槽型波纹管换热器的应用

　　我厂现为6.25X104t/a合成氨联产4X104t/a甲醇化工生产企业。换热设备是生产中常用的设备之一，尤以变换工段使用得多。如用于气-气换热的主热交换器、预腐蚀器，用于气-液换热的、二水加热器、、二水调温器、软水加热器、冷却冷凝器等。由于处理介质中含有C2、H2S、Cl-等成分，使得本工段换热设备的使用环境十分恶劣。因腐蚀而造成的穿孔泄漏很是常见，往往不得不停车处理，尤以软水加热器为频繁。我厂在软水加热器使用上经历了碳钢管固定管板式换热器、可拆式板式换热器、全焊型板式换热器、不锈钢槽型波纹管换热器的变迁，现将使用情况做一回顾与总结。

　　1碳钢管固定管板式换热器我厂在1994年以前一直使用的是该型换热器，管程为08MPa的变换气，壳程为09MPa的软水。由于变换气中夹带有大量的蒸汽与CO2、H2S等酸性气体及存在Cl-的化学腐蚀，变换气在冷却过程中温度将降至60C以下，这时变换气中含有的一部分蒸汽就会被冷凝成水，于是软水加由于温度较高，故反应进行得很快。反应生成物FeHCO3）2和FeS是疏松、多孔的物质，这使得反应更容易往管壁深处进行，并且腐蚀速率随温度及压力的升高而增大。在软水加热器工况条件下，C2的含量达20以上，温度和压力也较高，因此，腐蚀速率更快。我厂一般使用35个月管子就会穿孔泄漏，一年中因该设备泄漏而停车处理达34次，整台设备使用一年后就得报废。不单是更换设备需要投资，一个寿命周期内多次停车造成的损失更远大于更换设备的费用。

　　2可拆式板式换热器鉴于固定管板式换热器容易腐蚀泄漏，在1994年决定将其淘汰，选用可拆式板式换热器，于当年9月投入使用。单台换热面积30m2，一共使用4台，设计温度150°C，设计压力10MPa，板片材质为不锈钢，密封垫为三元乙丙橡胶。板式换热设备具有一定的优点，是一种结构紧凑、热效率高、可拆卸的通用换热设备，具有重量轻、传热系数高、不易结垢、不需要保温等优点。初期使用显示出了它的优越性，由于使用了不锈钢板片，耐腐蚀性好，较好地解决了穿孔内漏问题。但是随着使用时间的延长，便暴露出了它的不适应性。由于板片密封使用大量的橡胶垫，在高温条件下，垫片产生老化，失去弹性而达不到密封效果，逐步出现外泄漏。一开始通过紧螺柱暂时还能解决问题，但这是有限度的，当垫片芫全失去弹性而靠紧螺柱已不起效时，就不得不更换垫片。以该4台换热器为例，垫片总数达260多片，每片几十元，一年全部更换下来需要一大笔费用，增大了维修成本，并且使用中并不能芫全消除外漏现象。

　　3全焊型板式换热器4台可拆式板式换热器使用了两年时间（扣除停车检修实际使用时间），也予以报废。于1997年更换为全焊型板式换热器，一共2台，单台换热面积50m2，设计温度250C，设计压力2板片材质仍为不锈钢，板片之间的密封取消了橡胶垫，全部采用焊接。但是由于板片很薄，焊缝强度较差，很容易开裂。我厂使用一年后即开始出现焊缝开裂现象，又形成了内漏。而这些焊缝一旦裂开后很难修复，后送到制造厂家，修理后拉回来使用不久又发生泄漏。2000年底报废，实际使用三年时间。2001年购入一台旧全焊型板式换热器用于此处，使用中出现同类问题，在泄漏中坚持使用到2003年底报废。

　　4槽型波纹管换热器以上几种换热器作为软水加热器使用都不适应，考虑选用新型换热器。经过分析比较，发现不锈钢槽型波纹管换热器较为适宜。

　　不锈钢槽型波纹管换热器结构上属于列管式换热器，因此使用可靠。而且易受腐蚀的换热管采用了不锈钢材料，耐腐蚀性强，同时换热管加工成槽型波纹形状，通过提高传热系数来使材料消耗降低，节省了造价。

　　41槽型波纹管式换热器的性能特点槽型波纹管式换热器的换热元件如所示：槽型波纹管为双面强化管型，横纹槽管的内表面以一定间隔形成环型凸肋。它具有以下几个基本特点和性能。

　　411通过换热管有规律的周期性断面变化，使管内流体总是处在规律性扰动状态，形成不了与轴线平行的流动，使管内流体的温度、密度、杂质含量沿径向是均匀的，排除了结垢与堵塞的可能性。

　　412由于环形凸肋的节流效应，管内流体形成涡流作用，使凸肋的全部内表面都受到流体的冲刷，使其形不成边界层，因而管内换热系数提高413直线段的长度L，保证L/d<2，这种情况下直线段也无法形成边界层，其换热系数较直管高出3倍以上。

　　414由于有了弧形段，可承受并补偿来自轴向或径向的应力，并在很大程度上改变了自身的固有频率，减少了震动。

　　基于以上特点，使波纹管式换热器具有传热系数高、不结垢、不堵塞、不腐蚀、节能、安全可靠、使用寿命长等一系列优点。

　　42槽型波纹管换热器的使用效果我厂从2004年1月开始在软水加热器上使用槽型纹管换热器，至今已使用21个月，尚芫好。

　　槽型波纹管换热器技术特性：质为变换气。

　　质为软水。

　　使用效果①运行稳定；②无维修费用；③无泄漏损失；④热回收效果好。

　　43经济效益分析软水流量45t/h，在其它条件未变的情况下，根据2004年和2005年两年中3、、三个月份的统计显示，软水经槽型波纹管换热器加热后温升比板式换热器加热后温升平均高2.5C，每天多回收热量为45X1000X24X2.5X4.2=11.35X106kJ，烟煤发热量以21MJ/kg计，则每天多回收的热量折烟煤540kg，一年节约煤1784t年工作曰以330d计），按每吨烟煤450元计，全年可节约资金8万元，经济效益显著。槽型波纹管换热器购置费15.6万元，二年即可收回投资。

　　5结语槽型波纹管式换热器采用了先进传热技术及不锈钢换热元件，结构可靠，具有热补偿能力，耐高温、防腐蚀、传热系数大、不结垢、不堵塞、流体阻力小、抗震性能好，是一种高效节能紧凑式换热设备。特别适合在小氮肥厂中使用，在变换、冰机、脱碳、脱硫等工段都适用。尤其是在腐蚀介质中其优越性更明显。特别是槽型波纹管换热器，它继承了薄壁波纹管换热器传热系数高、不易结垢等优点的同时，克服了薄壁波纹管与折流板悬空、易损坏及必须加厚壁管头的弱点，使换热器寿命大为提高，值得大力推广。