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冷换设备常见故障及维修方法


冷换设备常见故障及维修方法

第一章 概述
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换热设备是在化工生产过程中即化学反应物中实现热能传递 的设备,使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流 体。 换热设备是化肥、化工、炼油工业及其他许多工业部门应用 最广泛的设备,据统计,在大中型化工

企业建设中,换热设 备约占总投资的20%~40%。 换热设备可以是热交换器(如两流体介质相互换热)、冷凝 器(如用水蒸汽冷凝)、加热器(如高温工艺气加热水)、 冷却器(如水或液体氨作冷载体)等。 在化工生产中,换热设备不但作为一个单独的化工设备,而 且在其他设备中也常附有换热设备或换热部分,如蒸馏设备 中的回流冷凝器,蒸发设备中的加热,高低变炉和氨合成塔 中触媒的换热等,均为重要的不可缺少的化工操作设备。

第一节 换热设备的分类
一、按传热方式分类

蓄热(回热)式换热器
直接接触式换热器

中间载热体式换热器

间壁式换热器 (表面式换热器)

第一节 换热设备的分类
1、直接接触式换热器
特点:两种流体直接

接触进行换热的设备。
例如:冷水塔、气体 冷凝器等。

第一节 换热设备的分类
2、蓄热式换热器
特点:借助于由固体构成的蓄热 体,把热量从高温流体传递给低 温流体,蓄热体与高温流体接触 一定时间,接受和储蓄了一定热 量,然后与低温流体接触一定时 间,把热量释放给低温流体。蓄 热式换热器有用在一段炉对流段 上的旋转换热器,回收烟气温度 用于预热燃烧空气;还有阀门切 换式换热器等。

第一节 换热设备的分类
3、间壁式(表面式)换热器
特点:温度不同 的两种流体在被 壁面分开的空间 里流动,通过壁 面的导热和流体 在壁表面对流, 两种流体之间进 行换热。表面式 换热器有管壳式、 套管式和其他型 式的热交换器。

第一节 换热设备的分类
4、中间载热体式换热器
特点:把两个表面式换热器由在其中循环的热载体

连接起来的换热器,热载体在高温流体热交换器和
低温流体之间循环,在高温流体换热器接受热量, 在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

第一节 换热设备的分类
二、换热器按用途可分为:
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加热器———把流体加热到必要的温度,但加热流 体没有发生相的变化。 预热器———预先加热流体,为后序操作提供标准 的工艺参数。

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过热器———用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到 过热状态。
蒸发器———用于加热流体,达到沸点以上温度, 使其流体蒸发,一般有相的变化。

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第一节 换热设备的分类
三、间壁式换热器的分类
? ?蛇管式 ? ? ?套管式 ? 管式换热器 ? ? ?管壳式 ? ?缠绕管式 ? ? ? ?螺旋板式 ? ? ? ?板式 ? ? ? 间壁式换热器 ?板面式换热器 ?板翅式 ? ? 板壳式 ? ? ? ?伞板式 ? ? ?石墨换热器 ? ? ? 其它型式换热器 ?聚四氟乙烯换热器 ? ? ? ?热管换热器 ? ? ?

第二节 换热设备的设计原则
满足化工工艺要求(工艺过程所要求 的温度、压力、流量、传热量等)。 流体流动阻力小,压力降小,传热效率高。 设计原则 便于安装、操作和维修。

安全可靠,经济合理。
换热设备的发展方向

强化传热 高效紧凑

降低流体阻力 提高换热效率

第二章 常用换热设备结构、性能和特点 一、管壳式换热器
结构坚固,对压力和温度的适用范大。

优点

管内清洗方便,清洁流体宜走壳程。

处理量大。

缺点

传热效率、结构紧凑性、单位换热面积 的金属耗量等不如新型换热器。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
1、固定管板式换热器

结构特点: a、管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上。 b、管板与壳体的连接采用焊接形式。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点

膨胀节结构

换热管与管板的连接

强度胀

强度焊

胀焊并用

强度胀+密封焊 非均匀胀接 均匀胀接 橡胶胀接 爆炸胀接 强度焊+贴胀 强度焊+强度胀

液压胀接
机械滚 珠胀接

液袋胀接

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
固定管板式换热器的优缺点
缺点: (1)壳程不能用机械方法清洗, 应走清洁流体。 (2)不设膨胀节时,管、壳程 可能产生较大的温差应力。 (3)固定管板式换热器适用于 两种介质温差不大(一般 应低于(30℃),或温差较大 但壳程压力不高的条件。

优点: (1)结构简单紧凑, 制造成本低。 (2)与其它类型换热器 相比,在相同壳体直径 下,排管数目最多。 (3)管内便于清洗。 (4)便于进行堵管 和换管。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
2、浮头式换热器

结构特点: a、一块管板与壳体固定,另一块管板可自由移动。 b、管板与壳体的连接采用法兰连接形式。 c、浮头部分为可拆连接。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点 浮头结构

浮动管板 钩圈 浮头端盖

第二章 常用换热设备结构、性能和特点 浮头式换热器的优缺点
优点: (1)壳体和管束热变形自由,不产生温差应力。 (2)管束可从壳体中抽出,便于管、壳程的检修和清洗。 (3)便于进行堵管和换管。 缺点: (1)结构复杂,造价高。 (2)为使一端管板浮动,需增加一个内浮头盖及相关连接件以 保证密封,操作时,如果内浮头盖连接处泄漏将无法发现,所 以应严格保证其密封性能。 (3)为使浮头管板和管束检修时能够一起抽出,在管束外缘与 壳壁之间形成宽度为16~22mm的环隙,这样不仅减少了排管数 目,而且增加了旁路流路,降低了换热器的热效率。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
3、U形管式换热器

结构特点: a、换热管被弯成U形,换热管的两端固定在同一管板上。 b、管板与壳体的连接采用法兰连接形式。 c、没有外头盖。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
U形管式换热器的优缺点

优点: (1)结构简单,省去一块管板和一个管箱,造价低。 (2)管束和壳体分离,热膨胀时互不约束,消除温差应力。 (3)管束可以从壳体中抽出,管外清洗方便。 缺点: (1)弯管必须保持一定曲率半径,管束中央会存在较大的空隙, 流体易走短路,对传热不利。 (2)管内不能用机械方法清洗,宜走清洁流体。 (3)管子泄漏损坏时,只有最外层管子可以更换,其他管子只 能堵死,会减小换热面积。 (4)弯管的承压能力较差。 (5)U形管的自振频率较同长度的直管低,在横向流中易激起 振动。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
4、填料函式换热器

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
填料函式换热器的优缺点
优点:

(1)结构比浮头式换热器简单,壳体和管束热变形自由,不 产生热应力。
(2)管束可从壳体中抽出,壳程的检修和清洗方便。

缺点:
填料函处形成动密封,壳程介质易泄漏,要求壳程介质 温度和压力不能过高,且无毒、非易燃和易爆。 填料函式换热器通常只适用于低压和小直径场合。

第二章 常用换热设备 结构、性能和特点

二、板式换热器
板式换热器是一种高

效换热器,在工厂应用中
有伞板换热器和平板换热

器,化工装置中常用后一
种。

第二章 常用换热设备 结构、性能和特点
板式换热器 的零部件组成

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
板式换热器的优缺点 结构紧凑、体积小、重量轻。

优点

流体湍动程度大,强化传热 效果好。

便于清洗和维修。
密封周边长,易泄漏。

缺点

承压能力低(P<2MPa)。 流动阻力大,处理量小。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
三、空气冷却式换热器
空气冷却器是以环境空气作为冷却介质,横掠翅片管 外,使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备,简称 “空冷器”,也称“空气冷却式换热器”,也叫做翅片风 机。

在化工企业,合成氨、合成甲醇、氯化物、聚氯乙烯 及单体聚乙烯等生产工艺过程都有采用空气冷却的实例。 对于水接触能发生爆炸的介质,采用空气冷却方式是合适 的。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
1、空气冷却式换热器的优点 (1)空气冷却器安装厂址不受水源、水质、取水等条件的限 制。 (2)空气冷却器安装布置不受供排水设施具体要求的限制。 (3)空气冷却器在生产运行过程中,空气冷却介质的许可温 升范围比水冷却介质大,同时不存在水垢与冷却水设备腐蚀管 壁的问题。 (4)空气冷却器在设备维修方面,除需要定期观察和润滑操 作以外,不需要大拆大修,因此空气冷却器比水冷却器操作周 期长。

空冷器的优点

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
(5)空气冷却器在设备投资方面,由于所需供、排水设施的 规模大大缩小。所以在一般操作条件下空冷比水冷便宜。 (6)空气冷却器在操作费用方面,在一般操作条件下,空冷 设备与水冷设备的(马达)功率大致相等。但空冷的操作时间 在85%以上是在比设计气温低10℃左右的情况下进行的,因此, 一般认为空冷的实际功率消耗比水冷低,其操作费用平均为水 冷的50%。空冷的设备维修费用,约比水冷低l/2左右。 (7)空气冷却器在设备潜力方面上,与水冷相比,设备处理 量有较大的提高余地。老厂扩建时可将水冷装置改换为空冷设 备,使用风扇或马达,即可在一定程度上提高设备处理量。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
2、空气冷却式换热器的分类:
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按冷却方式分:干式空冷器、湿式空冷器、干-湿联合
空器和两侧喷淋联合空冷器。

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按管束布置形式分:水平式空冷器、斜顶式空冷器、立 式空冷器和圆环式空冷器。

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按通风方式分:自然通风式空冷器、鼓风式空冷器和引 风式空冷器。

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
3、空气冷却式换热器的组成:
管束
风机 百叶窗 构架 喷淋系统

附件

空气冷却器基本结构图

第二章 常用换热设备结构、性能和特点
设备顶部的引 风式风机
除雾收水系统 喷淋水分配器 主换热管束 构架与水箱 喷淋水输送管 线与管道泵
典型表面蒸发式空气冷却器结构图

谢谢大家!


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