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板式換熱器失效原因分析及維修方法點擊：2315 日期：[ 2014-04-26 22:00:52 ] |
| 板式換熱器失效原因分析及維修方法 李永新 楊峰 陳文強 (中國石油獨山子石化分公司乙烯廠乙二醉車間，獨山子，833600) 摘要：介紹了板式換熱器的主要零部件設計特點以及在化工裝里使用過程中的注意事項，分析了板式換熱 器失效的原因，提出了板式換熱器的檢維修方法和要求，并在板式換熱器長周期運行方面進行了探討。 板式換熱器是一種結構緊湊、性能高效的換熱器。與有同樣換熱能力的管殼式換熱器相比，板式換熱器的占地面積只相當于管殼式換熱器的25%左右。板式換熱器傳熱效率高，能使兩種熱交換流體在較低的流速下增強擾動，強化傳熱，傳熱系數k值比管殼式換熱器提高了3一5倍。板式換熱器組裝靈活，只要增減板片數量或改變板片組裝流程即可滿足板式換熱器在生產上改變工藝條件和產量的要求。同時熱損失小，不需要保溫層，質量輕，檢維修方便，廣泛應用于化工裝置中。 1.板式換熱器的主要零部件設計 板式換熱器主要由固定壓緊板、活動壓緊板、 板片、墊片、上下導桿、夾緊螺栓、支柱等零部件組 成(見圖1)。板片以墊片密封后懸掛在固定壓緊板與活動壓緊板之間，通過夾緊螺栓緊固板片。板片被夾緊后，由于墊片的密封及隔離，通過板片的 通道孔，兩種不同的介質便可以在兩個交替排列 的流道內逆向流動，互相交換熱量。 1.1板片 板片是板式換熱器的核心，不同形式的波紋板片換熱效率、流體阻力、承壓能力也不同。目前使用最普遍的是人字形波紋板片(見圖2)和水平平直波紋板片，某乙烯廠乙二醇裝置使用的板片 主要有M形和田字紋波紋板片(見圖3)。 人字形波紋板片由于其板間流道截面變化十 分復雜，容易發生湍流;該板片的特點是換熱效率 高，流體阻力大，承壓能力高。研究發現人字角大 小對換熱效率和流體阻力有明顯的影響，人字角 大，換熱效率高，流體阻力大，是具有高a值(熱力 學長度)的板片;人字角小，換熱效率和流體阻力 都低，是具有低O值的板片。乙二醇裝置使用的M 形和田字紋波紋板片則具有較高的換熱效率和較 低的流體阻力。另外，具有高0值的板片和具有低0值的板片，可以根據工況不同交替安裝組合在 一起，構成滿足工況需要的板式換熱器。 板片的定位一般是以5點金屬與導桿接觸而確定。上導桿的3點，可以防止板片上下移動;下導桿的2點，板片也不會左右移動。用5點定位，板片組可以在導桿上很容易的前后滑動，能使墊片密封準確，不會發生板片錯位現象。 1.2墊片 墊片固定在板片的邊緣和洞孔附近的墊片槽內，使熱交換的液體在各自的通道內流動。墊片用與其接觸的兩側金屬支撐。為防止液體在結構擋 板和熱交換板片之間流動，用固定壓緊板密封住不能起熱傳遞作用的帶有4個0型環的板片。位 于末端的盲孔板防止液體和活動壓緊板接觸(這是相對單流程而言)，洞孔附近的雙重墊片可防止 系統內液體的混合，雙重墊片之間有通向外界的泄壓槽，萬一發生滲漏可以排到外界(見圖4)。因此，雙重墊片的設計，使板式換熱器首先發生外漏后才有可能發生內漏。 板式換熱器最薄弱的環節就是墊片，墊片不 要密封介質不向環境中泄漏，而且還要防止冷介質之間的互混。選擇耐溫、耐腐蝕材料墊片是決問題的關鍵。材質為丁睛橡膠的墊片一般適于120℃以下工況。包覆墊片以一般橡膠或金塊作為芯體，外包聚四氟乙烯或經氟化處理的 成材料等，可以用于腐蝕性很強的介質或提高溫度極限。 2.使用不當造成板式換熱器失效 2.1板式換熱器的初次投用 板式換熱器在初次投用時，為避免瞬間壓力 波動過大造成板式換熱器泄漏，須同時稍開冷熱 介質進水閥門，排盡換熱器內氣體后緩慢升壓直 至全開進口閥門，然后再緩慢同時稍開冷熱介質 出水閥門。盲目地開關進出水閥門或者其他原因 造成的介質壓力波動，都有可能造成板式換熱器 的泄漏。 2.2板式換熱器的過濾器清洗 為了減少板式換熱器的檢維修清洗次數，一 般在冷熱介質的進口管線上設有粗過濾器，防止 3一5mm的顆粒雜物阻塞板片通道。當過濾器的前后壓差較大時，可以拆開過濾器清洗。過于頻繁地 清洗過濾器也會造成板式換熱器因板片通道堵塞而失效。 3.板式換熱器其他失效原因分析 除了板式換熱器由于使用不當造成換熱器失 效外，還有以下原因會使換熱器失效。 3.1墊片密封失效 如果在正常情況下板式換熱器突然發生泄 漏，很可能是由于以下原因造成的:(l)板式換熱 器受到物料壓力波動或工作溫度過高;(2)墊片長 期使用產生裂紋、老化;(3)板片產生永久變形，無 法固定墊片。 墊片密封失效后，需將板式換熱器取出檢修， 取下或更換偶數個相鄰的故障板片。如果不將走 冷熱介質的板片同時取下，會造成冷熱介質互混。 3.2板式換熱器堵塞 板式換熱器的通道間隙較小(3一6mm)，直徑 大于2一3mm的顆粒雜物容易阻塞板片通道，堵塞是板式換熱器經常遇到的現象。當在板式換熱器表面或通道存在低導熱率材料時，即產生堵塞。當可流通的接口通路減少時壓降會提高，使設備的壓力降急劇惡化，導致板式換熱器堵塞而無法正常換熱。解決的辦法是進行維修清洗。 3.3板式換熱器結垢 板式換熱器結垢可導致傳熱設備的傳熱系數降低，嚴重時還會堵塞板片通道。結垢易在流體層流層生成，板式換熱器內的流體在雷諾數很低的 流動狀態下(Re<loo)便可湍流，因此該設備不易結垢。但對板式換熱器內的板片設計有大量的支 承觸點，旨在對介質起擾流(使介質湍流以提高傳 熱系數)和承壓支承作用。板片上的積瘤是固體雜 物或纖維容易集聚之處，其副作用是使流體形成 局部的滯流而生成污垢積瘤，介質中的鈣鎂離子在適宜的溫度析出后很容易在積瘤上附著長大，形成蜂窩狀垢樣。堵塞與結垢在成因上雖然不同，但在板式換熱器上的影響現象是相同的，不要等到熱交換器性能顯著降低時再清洗。如果無法得到正確的溫度，壓降太高就要進行維修清洗[1]o 4.板式換熱器的檢維修方法 4.1反沖洗法 當板式換熱器的換熱效果突然下降，排除外 界因素以及清洗冷熱介質進口過濾器仍無法解決 時，可以切出換熱器，從流道的反方向用高于操作 壓力1.2一1.5倍的冷或熱介質反向沖洗。由于反沖 洗法效果不明顯，檢維修時一般很少使用。 4.2化學清洗法 對于不銹鋼板式換熱器，嚴禁使用鹽酸或鹽酸類的清洗劑和清洗粉末進行化學除垢清洗，不拆板片的整臺設備清洗尤其要注意。這是因為未充分溶解的垢渣(含有殘存氯)在多縫隙的結構中是很難沖洗干凈的，堿中和也不可能充分進行?？?nbsp;采用硝酸加緩蝕劑或桃酥類的清洗劑進行清洗，適當加溫可提高清洗效率?；瘜W清洗法一般用于 不便于拆洗的板式換熱器。 4.3 拆裝清洗法 拆裝清洗法是板式換熱器較常使用的清洗方法。板片拆開后不宜取下，最好懸掛在上導桿上清洗。冬季在室外需要拆下板片，清洗前應作好標記，輕拿輕放，避免人為損壞板片和劃傷手指，特別是不要損壞板片的5點定位;否則將造成板片 錯位，墊片密封泄漏。板片不要用鋼刷或鋼絲絨刷清洗，防止將板片表面損壞，造成結垢物易殘留而腐蝕板片。刷的過程中不要破壞墊片，若發現墊片有脫落的必須將板片晾干，用膠直接粘在溝槽中，用不含氯的膠豁貼墊片。如果墊片不能恢復，必須取出板片，并且將其前或后的板片一同取出。 4.4 板式換熱器的拆裝 板式換熱器拆裝時螺栓應均勻收緊，每個螺栓安裝時，需要在板片的所有面上檢查板片的長度。用手盡可能擰緊螺栓，然后使用專用力矩扳手按螺栓對稱順序收緊，直至緊固全部螺栓，按照這樣的步驟將板片束收緊到所標長度尺寸。長度要用金屬尺測量。不要在充滿媒質壓力下或操作過程中緊固板式換熱器。操作過程中板片束保持平行是非常重要的，否則板片會產生永久變形，進而造成墊片密封失效。如果板式換熱器投用后發生泄漏，需要進一步緊固螺栓。如果泄漏繼續發生，則要替換泄漏的板面，而不是進一步緊固螺栓，拆卸板片時必須是走冷熱介質的板片同時取下。 5.結語 對板式換熱器的結構設計有了充分的認識和了解，正確地選用、使用和維修板式換熱器，就能安全可靠地利用板式換熱器節能高效的優點，獲得更好的經濟效益。 參考文獻 1.王振中.化工原理.北京:化學工業出版社，1985.218(編樣:向東) |
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