列管式換熱器介紹

 

列管式換熱器是目前應(yīng)用最廣泛的一種換熱設(shè)備。與其它幾種間壁換熱器相比，單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積要大得多，傳熱效果也較好。

 

列管式換熱器是由管子、管板、折流板、殼體、端蓋(管箱)等組成。

 

在進(jìn)行換熱時，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。

 

列管式換熱器泄漏原因:

 

列管換熱器內(nèi)部管系泄漏主要分為管子本身泄漏和管子端口泄漏。

 

換熱器管子端口泄漏原因:

 

1熱應(yīng)力過大 

 

列管式換熱器在操作時，由于冷、熱流體溫度不同，使殼體和管壁的溫度互有差異。這種差異使殼體和管子的熱膨脹不同，當(dāng)兩者溫差較大時可能將管子扭彎，或使管子從花板上拉松，甚至毀壞整個換熱器。對此，就必須結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響，采用各種補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/span>

 

換熱器在啟停過程中溫升率、溫降率超過規(guī)定，使高加的管子和管板受到較大的熱應(yīng)力，使管子和管板相聯(lián)接的焊縫或脹接處發(fā)生損壞，引起端口泄漏。

 

2管板變形

 

主要是管板的加工變形及加工時產(chǎn)生的變形，管子與管板相連，管板變形會使管子的端口發(fā)生泄漏。

 

3堵管工藝不當(dāng)

 

一般常用錐形塞焊接堵管。打入錐形塞時用力要適度；捶擊力量太大，引起管孔變形，影響鄰近管子與管板連處，會造成損壞而使之出現(xiàn)新的泄漏。

 

焊接過程中，如預(yù)熱、焊縫位置及尺寸不合適，會造成鄰近管子與管板連接處的損壞。

 

采用其他堵管方法，如脹管堵管、爆炸堵管等，如工藝不當(dāng)，也會引起鄰近管口的泄漏。因此應(yīng)遵循嚴(yán)格的堵管工藝。

換熱器管子本身泄漏原因:

 

1沖刷侵蝕  

 

一種原因是當(dāng)蒸汽的流動速度較高且汽流中含有大的水滴時，管子外壁受汽、水兩相流沖刷，變薄，發(fā)生穿孔或受給水壓力而鼓破。

 

另一種原因是受到蒸汽或疏水的直接沖擊。因防沖板材料和固定方式不合理。在運行中破碎或脫落，失去防沖刷保護(hù)作用；防沖板面積不夠大，水滴隨高速氣流運動，撞擊防沖板以外的管束；殼體與管束間的距離太小，使入口處的汽流速度很高。

 

2管子振動 

 

給水溫度過低或機(jī)組超負(fù)荷等情況下，通過換熱器管子間蒸汽流量和流速超過設(shè)計值較多時，具有一定彈性的管束在殼側(cè)流體擾動力的作用下會產(chǎn)生振動，當(dāng)激振力的頻率與管束自然振動頻率或其倍數(shù)相吻合時，將引起管束共振，使振幅大大的增加，導(dǎo)致管子與管板的連接處受到反復(fù)作用力造成管束損壞。

 

3管子給水入口端的侵蝕

 

入口管端的侵蝕損壞只發(fā)生在碳鋼換熱器中，是一種侵蝕和腐蝕共同作用的損壞過程：其機(jī)理是管壁金屬在表面形成的氧化膜被高紊流度的給水破壞并帶走，金屬材料不斷損失。最終導(dǎo)致管子的破損。

 

4腐蝕  

 

當(dāng)?shù)蛪簱Q熱器的管材為銅，低加銅管常因泄漏嚴(yán)重而被迫更換。pH 值8.5~8.8 時，銅的腐蝕率最低．而碳鋼要求pH 值不小于9.5。鍋爐給水pH 值過高，導(dǎo)致了銅管的腐蝕。

 

5材質(zhì)、工藝不良 

 

管子材質(zhì)不良，管壁厚薄不均，組裝前管子有缺陷，脹口處過脹，管子外側(cè)有拉損傷痕等，在換熱器遇到異常工況時，會導(dǎo)致管子大量損壞。

 

列管式換熱器泄漏處理措施

 

泄漏發(fā)生以后的處理措施 

 

泄漏發(fā)生時造成給水壓力降低，送至鍋爐的給水量減少。因此在發(fā)現(xiàn)換熱器管系泄漏時要立即停運換熱器，減少管子的損壞數(shù)量，減輕損壞程度。

 

機(jī)組停運時，應(yīng)檢查高加是否泄漏，并想辦法消除。對于端口泄漏，應(yīng)刮去原有焊縫金屬再進(jìn)行補(bǔ)焊，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，消除熱?yīng)力：對于管子本身泄漏，應(yīng)先查清管束泄漏的形式及位置，并選用合適的堵管工藝，堵塞管子的兩個端口。

 

無論采用何種堵管工藝，為保證堵管的質(zhì)量，被堵管的端頭部位一定要經(jīng)過良好處理，使管板、管孔圓整、清潔，與堵頭有良好的接觸面。在管子與管板連接處有裂紋或沖蝕的情況下，一定要去除端部原管子材料及焊縫金屬，使堵頭與管板緊密接觸。

 

換熱器泄漏預(yù)防措施

 

1管子端口泄漏預(yù)防措施 

 

換熱器除了制造上應(yīng)有足夠厚度的管板，有良好的管孔加工、堆焊、管子脹接、焊接工藝外，運行上要使換熱器在啟停時的溫升率、溫降率不超過規(guī)定，水側(cè)要有安全閥防止超壓，檢修上要有正確的堵管工藝。

 

2管子本身泄漏預(yù)防措施 

 

沖刷侵蝕預(yù)防措施 

 

限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速及防止疏冷段內(nèi)閃蒸；蒸汽冷卻段出口蒸汽要有足夠的剩余過熱度；防沖板的固定要牢固，面積足夠，材質(zhì)要好；保持殼側(cè)水位正常，禁止低水位或無水位運行。 

 管子振動預(yù)防措施 

 

在高加汽側(cè)安裝汽側(cè)安全門；限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速；管子間距要足夠大，這一方面降低了殼側(cè)流速，另一方面減小了管子互相碰撞摩擦損壞的可能性：限制管束自由段長度。 

 

管子給水入口端的侵蝕預(yù)防措施 

 

流體在管程或管程中的流速，不僅影響對流傳熱系數(shù)的數(shù)值，而且影響污垢熱阻，從而影響總傳熱系數(shù)的大小。選擇適宜的流速十分重要。限制給水流速，停用一列換熱器或換熱器堵管數(shù)量較多時，都會使管內(nèi)流速明顯增大，這時應(yīng)讓一部分給水經(jīng)旁路進(jìn)入鍋爐或降低機(jī)組負(fù)荷。

 

腐蝕預(yù)防措施 

 

消除應(yīng)力，應(yīng)力可以有各種來源，如外加應(yīng)力、殘余應(yīng)力、焊接應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生的應(yīng)力。材料選擇時，使機(jī)組變成為無銅系統(tǒng)，這對整個機(jī)組的防腐和汽水晶質(zhì)控制都有利；

 

要有完善的放空氣系統(tǒng)，在管道連接上一般建議不采用逐級串聯(lián)的方式，以防不凝結(jié)氣體在壓力較低的換熱器中積聚；

 

保證放空氣系統(tǒng)的正常工作，在啟動時，水側(cè)、汽側(cè)應(yīng)排凈空氣，給水水質(zhì)要合格；

 

出廠時要有良好的防腐措施，防止貯運過程中的腐蝕，對碳鋼管換熱器，通常對汽側(cè)和水側(cè)均采取充氮防腐的辦法；

 

換熱器停用時，通常根據(jù)停用時間的長短，分別采用充水、充汽或充氮的防腐措施，在水側(cè)適當(dāng)調(diào)節(jié)除氧水的pH 值，以起保護(hù)作用。 

 

材質(zhì)、工藝不良引起管子泄漏的預(yù)防措施 

 

管壁至少應(yīng)在2.0mm 以上以提高抗沖刷能力。組裝前要對每根管子探傷、水壓試驗等檢驗；

 

管束應(yīng)熱處理、無直觀缺陷；管板管孔應(yīng)保持一定的粗糙度、公差和同心度，管孔倒角或倒圓應(yīng)光滑無毛刺。 

 

預(yù)防性堵管 

 

進(jìn)行預(yù)防性堵管。建議在堵一部分管的同時在管板上開一定大小的旁路孔，以降低給水流速，減輕腐蝕，此方法在國內(nèi)外多家電廠采用過，證明可以適當(dāng)延長換熱器壽命，減少泄漏次數(shù)。 

 

流程的選擇 

 

在換熱器中，哪一種流體流經(jīng)管程，哪一種流經(jīng)殼程，可考慮下列幾點做為選擇的一般原則： 

 

a） 不潔凈或易于分解結(jié)垢的物料應(yīng)當(dāng)流經(jīng)易于清洗的一側(cè)。對于直管管束，上述物料一般應(yīng)走管內(nèi)，但當(dāng)管束可以拆出清洗時，也可以走管外。 

 

b） 需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體應(yīng)當(dāng)走管內(nèi)，因為管內(nèi)截面積通常比管間的截面積小，而且易于采用多管程以增大流速。 

 

c） 具有腐蝕性的物料應(yīng)走管內(nèi)，這樣可以用普通材料制造殼體，僅僅管子，管板和封頭要采用耐蝕材料。 

 

d） 壓力高的物料走管內(nèi)，這樣外殼可以不承受高壓。 

 

e） 溫度很高或很低的物料應(yīng)走管內(nèi)以減少熱量的散失。當(dāng)然，如果為了更好的散熱，也可以讓高溫的物料走殼程。 

 

f） 蒸汽一般通入殼程，因為這樣便于排出冷凝液，而且蒸汽較清潔，其對流傳熱系數(shù)又與流速關(guān)系小。 

 

g） 粘度大的流體，一般在殼程空間流過，因在設(shè)有擋板的殼程中流動時，流道截面和流向都在不斷改變，在低Re 數(shù)下（Re 大于100）即可達(dá)到湍流，有利于提高管外流體的對流傳熱系數(shù)。