雙管板與單管板換熱器的區(qū)別
從結(jié)構(gòu)、用途、制造等方面比較了雙管板換熱器和單管板換熱器。同單管板換熱器相比，雙管板換熱器管程殼程間泄漏概率低得多；受力狀況更好。從結(jié)構(gòu)看，雙管板換熱器采用固定管板式結(jié)構(gòu)，管束不能抽出清洗。實(shí)際使用表明，采用機(jī)械脹管法制造的雙管板換熱器，可以滿(mǎn)足使用要求。
1.雙管板換熱器
北京燕山石化公司0.66 Mt/a乙烯改擴(kuò)建工程中，制苯裝置改造新上了三臺(tái)雙管板換熱器，即汽提塔再沸器(E－607，F(xiàn)=213 m2)、抽提蒸餾塔再沸器(E－634，F(xiàn)=350 m2)和余熱溶劑冷卻器(E－111，F(xiàn)=150 m2)，它們的管程走Ⅳ．甲酰嗎啉溶劑，殼程走蒸汽或水，該溶劑具有遇水發(fā)生分解的特性。這三臺(tái)換熱器，經(jīng)過(guò)一年多使用，效果很好，溶劑損耗同裝置改造前相比下降很多。
2.雙管板與單管板換熱器結(jié)構(gòu)比較
雙管板換熱器采用固定管板結(jié)構(gòu)，管束不能抽出清洗，單管板換熱器可采用多種結(jié)構(gòu)型式，管束可以抽出清洗。對(duì)于溫差較大的雙管板換熱器，簡(jiǎn)體上可加裝波紋膨脹節(jié)；而單管板換熱器除可考慮簡(jiǎn)體上加裝波紋膨脹節(jié)外，常采用浮頭或U型管型式來(lái)補(bǔ)償。
對(duì)于雙管板換熱器，存在二種設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識(shí)：一種認(rèn)為雙管板換熱器用于絕對(duì)防止管殼程間介質(zhì)混串的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)在內(nèi)外管板之間空腔上加裝排液倒淋閥，供日常觀察和內(nèi)管板發(fā)生泄漏時(shí)排放，使得管殼程介質(zhì)切實(shí)被內(nèi)外二層管板隔離。這是采用雙管板結(jié)構(gòu)型式的主要目的。
另一種認(rèn)為雙管板換熱器可用于管殼程間介質(zhì)壓差很大的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)在內(nèi)外管板之間的空腔中加入一種介質(zhì)，來(lái)減小管殼程間介質(zhì)的壓差。這和一般單管板換熱器一樣，不能絕對(duì)保證外管板上管口不發(fā)生泄漏。
3.雙管板與單管板換器使用上的比較
單管板換熱器最常見(jiàn)。在使用中除經(jīng)常出現(xiàn)墊片螺栓法蘭接頭密封泄漏外，還會(huì)出現(xiàn)管板上的管口泄漏，以及焊接裂紋等。單管板換熱器管板上的管口泄漏大部分出現(xiàn)在焊接收弧處。焊接收弧時(shí)氣體未放干凈，有砂眼。
雙管板換熱器具有內(nèi)外雙層管板，如果內(nèi)管板管口泄漏，還有外管板防護(hù)。
單管板換熱器焊接裂紋常出現(xiàn)在換熱器簡(jiǎn)體大法蘭盤(pán)錐體小端與簡(jiǎn)體結(jié)合部。這里出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因，一是大法蘭盤(pán)錐體小端與簡(jiǎn)體結(jié)合部應(yīng)力大；二是幾何尺寸和形狀突變，容易埋藏缺陷。
實(shí)例1，2001年11月北京燕山石化公司制苯裝置國(guó)外進(jìn)口的第一循環(huán)氫預(yù)熱器F~04A(直徑610 mm。厚度30 mm，長(zhǎng)度3780 mm，材質(zhì)13CrM04)，大法蘭盤(pán)錐體小端與簡(jiǎn)體連接焊縫處．焊道上出現(xiàn)幾段環(huán)向裂紋。該換熱器已經(jīng)使用6年，前部工藝為預(yù)硫化過(guò)程，導(dǎo)致?lián)Q熱器使用環(huán)境中殘留有H2S，產(chǎn)生易裂易剝離的細(xì)粒狀的腐蝕物薄膜；當(dāng)溫度超過(guò)300℃時(shí)，薄膜中的細(xì)粒變?yōu)榇蟮慕Y(jié)晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生裂紋。
實(shí)例2，1996年12月北京燕化石化公司重整加氫聯(lián)合裝置新上一臺(tái)換熱器E108(直徑1000 mm，厚度28mm，材質(zhì)13CrMo4)，在試壓過(guò)程中，換熱器一側(cè)簡(jiǎn)體大法蘭盤(pán)錐體小端與筒體連接焊縫處，出現(xiàn)一段裂紋。做金相分析。可以看到在裂紋內(nèi)部及附近基體內(nèi)有比較密集的氧化鐵夾雜物，方向垂直于換熱器軸線；在試驗(yàn)壓力作用下，被拉裂。
雙管板換熱器簡(jiǎn)體大法蘭盤(pán)錐體小端與筒體結(jié)合部位于內(nèi)外管板間形成的空腔外邊上，空腔中無(wú)介質(zhì)或介質(zhì)壓力很小。受力狀況好于單管板換熱器。
另外，雙管板換熱器壓力試驗(yàn)要打4遍壓(管程、兩內(nèi)管板之間的殼程、兩側(cè)內(nèi)外管板之間的腔體)，單管板換器壓力試驗(yàn)要打2～3遍壓(管程、殼程或管程、殼程、小浮頭)。
4.制造的比較
(1)費(fèi)用
雙管板換熱器與單管板換熱器相比，增加部分為兩個(gè)外管板、兩個(gè)內(nèi)外管板之間的腔體和腔體中的換熱管。目前國(guó)內(nèi)定購(gòu)的雙管板換熱器價(jià)格為1.6 ×104 RMB￥/t左右，定購(gòu)的單管板換熱器價(jià)格為1.4×104 RMB￥/t左右。單價(jià)上相差不大。據(jù)北京燕山石化公司制苯裝置三臺(tái)雙管板換熱器顯示：如果分別采用雙管板結(jié)構(gòu)形式和單管板結(jié)構(gòu)形式做換熱器，雙管板比單管板增加重量10％～20％，增加費(fèi)用25％～37％。因此，應(yīng)更加重視雙管板換熱器制造質(zhì)量，使多花的錢(qián)，切實(shí)達(dá)到好的效果。
(2)脹接
通常，換熱管和管板的連接大致有四種形式，即強(qiáng)度焊(常見(jiàn)氬弧焊)、強(qiáng)度脹、強(qiáng)度焊+貼脹、強(qiáng)度脹+密封焊，其差異主要反映在管孔是否開(kāi)槽和焊接坡口及管子伸出長(zhǎng)度等方面。脹接可分為非均勻脹接(機(jī)械滾珠脹接)、均勻脹接(液壓脹接、液袋脹接、橡膠脹接、爆炸脹接等)。
雙管板換熱器設(shè)計(jì)要求采取強(qiáng)度焊+強(qiáng)度脹，推薦采用液壓脹管法。單管板換熱器一般設(shè)計(jì)要求采用強(qiáng)度焊+貼脹，采用機(jī)械脹管或手工脹管即可。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)制造商沒(méi)有液壓脹管設(shè)備，即使有，由于液壓脹頭購(gòu)置費(fèi)用高并且損耗大(平均脹100多個(gè)管口，要換一個(gè)液壓脹頭)。液壓脹頭一次性使用，不能修復(fù)。
因而很少采用液壓脹管法制造換熱器。這三臺(tái)雙管板換熱器采用機(jī)械脹管法制造，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝后耐壓實(shí)驗(yàn)和一年多的使用表明，雙管板換熱器采用機(jī)械脹管法制造可以滿(mǎn)足要求。
5.小結(jié)
雙管板換熱器作為比單管板換器更可靠的換熱器結(jié)構(gòu)形式，可以更好地推廣應(yīng)用；但有一個(gè)首要前提就是雙管板換器制造質(zhì)量要好，特別是換熱管質(zhì)量要好，保證在使用中不出現(xiàn)換熱管壁破裂的情況。
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