【干货】换热器知识全解读

发布时间:2024-01-24

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换热设备开工过程



换热设备开工

换热设备开工指装置开工过程中换热器必须完成的工作程序或达到装置开工条件对换热器的必备要求。

换热设备基本开工程序:升温--螺栓预紧--置换空气--冷却器水侧预膜处理。


升温

使换热器达到装置所要求的基本温度,一般使用蒸汽作为预热的热载体。加热初期排气阀应打开,有蒸汽泄出后关闭。疏水器应保持在良好状态,及时排出凝水。升温应逐渐地进行,使加热速度不超过0.06℃s,并保证长度方向的温度梯度不大于30.4℃m。


螺栓预紧

为确保介质在运行过程中不发生泄漏,要求对换热器主密封面螺栓逐根进行热紧,消除螺栓热膨胀可能造成的压紧力下降。

在螺栓连接中,采用设计合理的预紧蝶簧,可有效防止由于螺栓热膨胀造成的压紧力下降。一般可免除热紧。


置换空气

对要求隔绝空气的装置,需用氮气置换空气,换热设备放空点氮气含量达到95%为合格。


冷却器水侧预膜处理

为保证换热器在循环冷却水系统中能长期、正常、稳定地运行,必须在投入运行前进行预处理。预处理包括清洗和预膜两项工作。

1)系统的清洗

清洗的目的是**循环水系统中的铁锈、无机盐垢、沉淀物、生物粘泥等污垢,使换热器及其他设备有洁净和新鲜的金属表面,从而提高换热效率,并为设备的预膜创造条件。清洗应在开车前进行,以便清洗结束后,对清洗好的新鲜金属表面预膜处理,预膜结束后立即投入正常运行。清洗有机械清洗和化学清洗两种方法,**结合使用。机械清洗可以节约清洗药剂的费用并减少排污的数量,而化学清洗则可除去腐蚀产物和硬垢,以及清洁机械方法无法清洗的部位。

2)预膜

预膜的目的是用预膜剂在洁净的金属表面上预先生成一层薄而致密的保护膜,使设备在运行中不被腐蚀,预膜过程应在清洗结束后立即开始。



换热器的日常检查内容


日常检查

日常检查是及早发现和处理突发性故障的重要手段。检查内容:运行异声、压力、温度、流量、泄漏、介质、基础支架、保温层、振动、仪表灵敏度等等。


温度

温度是换热器运行中主要的操作指标,测定及检查换热器中各流体的进、出口温度计变化,可以分析判断介质流量的大小及换热情况的好坏。传热效率主要表现在传热系统上,传热系统系数降低,换热器的效率也降低,通常传热系数在短时间变化较小,发生变化时会连续下降,定期测量换热器两种介质的出入口温度、流量,计算传热系数作记录图表,作为判断传热系数变化的依据。若低于某一定值,则应清洗管束以提高传热系数,保证一定的传热效率。

要防止温度的急剧变化,因温度剧变会造成换热器内件,特别是管束与管板的膨胀和收缩不一致,产生温差应力,从而引起管束与管板脱离或局部变形及裂缝,还会加快腐蚀及产生热疲劳裂纹。

用水作为冷却介质时,水的出口温度**在38℃以下,因为超过38℃,微生物的繁殖加速,腐蚀生产物的分解也加快,引起管子腐蚀穿孔,同时结垢情况会加重,故出口温度**不能超过45℃。


压力

通过对流体压力及进出口压差的测定与检查,可判断换热器内部结垢、堵塞情况及流体流量大小或泄漏情况。高压流体往低压流体中泄漏,使低压流体压力很快上升,甚至超压,并可能产生各种不良后果,对运行中的高压换热器应特别警惕这一点。

操作中若发现压力骤变,除检查换热器本身问题以外,还应考虑系统内部其他因素的影响,如系统阀门损坏及输送流体的机械发生故障,等等。


泄漏

换热器在运行中产生外漏是较容易发现的。对低毒介质轻微的气体外漏,可以直接抹上肥皂水或发泡剂来检查,亦可借助试纸变**况检查。检查换热器外壳体表面涂层的剥落污染情况,来预测壳体的泄漏,是低压换热器检查壳体外泄漏点的一种常用方法。对严禁泄漏的中高毒性介质,*常用的方法是在易泄漏口,如法兰、接管处涂对该毒性介质反应非常灵敏的涂料,有毒介质发生微小泄漏,涂料颜色即会发生明显的变化,以此可作出迅速判断,采取措施。

定期对壳体各连接处周围空气取样分析,也能判断泄漏及泄漏量的大小,此法不*准确可靠,操作方便,而且对外部、内部泄漏都适用,并且实现自动分析、记录及报警。

内部泄漏,操作人员不易直接发现,但可从介质的温度、压力、流量、异声、振动及其异常现象来判断。例如,某一换热器管内是压力较高的气体,管间是压力较低的液体,当列管穿孔时,管内的气体窜到管间液体中,从液体压力表中马上会反映出压力上升和压力波动大。由于气体窜入液体,引起液体剧烈的翻腾,造成压力波动,用听音棒会发现壳体内有异常的响声。如有较多的泄漏,用手摸壳体和液体出口管,会有振动的感觉。

对于冷却器,可在冷却水出口处对低压介质管上装上取样接管,定期取样检查,判断有无被冷却介质混入。当被冷却介质是气体时,可在冷却水出口管道上部装积气报警器,以此检测泄漏。

对一般换热器(不使用冷却水),在出口处对低压介质定期取样,可知有无泄漏,试验项目根据两介质的特性选取,如色相、密度、粘度和成分等。


振动

换热器内的流体一般有较高的流速,由于流体的脉冲和横向流动都会引起基础支架的振动,如支架结构位置不合适或螺栓的松动、折断等都会使振动加剧。要求控制振动偏差在250μm以下,超过此值,则需要检查处理。


保温

保温(保冷)层的损坏会直接影响换热器的传热效率,另外,由于保温(保冷)层一旦破损,在壳体外部就将积附水分,使壳体发生局部腐蚀,因此,发现保温(保冷)层破损应尽快修补,并且要采取措施,防止水分进入保温层内部。



换热器振动的防护


振动的原因及危害

换热器管子产生振动的原因主要有两种:一种是外界激振源引起的振动,如往复式机械(如往复式压缩机)的脉动气流引起的激振,或通过支撑构件或连接管道传来的振动。另一种是流体流动激振,又可分为管侧和壳侧流体激发的振动。由于一般情况下管侧流动激发的振动振幅小,危害性不大,往往可以忽略,除非在流速远远高于正常流速的情况下,管侧激振才需要考虑。换热器内的振动主要是壳侧介质所激发的,在正常流速下壳侧流动就可能引发很大的振幅,对换热管的危害**。

研究表明,*当流体诱发振动频率与换热元件的频率一致或相当接近时,才会使元件的振幅突然大幅度增加,从而导致其破坏。

换热管振动损坏情况主要有两种,即管子的磨损和管子材料的疲劳断裂。管子磨损又分为两种情况:一种是在振幅很大的振动情况下,管子与管子相互接触而磨损(磨平穿漏)成菱形,这种情况绝大多数产生在振动位移**的中间跨度处。管子的热膨胀增加了振动磨损的可能性。这是由于管子的热变形扩大了引起接触的相对运动,致使管子产生六角形的磨损。另一种是管子与支撑板由于振动发生相对运动而产生磨损,导致管壁逐渐变薄而**磨穿。另外,由于折流板(支承板)上的管孔通常都比管子外径大0.8~1. 2mm,振动管的管壁有可能被折流板(或支承板)切割、断裂,且当折流板很薄而材料比管材硬时尤其突出。接头的松弛与腐蚀同时存在的情况下,振动磨损增加,这种磨损形状呈马鞍形。在管子穿出管板处,也会由于振动而使管孔尖锐的边缘对管子起切割作用。

管子的疲劳断裂则是由于周期的循环激振(包括出现共振或微振的情况下)所造成的。因为当管子振动时,会出现反复弯曲作用的周期**变应力。如果管子长久地承受很强的交变应力,管子的某些应力**部位就会出现疲劳破裂。

振动破坏的位置一般出现在下列位置处:

(1)传热管件支承跨度中间位置处,由于管间相互碰撞,外观呈现明显磨口;

(2)紧靠折流板缺口处,换热管与折流板发生碰撞而遭磨损;

(3)折流板管孔内,传热管振动时折流板管孔边缘对传热管的锯切、碰撞,严重时会导致管子断裂;

(4)传热管原有的一些细小裂纹或缺陷,因振动逐渐扩展,*终导致破坏。

管子振动破坏多发生在壳程内介质是气体或蒸汽的场合,操作压力高于0. 8MPa则更明显。壳程内介质为液体时,也会发生管子振动破坏,但一般限于流体局部高速区的少数管子。


防振措施

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