热膨胀系数对浮头列管式石墨换热器的影响

　　热膨胀系数对浮头列管式石墨换热器的影响吴建飞，张雪梅（南通扬子江石墨设备有限公司，江苏南通226002）热膨胀系数；浮头列管式石墨换热器；压型石墨管；浸渍石墨管I丨主要从压型石墨管热膨胀的特性着手，分析了浮头列管式石墨换热器在使用过程中易损坏的根本原因，并提出了使用浸渍石墨管解决这一问题的方法及优势。

　　自从20世纪30年代诞生第1台石墨设备以来，石墨设备在结构形式、技术和应用等方面都有了很大的发展。

　　浮头列管式石墨换热器是使用早的石墨设备之一，以其价格便宜，结构简单、紧凑，流动阻力小，传热效率高，抗结晶能力强等优点一直得到广泛的应用。但是，浮头列管式石墨换热器的耐压、耐温性能较差，许用温度低于130*Q许用压力小于0.3MPa，而且不能用于强冲击、大震动的场合。特别是在用作加热器时，可靠性更低。在实际应用中，比较容易出现的损坏情况有：换热管断裂、换热管与管板之间的接缝脱胶、上管板开裂等。

　　1浮头列管式石墨换热器易损坏的原因浮头列管式石墨换热器的主要结构材料为浸渍石墨和压型石墨，这两种材料都属于脆性材料，抗弯强度和抗折强度较低，而抗压强度较高，其结构见图浮头列管式石墨换热器由上封头、上管板、管束、下管板、下封头、折流板、筒体等几部分组成。一般情况下，上封头、下封头、筒体、折流板很少发生损坏，容易损坏的部位在上管板、管束等处。

　　下列因素可能引起换热管损坏：①压型石墨管强度不够，不足以承受管外或管内的压力；②使用温度过高，树脂发生分解，降低了管子的强度；③管束间相互约束，形成很大的结构应力。

　　浮头列管式石墨换热器的许用压力低一般在0.3MPa以下，而在生产制造过程中，每根管的试验压力为1.0MPa，压型石墨管的爆破压力更高，为7. 0MPa以上。考虑到许用温度低于130*C，因温度浮头列管式石墨换热器结构示意图因使用温度过高，使树脂发生分解而造成损坏，与石墨管的性能本身没有关系。因为酚醛树脂的分解温度在170 *C以上，而浮头列管式石墨换热器的许用温度为130*Q在正常情况下是不可能发生分解的。

　　国内生产的压型石墨管是将酚醛树脂和石墨粉材料与设备bookmark2氯碱工业年混合，在挤压成型的同时，经加温区加温，使树脂基本固化制成的。混合料中树脂的含量约为22（质量分数）石墨粉的含量约为78（质量分数）。由于树脂含量较高，在显微镜下可以看到树脂已经形成连续的膜石墨粉四周基本上被树脂膜包围，石墨粉在其中只起填充作用。因此，当温度发生变化时，对管子热变形起主要作用的是树脂，而不是石墨粉。

　　在压型石墨管生产过程中，由于酚醛树脂的黏度、树脂与石墨粉的混合均程度、石墨粉的粒度、管子的成型速度、固化温度、固化程度等因素不可能完全符合要求，而这些因素中哪怕很小的差异都可能引起石墨管微观结构的不同，反映到宏观上，就是按基本相同的工艺条件生产的石墨管的热膨胀系数相差较大，经100根石墨管。

　　当系统停车后，可将中冷器内循环水放净，并用压缩空气吹干。这样做的目的也是将C厂彻底消除，从而起到对设备的保护作用。

　　3结语以上分析和防漏方法若与近期氯碱行业频繁发生的氯气高压液化生产中液化器严重内漏事故联系起来，其意义将不仅是单台换热器报废与否的问题，而是对氯气高压液化法工艺的完善中一个必不可少的环节。

　　（上接第36页）表1压型石墨管和浸渍石墨管的物理性能项目密度Akgm-3）气孔率/抗压强度/MPa抗拉强度/MIPa抗弯强度/MIPa导热系数/（W厂1C'-1）热膨胀系数n10*6*c）爆破压力/MIPa抗透性/MIPa浸渍管压型管浸渍石墨管的导热系数是压型石墨管的300，而热膨胀系数是压型石墨管的20更主要的是，在各种温度条件下都很稳定。浸渍石墨管列管换热器在不改变原浮头列管式石墨换热结构的情况下大大降低了其内部的破坏性应力，不但将许用应力从130C提高到170C而且使用的可靠性大幅度提高，其他性能也得到了一定的改善。

　　浮头列管式石墨换热可靠性差的问题一直困扰了国内石墨设备行业几十年，经过多年的试验和研究，南通扬子江石墨设备有限公司从解决热膨胀系数不稳定这一问题出发，率先研制成功单管填料密封列管石墨换热器，从而解决了部分问题。浸渍石墨管列管换热器的研制标志着这一问题的彻底解决，也标志着我国石墨设备的制造水平终于进入世