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探讨石油化工行业中换热器的种类及用途原理
编辑:连云港市吉鑫机械设备有限公司   发布时间:2023-05-19

摘 要:我国的能源问题日益严峻,虽然工业化正在稳定发展,但仍然需要得到管理人员的重视,对石油化工业行业来讲,换热器的应用已经越发广泛,而且在石油化工领域占据较高的比例。在我国科技与经济的推动下,换热器的节能传热与降压效果得到了一定的突破并取得了显著的成绩,为石油化工行业的运用提供有力帮助。基于此,本文主要分析换热器的种类以及用途原理,并阐述了石油化工中换热器的应用模式,仅供参考。


关键词:换热器;石油化工;用途原理


1 引言


在低碳工业稳定发展的背景下,多种多样的换热器融入到石油化工企业当中,为企业的发展提供有力帮助。换热器作为石油化工行业重要的组成部分,其应用不仅广泛,而且发挥一定的作用。


因此,为了能够提高换热器的各项性能,并满足石油化工行业的各項要求,则需要深入研究石油化工换热器的工作原理以及其用途,同时需要掌握各种换热器发挥的效果与优势,确保其能够顺利并可靠的运用到石油化工行业,避免换热器应用不当而导致石油化工企业的经济效益受影响。


2 换热器简介


2.1 概念分析


换热器又可称之为热交换器,其在实际应用的过程中,主要是通过温度的交换从而实现热量交换的设备,而且在实际运用的过程中,能够有效的将高温介质降温,同时又可作为升温装置,并且能够合理的融入到工业生产的各个环节。换热器主要应用在石油化工、电力、能源等各个行业,而且在每个行业都能够发挥自身的优势与作用,适用于行业的发展,为行业的稳定发展打下良好基础。


2.2 换热器的发展


据调查,世界上最早的换热器是在上个世纪末出现的,但当时其应用的效果并不理想,直到进入21世纪后换热器的技术得到了显著提升,而且应用范围也在不断扩大,得到了社会各界的认可,并广泛地将其融入到工业生产当中。其中我国最早一批换热器是在1963年应用,主要为管壳式换热器,在我国科技与经济稳定发展的背景下,其种类也在不断变化与增多,研究的力度也在不断加强。目前我国换热器的种类与应用效果都取得了一定的成就,而且在实际应用到石油化工、电力等相关行业当中能够为行业带来更多的经济效益,促进行业的生产效率,解决以往生产与发展模式存在的不足,提高换热器应用的效果。


3 石油化工企业换热器的种类与用途原理分析


3.1 管壳式换热器


管壳式换热器是冷、热流体之间通过换热管壁进行换热,是一种流体从管箱入口进入,经过换热管与另一种从壳程入口进入的流体完成热量交换的换热器,它主要是由管箱、壳体、拆流板、管板和换热管等零部件组成。其结构简单,造价低,适用性广等特点,所以在石油化工行业应用非常广泛。常见的管壳式换热器有浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管换热器等。


3.1.1 浮头式换热器


浮头式换热器由于浮头端可以自由伸缩,故其在使用过程中不受温差膨胀限制而产生温差应力,可在高温、高压下使用,一般温度可用到450℃,压力可用到6.4MPa甚至更高,且管束可抽出来进行机械清洗,故壳程可用于结垢比较严重场合,也可用于管程易腐蚀场合,但其缺点是结构比固定管板式换热器复杂,造价也较高,且小浮头端容易发生内漏。


3.1.2 固定管板式换热器


固定管板式换热器具有传热面积比浮头式换热器大20%-30%、结构简单、造价低、没有内漏等优点,但由于壳体与管板是相焊接的,管板与管头之间容易产生温差应力而损坏,且管束不可抽于进行机械清洗,所以固定管板式换热一般不用于管壳程温差较大的场合,且壳程仅适用于走较清洁的介质。因管板与壳体是相焊的,管板报废壳体也要连同一起报废,所以设备寿命较短。


3.1.3 U形管换热器


U形管换热器是指由弯管半径不等的U形换热管组成,且管子两端都与同一块管板连接的管壳式换热器,它具有浮头式换热器一样的优点,且没有内漏,可用于高温、高压的合场,但换热管U形处易冲蚀,所以管子内流速不应过大,且因U形管的原故,U形管换热器不得用于单管程场合。


3.2 螺旋折流板换热器


螺旋折流板换热器是在管壳式换热器的基础上改进折流板的布置结构而诞生的一种新型换热器,其具有传统管壳式换热器的优点,同时由于折流板的布置改进后,流体进入壳程形成一种螺旋运动,从而大大提高了换热效率,且减少了管板与壳体之间易结垢的死角,因此,其诞生后很快得到世界各行业的认可。


3.3 板式换热器


板式换热器的原理主要是按照固定间隔将波纹状薄板通过垫片紧压而形成,各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换,从而能够实现高效温度转换的功能,其主要可以分为框架式(可拆式)与钎焊式,在实际运用的过程中占据重要的位置。其特点是传热系数高,一般可达到管壳式换热器的3~5倍,末端差温小,结构紧凑,占地面积小,实现同样的换热面积,板式换热器占地面积仅为管壳式换热器的1/5~1/8,重量轻,造价低,对于可拆式板式换热器可根据换热面积的需要灵活的增加或减少换热片。但换热板片间流道较窄,易堵塞,不适用于介质中含较大颗粒的介质,工作压力不宜过大,一般不宜超过2.5MPa,温度不宜超过250℃,否则易泄露。因此,这种换热器比较广泛地应用在海上石油生产,从而发挥自身的作用,为石油化工企业取得更高的经济效益。


3.4 螺旋板换热器


螺旋板换热器的工作原理是由两张平行的钢板卷成两个螺旋通道,冷热介质之间通过螺旋钢板壁进行热量传递的一种高效换热器。其特点是传热效率高、占地面积小,结构紧凑,造价低,适用于液--液、气--液、气--气对流传热,蒸汽冷凝和液体蒸发传热等场合,但由于焊缝较长,易泄漏,也易产生应力腐蚀,同时流道较窄,不适用于易结垢、高温、高压等场合。


3.5 螺纹锁紧环换热器


螺纹锁紧环换热器一般在加氢裂化装置中经常使用,其特点是结构安全可造,密封性能好,设计压力可达到20MPa,设计温度可达到550℃,但其结构复杂,设计难度高,机加工配合件较多,制造周期长,制造费用高,维修工作量大。虽然缺点很多,但在高压温压等场合是其他换热器无法代替的。


3.6 热管换热器


热管换热器主要应用在石油化工恶劣生产环境下,而且主要涉及到燃料生产等工作。其中空气预热热管式换热器的主要工作原理是利用废气的余温来对空气进行加热,从而能够发挥助燃的作用,这样不仅能可以低能源的消耗,同时有利于尾气的回收,避免影响生态环境的稳定发展。


3.7 新型换热器


在科技经济稳定发展的背景下,多种新型换热器如雨后春笋涌现。例如,新型蛇管式换热器、新型石墨换热器、高通量换热器等,合理地将其融入到石油化工行业生产当中,不仅能够提高换热的性能,同时能够尽可能减少制造的成本,为提高石油化工的工作效率打下良好基础,促进行业的稳定发展。


4 结束语


总而言之,换热器作为石油化工行业重要的组成部分,其应用不仅越来越广泛,而且多种类型的换热器能够有效地应用到石油化工企业生产的各环节,同时能够发挥自身的作用与优势,为石油化工行业的稳定发展打下良好基础。然而需要注意的是,为了避免受换热器的影响而导致石油化工行业的生产效益无法提升,则需要高度重视石油化工换热器的用途原理以及种类的分析,确保能够掌握当前换热器存在的不足,并制定针对性解决策略,深入研究换热器的用途。


参考文献:

[1]张业雷.石油化工行业中换热器的种类及用途原理[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(24):141-142.

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[3]王瑶.石油化工行業中换热器的种类及用途原理[J].科技与企业,2014(16):430.

[4]雷明华.浅析石油化工行业中换热器研究现状及瓶颈问题[J].广州化工,2012,40(11):18-20.

[5]王乐.石油化工企业设备采购项目的风险管理研究与应用[D].上海:上海交通大学,2011.


作者简介:

王树勇(1983- ),男,汉族,广东省揭阳市人,本科,中级工程师,主要研究方向:石油化工设备。


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