热管换热器在炼油及石化工业上的应用

1 　概述

　　随着人们对环境保护的重视,以及节能增效重要性被逐渐认识,一种新型传热元件———热管日益引起人们的重视。

　　2 　原理

　　热管一般由管壳和内部工作液体(工质)组成。但这不是肯定的，假如活动阻力丢失答应，将这种流体通入管内并选用多管程结构，反而会得到更高的给热系数。管壳是钢制的、抽成真空的密闭管壳,工质是经过特殊处理的液体,热管加热段吸收热流体热量,热量通过热管壁传给管内工质,工质吸热后蒸发和沸腾,转变为蒸汽,蒸汽在微小压差的作用下上升至放热段,受管外冷流体的冷却作用,蒸汽冷凝并向外放出汽化潜热,冷流体获得热量,冷凝液依靠重力回到加热段。如此周而复始,热流体热量便传给冷流体,使冷流体得到加热。由于热管内部抽成真空,工质极易蒸发与沸腾,热管起动迅速。

　　3 　热管及热管换热器的研究开发

　　热管的发现及热管换热器因其操作简单,不需要动力、各热管换热***,布置灵活等优点大量应用于石化、冶金行业。

　热管换热器的优点

　　热管换热器是由若干热管组成的,每根或每片热管是一***传热单元,一根或一片热管损坏,不影响其它热管的正常使用;热管外通常有高频焊翅片,大大增加了换热面积;因为热管以相变及工质汽化潜热的方式传递热量,传热;工作介质的循环是依靠回流液的重力作用,不需外加动力,无机械运行部件,增加了设备可靠性,也极大地减少了运行费用;冷凝段与蒸发段彼此***,实现汇源分割。20世纪90年代被用于民用空调，由于其优越的导热性，受到越来越广泛的重视，。3. 2 　热管的寿命及延长寿命的研究

　　众所周知,金属铁在高温时与工质水易发生反应, Fe H2 O→Fe3 O4 H2↑由于不凝性气体氢气的存在,使得换热管不能将热量传递给冷凝段,也就失去了热管的功用,为解决这一问题,热管界试验了内部成膜、增加吸氢剂等等方案。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有优势。工业界内部成膜方案使用较为普遍,使得热管内壁反应生成Fe2 O3钝化膜,阻止氢气的进一步生成。3. 3 　热管换热器的合理设计

　　如图1所示:热侧放出热量等于冷侧吸收热量,可以通过调整冷、热段翅片的间距及调整冷、热侧面积达到调整管内蒸汽温度及壁温的目的,适当降低管内蒸汽温度确保热管安全及提高末排壁温而避开腐蚀。管壳式换热器主要有固定管板换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式的浮头换热器等结构型式，固定管板换热器因结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广等优势在工程中得到了广泛应用。因此,热管换热器工业设计时,根据现场正常设计工况进行设计,依据上限工况校核管内蒸汽温度,依椐下限工况校核温度,从而使得热管换热器的使用可靠性大大增加。

换热器在热水供应系统安装调试完成后,在外表面作保温层。

为延长换热器的使用寿命, 减少维修工作量及节约能源,保持换热,当被加水的总硬度大于等于300mg/L (以CaCO3计)时,宜采取适宜的水质软化或水质稳定防垢措施。

为确保供水质量,及时排除壳体内下部沉积的污物,换热器每周应开排污阀1~2次,进行排污。以便提升管中流体的流动性速率，能够在管箱两边设定挡板，并将全部管分成两组。每年定期采用步骤对换热管进行除垢,①放净壳体内的水;②关闭进出水口;③打开进汽阀和冷凝水阀门排净管内存水，然后关闭冷凝水阀门,大约5 -6分钟突然关闭进汽阀门,打开冷水阀1 ]和底部排污阀门,使换热盘管突然冷

却,同时排掉脱落水垢,连续3 ~4次即可全部排净，设备继续投入运行。

为延缓结垢,减少维修工作量,被加热水终温宜控制在50-60C之间。

换热器使用中应定期检验,每年至少进行- -次外观检查,每三年至少进行一次内外部检验,每六年至少进行- -次检验。