哈雷釬焊板式換熱器
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SMGK型換熱器的應用

點擊:1099 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]


  在目前的石油和化工生產中,管殼式換熱器應用得較為廣泛。為了滿足工業生產不斷發展和擴大的需要,研究開發傳熱效率高、結構可靠的新型管殼式換熱器具有十分重要的意義。自1981年以來,筆者相繼開發出了SMK 型、SMK2 Ⅱ型和SMGK型系列管殼式換熱器,本文主要介紹SMGK型換熱器的開發及其應用情況。
1  SMGK型換熱器的結構設計特點
  SMGK型換熱器的結構如圖1 所示。這是在合成氨廠作為變換熱交換器使用的SMGK 型換熱器,它主要由靜態混合元件、換熱管束、折流桿構成的折流圈、殼體和帶導流板的夾套組成。變換氣走殼程、半水煤氣走夾套和管內。
  SMGK型換熱器的主要結構特點有以下幾方面:
a. GK型靜態混合元件(圖2) 強化了管內傳熱,提高了管內傳熱膜系數(如圖3 所示,安裝GK 型元件的換熱管的傳熱系數是空管的兩倍左右) ;


b. 采用了折流桿這種新型的支撐管子結構,改善了殼程流體的流動狀況[1 ] ;
c. 采用帶導流板的傳熱夾套,提高了夾套內的傳熱膜系數;
d. 殼程流體的進出口采用外夾套形式,在殼體上開了一些周向分布的孔,以減輕流體對管子的沖刷和腐蝕,延長了管子的使用壽命。
2  SMGK型換熱器在合成氨廠的應用
  中牟縣化肥廠的合成氨能力是年產4 萬t ,其變換工段的熱交換器是傳統的列管式換熱器,管內走半水煤氣,管間走變換氣。在使用過程中,這種換熱器由于半水煤氣中的H2S、CO2 與水蒸氣作用形成弱酸,弱酸對管束產生腐蝕,加上半水煤氣進口氣體對管束產生的沖刷磨損,使靠近管板的管束腐蝕嚴重,設備壽命減短,其壽命長的僅為一年。同時,半水煤氣中的油污和水的硬度產生的結垢還易造成管子的堵塞。
  中牟縣化肥廠1993 年對變換熱交換器進行了改造,改成了中心管式換熱器,半水煤氣的進出口接管也稍有改變,改造后的設備腐蝕狀況有所緩解,但沒有完全解決腐蝕問題。1995 年5 月,該廠采用SMGK型換熱器作為變換換熱器后,解決了管子腐蝕和堵塞的問題。SGMK 型換熱器在設計和使用過程中,還有針對性地采取了一些措施:
a. 在工藝上,采用430 ℃變換氣走殼程,來加熱半水煤氣,使半水煤氣在夾套內的溫度由130 ℃升高到160 ℃左右,然后進入管束,在管束內由160 ℃升到310 ℃,來滿足生產的需要。采用這種工藝,可使半水煤氣進入換熱管束的溫度在弱酸的露點之上,減輕了半水煤氣對管子進口處的腐蝕;
b. 在選材上,在半水煤氣進入換熱管束的進口端加一段不銹鋼管,進一步防止半水煤氣與水蒸氣產生的弱酸腐蝕管子,提高管子的使用壽命;c. 為了減輕換熱管的堵塞,在半水煤氣進入換熱管之前濾去其中的煤焦油和雜質,減輕換熱管的堵塞和腐蝕。
  SMGK型換熱器作為變換熱交換器在中牟縣化肥廠投運以來,各項指標均達到了生產要求,運行平穩正常, 滿足了生產的要求。筆者將SMGK型換熱器與普通管殼式換熱器的使用情況進行了對比(表1) 。


  從表1 可知, 與普通管殼式換熱器相比,SMGK型換熱器在使用過程中,具有一些顯著的優點:
a. 高效性。SMGK 型換熱器的總傳熱系數K 提高了50 %以上,在生產能力相同甚至擴大的情況下,傳熱面積減少。
b. 節能。由于總傳熱系數提高,傳熱面積減少,換熱管長縮短,阻力下降,總流體阻力ΔP 下降20 %,傳熱綜合性能指標K/ΔP 提高了180 %。
c. 節汽效果顯著。采用SMGK 型換熱器后,半水煤氣的溫度可以達到350 ℃,能滿足生產的需求,添加的蒸汽就可以減少,據分析每噸合成氨節氣在400 kg 以上,半年累計節汽約7 萬t 。
d. 操作穩定和操作彈性大。在系統氣量變化達40 %以上時,換熱器管殼的進出口溫度在儀表上看不出變化。
e. 管子耐腐蝕和防堵性能好,使用周期長,維修費用低。
f . 設備壽命長。SMGK 型換熱器的使用壽命是普通管殼式換熱器的3 倍以上,在中牟化肥廠,SMGK型換熱器自1995 年投運以來,至今仍在使用。
g. 用材省、造價低。SMGK型換熱器可以節省價格比較高的換熱管材料,設備造價可降低一半或更多,設備投資減少。
3  結束語
  SMGK型換熱器由于采用了靜態混合器技術、折流桿技術和帶螺旋導流板的夾套結構,在合成氨廠作為變換熱交換器使用時又采用了合理的工藝方案,該設備在使用后,運行良好,不僅克服了普通換熱器存在的問題,而且還表現出高效、節能、經濟、節材、操作穩定和使用壽命長的優點,帶來了很可觀的直接和間接經濟效益。SMGK 型換熱器是一種新型高效的換熱設備,具有廣泛的應用前景。


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