管式换热器压力容器般采用低合金钢或其它材

　　焊接板式换热器及其应用汪善文 (洛阳石油化工工程, 河南 洛阳 471003) 介绍了多种类型的焊接板式换热器及其应用情况。焊接板式换热器保持了普通板式换热器传热效率高、结构紧凑的优点, 并且可以在更高的温度和压力下使用。在石油炼制、化学、石油化工和钢铁等行业, 焊接板式换热器正得到越来越广泛的应用。 可用于许多工艺过程, 例如加热、冷却、冷凝和蒸发等。 关键词 焊接板式换热器; 结构特点; 应用 中图分类号: 965文献标识码: 文章编号:100628805 (2001) 0620047205 板式换热器是一种高效紧凑式换热器。 由于 有传热系数高、压力损失小、结构紧凑、维修方便 等诸多优点, 并且随着结构的改进和大型化制造 技术的提高, 已得到越来越广泛的应用; 除了高 温、高压和特殊介质等条件外, 用板式换热器代替 管壳式换热器都可取得明显的效果。但是, 一般的 散装式板式换热器 由于本身结构的局限性, 使用压力不超过 215M 用温度不超过250 此外还存在流体与密封垫片的相容性问题。 因此, 为了提高板式换热器的使用温度和压 扩大其使用范围,国内外陆续开发、制造并使 用了多种焊接板式换热器。 这些焊接板式换热器 已经越来越多地用于化工、石油、动力、冶金等领 域的加热、冷却、冷凝、蒸发和热回收等过程中。焊 接板式换热器主要分为全焊式和半焊式两种, 其它的错流式全焊接板式换热器高出20% lfaRex 换热器采用激光焊接, 热输入仅为 普通焊接法的 25% 因此焊接热影响区和残余应力较小, 焊缝优于普通的焊缝。A lfaR ex 换热器仅 在板片平面的二个方向进行激光焊接; 这样, 度和压力变化时,板束能够沿长度方向膨胀并接 lfaRex 换热器在温度和 压力迅速变化时仍可以使用; 而在典型的三向焊 接设计中, 通常将产生疲劳裂纹。 除了板束之外, lfaRex 换热器的接管均能随温度和压力的变化 而弯曲。 lfaRex 换热器, 由于流道内的湍流而产生 高的剪应力, 因此不易结垢。 又由于滞留量少, FA2L 建议使用过滤器除去大颗粒或其它外来杂质。 在某一应用 曾连续使用18 个月而仍然不需清洗。 lfaRex 换热面积达27817m 片材料采用316, 316L lfaRex 换热器可应用于腐蚀性介质 例如有机溶剂、烃类等) 的加热ƒ冷却、间歇式反应、 回收、烃类气体冷却、溶剂回收、制冷等多种操作过程。 lfaRex 换热器 lfaRex FA2L 之可以在较高温度和压力下使用,并且可处理腐 50～350, 750psig 给定的传热负荷下,安装费用仅为管壳式换热器 lfaRex 换热器的工作原理与常规的板式换热器是相同 有交替的通道供冷、热流体通过,并且是完全 的逆流流型。 该换热器每单位面积的传热能力比 收稿日期: 2001203221 作者简介: 汪善文 河南开封市人。1987年毕业 于郑州轻工业学院机械制造工艺及设备专业, 获学士学位。 现在中国石化集团洛阳石油化工工程从事专利管理和 代理以及石油化工科技信息工作, 工程师。 获中国石化集团 科技信息奖 Compa late 换热器 apla te FA2L 260(500υ 标准工作压力为1103M (150psig 制的换热器,设计压力可达 617M (975psig 计温度可达538 (1000υ 近温度可达111 GER换热器有多种型号。 换热器的换热面积为4m 经常将多个换热器排列在一起使用, 使用共用的入口和出口总管。 GER换热器的接管有多种设臵 方式, 在安装时具有很大的灵活性。换热器所使用 的材料有 stello 以及其它材料。 rante 发明的一种焊接板式换热器 SP5487424)。这种换热器由二组板对组成, 组板 板片上有突起的凹进物,使两个板 片之间具有一定的间隙, 形成流体流动通道, 流动的流体产生湍流。可使用改变高度的凹进物 以减少压降, 同时仍能维持湍流以使传热良好。密 封的板对相对的板片之间留有较小的间隙, 以便 可能出现的泄漏物排出, 防止一种流体被另一种 流体污染。 每个板对的流体入口和出口位于板对端部的 两侧。 板对的入口和出口被扩大, 能够提高流量、 减少压降和泵送费用。 每一组板对的入口和出口 分别与集流箱相连, 用于输入和抽出流体。每个集 流箱分别与接管相连。 该焊接板式换热器采用全焊接结构; 这样的 结构更为紧凑、重量更轻、费用更少, 可在较低的 流体体积下操作, 并具有更高的操作压力和操作 性能以及更高的效率。 此外, 本换热器的结构简 更为坚固和耐用,并且易于制造和组装。 生产的系列全焊接板式换热器。可用于多种工业过程, 尤其是化学 (加热器、 生产的一种宽间距全焊接板式换热器。采用自由 流动板片技术, 主要用于含有高百分含量固体颗 粒、悬浮物或纤维的高污垢流体的冷却或加热, 用于水质较差的冷却操作。该换热器将一系列带 凹进物的波纹板片联结起来形成板束, 并形成供 由于没有接触点,自由流动通道允许换 热器处理污垢流体而不会造成堵塞。 加热或冷却 流体在带凹进物的板侧流过, 产生逆流或并流流 动。Com apla te 换热器能形成的板间流速和 能从板束的任一端用水冲洗污垢流体表面。板束采用 的焊接设计, 消除了使用垫片可 能造成的问题, 并可节省维修费用。 Com apla te 换热器宽间隙侧的设计压力为 线υ )。标准板材料采用 316L 、碳钢: 特殊板材料采用 304L XCHANGER 换热器 GER焊接板式换热器是一种具 SP5469914, SP5487427)。由 rante 生产。这种换热器的主要特征是, 在板片的端部形成流体 形边的开口长度。对于每个 流动通道, 将两个板片之一形成的开口端部边缘 折弯并与相邻的板片焊接在一起, 进一步将出入 口扩大。由于板片之间流道的入口和出口扩大, GER换热器的传热情况与板框 式换热器基本相同, 但没有垫片。 换热器非常紧 其所占据的空间只有管壳式换热器的30%～ 50% 。由于板式间隙可变并具有独特的几何形状, 这种换热器的传热系数 板片上有很多凸起的凹进物或倾斜的波纹,提供 GER换热器用于高温、高压操作。标 汪善文.焊接板式换热器及其应用 〃49〃 业。PL 换热器的传热性能优良,传热系 近年来,PL 换热器的设计范围得到扩展, 着重应用于处理悬浮液、含纤维流 体和粘性流体以及污垢介质。 还有一些特殊设计 回收。PL 逆流、并流、错流) 气体之间的换热、冷凝与蒸发。通用性好; 其全部 结构参数 (例如高度、长度、宽度和传热流道间距) 均分别进行优化, 允许采用不同类型流体、压降和 温度。 采用卧式或立式安装, 易于维护, 可采用机 械或化学方法清洗。 PL 换热器可用常规的不锈钢、U CONEL 、HA ST EL 等材料制造。其板片采用压制成形, 具有优良 的机械性能和抗腐蚀性能。需要时, 板片可以采用 电抛光制造。 PL 型无壳体,一般具有二种类型的通 一种通道是带凹进物的;另一种通道是平滑 分别供难处理流体或含纤维流体以及清洁流体通过。当二种物流均为清洁流体时, 二种通道均 可以是波纹形的, 以提供的效率。 IJ 束则安装于一个壳体内。IJ 0155～1316m BAVEX 焊接板式换热器 德国BA EX开发的适用于高温、高压 的全焊接板式换热器; 日本千代田引进此技 EX板式换热器。 这种结构 的换热器由厚 012～ 018mm 不锈钢压制板片叠起后,四周用等离子或 等方法焊接而成。该换热器在常压下使用温度可 1000,常温下使用压力可达 610～ 810M 与多管式换热器相比,总传热系数高 污垢系数为1ƒ10, 重量为 1ƒ2。这种全焊接板式换热器已使用的传热面积为 1900m IGMAW IG 换热器 IGMAW IG Schmid t2B re 司生产。该系列焊接板式换热器没有垫片,所有与 流体接触的部件完全由不锈钢制成。 换热器板片 采用优化的波纹结构, 能达到的传热效果。 该新近生产的 IGMAW IG 型焊接板式 换热器有 ST 30 ST40 二种型号, 具有更大的 体积流量 用于较高的负荷。接管尺寸为 IGMAW IG 系列全焊接板式换热器的优点 无垫片且结构紧凑,使用安全。采用 IG焊接 和优化的焊接装臵, 使产品具有较高的质量。由于 优化了板片波纹, 使传热性能较高。与介质接触的 所有部件均无填充物。 对于危险介质使用特殊材 例如HA ST EL 904L。操作温度较高, 以上。操作周期较长, 不需维护。 COMPA BLOC 换热器 10 COM PA BL ICARB 生产, 是一种紧凑、高效、具有专利技术的换 热器。这种换热器由焊接板束、钢框和面板等组装 而成, 是一种四面体结构。 板束采用精密压制、自动焊接制造, 立柱衬里 采用电阻焊接, 换热器的“核心”由焊接波纹板板 束、立柱衬里和顶部、底部盖板衬里组成, 螺栓连 接框架由四根立柱和顶部、底部盖板以及 有接管的面板组成。板片、衬里材料有 316L stello vesta254SM colo y825, GRAFO IL 柔性石墨等。COM PA BL 焊接板式换热器具有如下几个主要特点: 板片之间没有垫圈,从而提高了使 PABL 焊接板式换热器的传热性能与常规的有垫圈的板式换热器相当; PABL 焊接板式换热器的设计、制造和试验均按照 规范Sec 采用错流布臵, 产生整体上的逆流传热性能; 采用可调节和可移动的挡板, 易使压降适合于传热性能 要求; 非常紧凑,因而占地很小, 所要求的安装 〃50〃 COMPA BL COMPA BL 焊接板式换热器使用压力达312M (450psig) 使用温度达315 (600υ 格有多种,其中的 75系列, 换热表面积达31915m 由于COM PA BL 焊接板式换热器的传热性能好且使用温度和压力较高, 所以可十分经济 地用这种换热器取代在相应温度范围内使用的管 壳式换热器。用于油气加工工业, 可用作原油冷却 器、塔顶冷凝器等; 还可用于其它多种工业加工过 PACKINO 换热器11, 15 PA 种换热器主要由一个传热板束和一个压力容器壳体组成, 板束装封在压力容器壳体中, 所有的传热 过程都在板束内进行, 采用纯逆流的操作方式。在 较热的不锈钢板束与相对较冷的压力容器壳体之 间设有膨胀节, 以补偿二者之间的热膨胀差。液体 进料通过喷淋棒的小孔喷出, 从容器底部进来的 循环气通过一个专门设计的文丘里管后能充分和 喷淋棒喷出的液体混合并均匀地分配在板束上。 压力容器用循环气充压, 保护板束。PA 换热器采用立式安装。板束由数百片波纹不锈钢薄 型、逐层堆叠并在二侧整体焊接制成。板片上具有特殊的人字形波纹, 换热器成为高效的静态混合器, 为二相流动提供了的传 热效果。板片间相互交叉的波纹顶端形成接触点, 用以承受冷热流换热介质的压差, 并使流体在整 个换热过程中处于湍流状态, 能保持高的传热效 板片采用水下爆炸成型,具有成形、质量 高、费用低等优点。 爆炸成型的板片表面光滑, 壁厚度均匀。同时,因爆炸的冲击波有消除残余应 力的作用, 板片的应变硬化程度小, 仅有较低水平 的残余应力, 保持了板片的抗腐蚀性能。板片长度 可达 15m 单片面积一般在10m 以上11, 13 动焊接。PA 换热器的板束材料包括各种类型的奥氏体不锈钢、T 和高抗腐蚀的6M 体不锈钢。压力容器一般采用低合金钢或其它材 料制造。膨胀节采用 colo 或其它材料制造。 PA 以上。一台PA 根据PA 的一份资料,根据应用情况, 可取代多 12台的立式管壳式换热器)。 典型设计温度为 300 压力降为01035～ 0115M 0135～115b 取决于不同的操作)。流体压力可以很高, 其设计 限度与压力容器壳体相同。 该的一份参考清 单所列出的换热器, 设计压力为 013～ 12M 表面积ƒ体积比高)的焊接板式换 器。其压力降明显低于立式管壳式换热器,因此可 以降低工艺加热炉、循环气压缩机和制冷负荷。加 热炉、压缩机和冷却器的尺寸可以减小, 从而节省 由于PA 还可以节省空间以及建筑和安装费用。由于 PA 减小压降而不改变现有的加热炉和循环气压缩机的方式解决工艺装臵压缩机的瓶颈问题。 在某一 应用中, 使用一台 PA 换热器,使加氢脱 硫装臵的生产能力增加 50% 由于换热效率高,可减轻工艺加热炉、冷却器和压缩机的工作负荷, 节省了能量和燃料消耗, 进而节省了操作费用。此 性好、易于维护和操作安全的特点。自台 PA 换热器于1982 lf石油 炼油催化重整装臵中投入使用以来, 世界上已有很多套催化重整装 新建或改建)使用了 PA 又扩展到加氢处理(HD 和加氢脱硫(HD 等领域,用做进料换热器。例如在我国金陵石化公 司炼油和美国雪弗龙埃尔塞贡多炼油催 化重整装臵中应用、在比利时炼油石脑油加 氢精制装臵中应用, 12,15 比如在金陵石化炼油重整装臵上应用后,由于焊接板式换热器的压力降明显低于立式管壳 汪善文.焊接板式换热器及其应用 〃51〃 式换热器, 不仅降低了重整的反应压力, 而且降低 了重整循环压缩机的压缩比。 焊接板式换热器的 能量回收率明显高于立式换热器, 能多回收热量, 起到节能增效的作用; 加热炉每小时节约燃料气 01311 一年节约燃料气所带来的经济效益为97 万元。使用焊接板式换热器时, 反应流出物的换热 后温度降到了 103, 比使用立式管壳式换热器 1211,从而降低了空冷器的负荷, 这在一定 程度上也达到了节能增效的效果。此外, 用做重整 装臵的重整原料 流出物换热器,原需几台立式 现在只要一台PA 焊接板式换热器即可 12 换热器已经应用于十几个不同的工艺过程, 用作联合进料 瓦斯油加氢脱硫和石脑油加氢处理。用于加氢脱硫过程, 还可以用作汽提塔底部的 换热器; 这种换热器与标准的 PA 器有所不同,省去了压力容器、膨胀节和中间板束 注水系统,适用于中等的操作温度和压力; 的反应器流出物冷却器。包括四种物流:反应器流 出物、冷却器分离罐液体、冷却器分离罐气体和丙 烷致冷剂; EB脱氢制苯乙烯单体; 甲醇合成;10) 气体脱硫。 此外, PA 换热器还可以用作丙烷 丙烯冷凝器、胺溶液换热器,以及用 气体加工、海水冷却、气体预热等过程。值得指出 为适用于不同的工艺过程,往往对标准结构 换热器进行适当的改造,从而衍 生出一些改进型 11 、瑞典SW 等还生产有多种其它的焊接板式换热器 16 除了全焊接板式换热器, 还有多种类 型的半焊接板式换热器 FA2L 生产的半焊接板式换热器)。国内也有一些生产 生产焊接板式换热器; 还有一些具有专利技术的 ZL 95230391 所介绍的焊接板式换热器。 臵改造和新装臵建造中,推广使用各类焊接板式 换热器可实现节能降耗的目的, 取得明显的经济 效益。 随着焊接板式换热器结构的发展和制造技 术的进步, 以及节能、节材的需要, 焊接板式换热 器在石油化工等行业的应用将一定是越来越广泛 石油化工设备技术, 1991, 12 aval2W xchange gask t2free late eat2exch ange stre tch ressu re ratu re lim CHEM ICA rante late exchange SP5469914 rante r2M axch ange rante uble2w late exchang2 SP5487424 BA S2Pla tu la late exchange 化工机械,1992, 19 228～236 Schm id t2B re ten2SIGM AW IG late x2ch ange ICARB 2COM PA BL late x2ch ange 2Pro duc pplica 焊板式换热器结构及其在重整装臵中的应 金陵石油化工,1996 53～55 炼油设计, 1999, 29 35～38 1011 12 13 14 irosh Yoda PROACH UMEN ECHNOL IPMEN PRAAM 295209 everdy, OMIC IRONMEN TA TAGE EDPL ED2E PRAAM 油化工设备,1999, 28 1516 RO2CH EM ICA IPMEN ECHNOL ublica 19801Bim thly1N chem ica 163714fo ressu re exch ydro gen com resso ressu re feed Selec2 ELDED PL TETY PE HEA EXCHANGER NDITS PPLICA nwen. rochem ica eerin stica roce ss, va ccured roce ss exist resen resso stru rerecomm en ded. Keyword sti2 ca design pplied tech logy, INFLUENCE IMPELL ER RUNNER SCAL CENTRIFUGAL COM PROPERTY ifold typ late typ exch applica rerec2 omm en ded. late typ exch advantage late typ exch ield igheff icc ransfe stru ture; rated ralu re ressu re co dust ilref chem ica roch em ica late typ exch reapp lied reex tensive reex ten sive. roce ss su ch coolin den2sa evapora late typ exch featu re, pplica iaop chem ica ioncom recycle ydro gen com res2 exam le,th luen ce scale depo site ifuga resso r2ty scale depo site easy ccure la rge ran ge tua2 rota velo decissive fac ifuga resso rform cecu rve, solu te sea lin ESIGN IGHTEM PERA TURE REACT IO ISOOCTYLAC ID RESOLVENT SAFETY VAL VE CHECK FO LONG PER IOD SA FE PROD UC- rochem i2 ca ity113006 estm en cente accordan ce ithth radic tween th safety va lve ch eck spec ressu re ve sse code, ser2 applied iple design ivefo iefly. design ac tu exam lefo acid icdd ightem ratu re reac le,th eytech design
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