现有装置进行技术改造实现增产的要求也与日剧增，在此形势下通过国内科研、设计和制造单位的努力，该类设备已实现国产化。,a,3,目录：,一、绕管换热器的基本介绍二、绕管各部件加工步骤及注意事项三、操作与维护,a,4
2、,一、绕管换热器的基本介绍：,1.绕管式换热器是在与管板相连的中心筒上, 以螺旋状交替缠绕数层小直径换热管形成管束,再 将管束放入壳体内的一种换热器。管束由多层螺旋缠绕的换热管组构成，每层换热管以相反的方向缠绕，每层换热管用垫条隔开，垫条厚度由工艺计算的流体通道要求确定(九江项目采用2mm厚度）并采用异型垫条控制换热管的螺旋升角。在设计盘管时同一层使用相同长度的管子绕制，在同一管程的流道上管子应均匀布置。,a,5,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
3、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。,a,6,优点：结构紧 凑、可同时进行多种介质换热、管内操作压力高、传 热管的热膨胀可自行补偿、换热器易实现大型化等 特点,因此,成为大型煤化工装置低温甲醇洗系统的首选换热设备。缺点：主要为检修、清理困难,所以一般用于较清洁的工艺介质。,a,7,2.绕管式换热器按其结构特点分为两类:管程单股流流道型(称为单股流绕管式换热器),管程多股流流道型(称为多股流绕管式换热器)。（如图2-1、2-2）,a,8,（图2-1）单股流绕管式换热器,a,9,单股流绕管换热器实物图(
4、E1610热再生塔进料加热器),a,10,（图2-2）多股流绕管式换热器,a,11,多股流绕管式换热器实物图（E1606洗涤塔段间冷却器）,a,12,二、绕管各部件加步骤及注意事项,1绕管各部件加步骤:1.1中心筒组对焊接绕管束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，中心筒的外径由换热管的最小弯曲半径决定,a,13,1.2中心筒与管板焊接,a,14,1.3管板中心距检查3mm,a,15,1.4垫条点焊前对照图纸进行确认管板标识，检查管板介质通道是否一致,a,16,1.5介质通道进行标识，检查是否正确以防穿错管,a,17,1.6异型垫条用来确定管子的导程,a,18,1.7平垫条在中
5、心筒上点焊,a,19,1.8中心筒上点焊异形垫条,a,20,1.9垫条点焊,a,21,1.10异形垫条用来固定管子在绕制过程中的导程，犹如管子绕制过程的行驶轨道,a,22,1.11管箍，用来固定管子,a,23,1.12管子绕制好一根，管箍进行固定，以防止管子回弹,a,24,1.13管箍固定管子，此处点焊时注意检查是否伤到管子,a,25,1.14绕制时敲击使用皮锤进行敲击，以防伤到管子,a,26,1.15绕制中,a,27,其中，换热管的盘绕角一般为520度,例如E1607盘绕角14-15度。绕管式换热器的特点是结构紧凑，单位换热面积大，热损小，承压能力高。一般高压流体在管内流动。换热管大部分呈盘
6、绕状，盘绕角较小，故管内、管外的清扫很困难，所以管内、管外不适于走不洁的流体。,a,28,1.16绕制中，使用管箍固定中，以防回弹,a,29,1.17第一层绕制完，进行表面检查及100气压试验,a,30,1.18气压试验压力8.5Mpa,a,31,1.18第二层绕制前，将垫条点焊在第一层的管箍上,a,32,第二层管子管箍固定，点焊时注意不要伤到管子,a,33,第二层的绕制方向与上一层方向相反，依次类推,a,34,1.19每层绕制完，需要对每一层的直径进行数据测量，对照图纸，以防绕大。,a,35,1.20绕制完成以后，对绕管体外部使用厚度为2mm的不锈钢皮进行包裹，以防伤到管子，等待与筒体进行套
7、装，由此夹套还起到导流作用，夹套与设备壳体间应保持一定距离。如下图片：（E1610为例）,a,36,a,37,a,38,a,39,2制造过程的控制,2.1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.2.2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,焊缝要均匀和饱满.,a,40,2.3缠绕管换热器都是竖直运行,下管板与管子间易产生间
8、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.2.4九江绕管胀接的胀度在管子穿穿管前进行了试验，选择80MPa的胀度（75-90MPa之间）,a,41,胀接试验胀度80MPa,a,42,胀接后PT检查,a,43,2.5换热管做水下气密性试验，注意试验用水，水中氯离子含量25mg/L,a,44,换热管做水下气密性试验,保压10分钟，无泄漏无变形，才能进行绕制,a,45,三、操作与维护,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
9、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.,a,46,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
10、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.,a,47,参考文献1 张贤安,陈永东,王健良 缠绕式换热器的工程应用.大氮肥,2004,27(1):9-112 陈永东.我国换热器的技术进展.第二届全国换热器学术会议论文集.20023 都跃良.首台15CrMo缠绕管式换热器的制造.化工机械,2004,31(3):165-1664 都跃良,陈永东,张贤安.大型多股流绕管换热器的制造.压力容器,21(6):26-295开封空分厂制作设计文件及图纸,a,48,谢谢！,
