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- 2019-04-01 20:24:27
蒸发式冷凝器应用状况和研究进展分析
1.蒸发式冷凝器的重要 由于人口膨胀和经济发展，水资源短缺的现象正在世界许多地方相继出现，尤其是城市缺水状况，越来越加剧。我国的水力资源可开发量虽达3·79亿千瓦，但人均不到0·3千瓦。《中国节水技术政策大纲》中指出:“大力发展和推广工业用水重复利用技术，提高水的重复利用率是工业节水的首要途径，发展冷却节水技术是工业节约用水的重点。” 冷凝器冷凝冷却设备是工业耗能耗水大户，制冷冷却耗能量占工业用能的13%~15%，耗水占工业用水的70%~80%，而间接冷却用水又占冷却用水的70%~80%。也正是在这样的情况下，蒸发式冷凝技术应运而生，蒸发器，成为水循环重复利用的重要技术之一。蒸发式冷凝技术在航空、电力、机械、纺织等工业领域中起着重要作用。同时，冷却塔、喷淋塔、蒸发式冷凝器等就是冷却水重复利用的关键设备，蒸发式冷凝器的节能、节水效果不仅在理论上是明显的，在实际应用中也得到很好的证明。所以，研究和发展蒸发式冷凝冷却设备，极具现实意义。 2蒸发式冷凝器优点 根据蒸发式冷凝器的工作原理可知，由于蒸发式冷凝器主要利用水的汽化潜热带走制冷剂冷凝过程中放出的冷凝热量，所以冷却水的用量要比水冷冷凝器少得多。实际补充水量为水冷式的1/25-1/50，其特别适用于缺水地区。 对各种冷凝器的性能与耗水情况分别进行了比较。据计算，以氨为制冷剂，产冷量在3·8×106kJ/h时，蒸发冷凝器比壳管式冷凝器平均每年节电3·4×105kWh。 3蒸发式换热器的理论研究进展 3·1国外理论研究进展 国外的蒸发冷凝技术发展比较早，所取得的理论和研究成果也比较高。蒸发式冷凝设备基本传热传质理论是在1925年由merkel所提出并发展起来的，为以后的理论研究奠定了基础。之后在二十世纪中期，S·G·Chuklin、尾花英郎等提出了关于蒸发式冷凝器设计的普遍化方法。Parker和Treyball研究了蒸发式冷却器的传热、传质性能，阐明了蒸发式冷却器的传热、传质机理。 对蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的实验表明此系统能显著降低冷凝温度，并节约换热面积。开发了一套用于设计水平或竖直放置的光管、翅片管蒸发式冷凝器与凉水塔混合系统的计算机程序。对竖直管蒸发式冷却器做了传热传质试验研究，结果表明控制热阻发生在空气与水的交界面，并建立了适用于光滑竖直管蒸发式冷凝器性能计算的经验关联式。对蒸发式换热器(凉水塔、流体冷却器、冷凝器)做了性能模拟，其模拟算法与制造厂家(美国巴尔的摩)提供的数据差别在±3%以内。 对几种蒸发式冷却器芯体的设计方案做了模拟计算探讨，发现添加的塑料材料(Munter)可以显著地增强光滑管冷却器的传热性能，而不需要使用成本很高的翅片管以增加传热面积。给出了蒸发式冷凝器一种新传热传质数学模型，该模型准确的描述了传热传质过程;编制了适用于光管蒸发式冷凝器的计算机模拟程序，通过试验验证，其计算结果同试验结果相比较平均误差为3%，其中误差也不超过20%;并且计算结果具有很高的精度，验证了计算机程序的合理性。]研究了在负的大气压下蒸汽混合物对DCXs型换热器的性能影响，通过试验测试研究了DCXs型换热器中入口处不凝性气体的影响，给出了数学计算模型，并指出该模型可为冷凝器设计提供依据。
换热器法兰密封面垫子失效刺漏的原因分析2014/12/11 15:25:35 来源： 发布者：返回1温度的影响
马5中转站担负着逐日1200m3液量的外输任务，为顺利地把输送到距其8 2km的黄珏联合站，要求出换热器的温度为60～70℃。
(1)温度对材质性能的影响。马5中转站换热器浮头盖与浮头管板的密封是两块钩圈钩卡在管板背面，形成卡钩法兰，用螺栓连接，卡钩法兰是整体加工后切成两瓣。钩圈、螺栓等材料在使用过程中，因长期处在100～120℃的高温的环境下，其机械性能降低，还会发生蠕变和应力松弛现象(同质的钩卡不同的部位其热胀量也不同)，使螺栓的拉紧力减小。导致法兰对垫子的压紧量减小而刺漏。
(2)温度对垫片的影响。马5中转站换热器法兰使用的是耐油石棉橡胶板做的垫子，垫片长期在55～120℃的高温作用下会使其老化而失往弹性造成垫子漏失。
(3)温度差的影响。换热器法兰、筒体、螺栓、管箱、垫片之间存在温度差，使各部分热胀冷缩不均，导致马5中转站换热器法兰垫子泄漏。
(4)热疲惫的影响。换热器在工作过程中，受反复加热和冷却，使之产生较大的热应力，特别是螺栓反复受此力作用，结构遭到破坏，螺母松动拧紧力减小，致换热器法兰垫子泄漏。
2压力波动的影响
(1)马5中转站定期用1000m3事故罐底水，大排量对8 2km的长输管线进行清蜡，或上游来水量增加，因此当管线内输大量水时，其粘滞阻力减小，外输干压减小，此时产生压力波动，压力波动量约为0 15～0 25MPa.
(2)加大外输排量时干压升高，产生的压力波动量约为0 15～0 25MPa
(3)因各种故障需频繁停、启时，产生的压力波动量在0～2 5MPa之间。换热器法兰、螺栓、垫子在上述交变的压力作用下轻易产生变形，造成垫子失效。
3设计方面的原因
(1)马5中转站换热器浮动管板的边部换热管距密封面间隔小。在更换垫子时，目测浮头管板边沿管束焊缝离密封面间隔只有6～8mm，这样在焊接换热管过程中轻易使换热器浮动管板产生变形变化，影响了原加工尺寸的稳定性，从而使法兰密封面发生变化，影响了浮头法兰密封程度，导致泄漏。(2)马5中转站换热器选用耐油石棉橡胶板做换热器法兰垫子，由于石棉橡胶垫性质比较软，在制造、焊接、组装施工过程轻易变形破损，从而导致法兰垫片失效剌漏。
4加工精度的影响
换热器固定管板法兰密封面的管板与管束不垂直，使两法兰对口平行度有偏差。密封面之间若发生0 15mm的偏差(见图1)，上法兰螺栓时很难将垫片压紧，导致该点优先泄漏。
5人为方面的原因
法兰密封面上的凹坑、突有缺陷，蒸发器批发，影响法兰的密封程度。马5换热器在11月上旬更换垫子时发现1#、2#换热器浮头盖法兰密封面上的凹坑深度多数小于1mm，1#换热器浮头盖法兰密封面内圈边上约有3mm长，深度大于1mm的径向刮伤凹坑，边上1/2突出。根据现场施工情况分析，这些凹坑、突有缺陷的产生，可能都是在拆卸、组装时损伤。拆下浮头盖后其下部的钩圈在往里碰撞后脱落，砸到浮头盖法兰密封面而损坏法兰密封面。
6腐蚀的影响
螺栓的丝扣腐蚀影响螺栓的拧紧力致换热器法兰垫子泄漏，或密封面腐蚀致换热器法兰垫子泄漏。
解决方法
换热器是大型焊接的压力容器设备，长期经受高温、高压的工作环境，其设计、制造、维修都需严格遵守各种规程，针对目前换热器法兰经常刺漏现象，本文提出以下几点解决方法。
(1)现场发生换热器换热管漏失时，因换热器壳程内结垢、锈蚀难以将损坏的换热管抽出更新热管。建议将固定管板与换热器筒体法兰焊为一体，即在筒体上焊上盲法兰，盲法兰上开孔眼穿换热管，这样可以减少设计上造成的漏点数目。用此方法，在发生多根换热管泄漏，影响过流面积和换热面积时，割开法兰更换全部的管程。
(2)由于耐油石棉橡胶板垫子存在诸多不利因素，建议使用金属垫片作为法兰密封垫。由于金属垫片的密压比为110MPa，比3mm厚的橡胶石棉板垫片整整大10倍(现已经采用金属垫片，使用效果很好)。法兰垫片不应有疙瘩、裂缝、凸坑、皱纹、毛刺等缺陷，特别不能有径向刻痕，不答应使用斜垫片和双垫片，安装垫片时，必须处理法兰密封面上一切影响密封的缺陷。
(3)马5中转站换热器浮动管板的边部换热管距密封面间隔小，受焊接热影响作用大，在焊接换热管过程中轻易使换热器浮动管板产生焊接变形变化，影响密封面的密封程度。在浮头管板上焊接换热管时，为了减少焊接时引起法兰密封面变形，可将浮头盖法兰(不焊封头)及钩圈用螺栓上紧，法兰面与管板对记号。若在此基础上增加其他钢性固定，减少焊接时热影响区内的焊接变形。
(4)上、下两块钩圈在设计上采用螺栓固定，以防人为脱落，砸伤人及法兰密封面。
(5)法兰连接的留意事项。
法兰连接时应留意：①法兰与筒体组装前，要用角尺对筒体端面进行检查，端面倾斜尺寸不能大于1 5mm；②法兰与筒体组装时，要用法兰弯尺检查法兰的垂直度；③固定管板与换热管组装时，同样也要用法兰弯尺检查固定管板与换热管及折流板的垂直度；④法兰与法兰连接时密封面应保持平行。
换热器的维护
换热器种类很多，操作方法大同小异，它们的共同点是利用两种物料间大量的接触面积进行热交换，以完成冷却、冷凝、加热和蒸发等化工过程。而换热器的操作条件、换热介质的性质、腐蚀速度和运行周期决定了换热器维护管理的内容。现以广泛使 用的管壳式换热器（列管式换热器）为例，讨论其维护管理方法。
1 .换热器的启动
（1） 首先利用壳体上附设的接管，三效蒸发器，将换热器内的气体和冷凝液 （如果流体为蒸汽 时） 彻底排净，以免产生水击作用，然后全部打开排气阀。
（2） 先通入低温流体，当液体充满换热器时，关闭放气阀。
（3） 缓缓通入高温流体，以免由于温差大，流体急速通入而产生热冲击。
（4） 温度上升至正常操作温度期间，对外部的连接螺栓应重新紧固，以防垫片密封 不严而泄漏。
2 .停车
（1） 首先切断高温流体，待装置停车前再切断冷流体。当石油化工生产需要先切断 低温流体时，可采用旁路或其它方法，同时停止高温流体供给。如果较早地切断冷流 体，则有可能因热膨胀而使设备遭到破坏。
（2） 换热器停车后，必须将换热器内残留的流体彻底排出，以防冻结、腐蚀和水锤 作用。
（3） 排放完液体后，可吹入空气，使残留液体全部排净。
3 .换热器的运行和维护
（1） 对于采用法兰连接的密封处，因螺拴随温度上升 （150 ℃以上） 而伸长，紧固 部位发生松动，因此，在操作中应重新紧固螺拴。
（2） 对于高温、高压和危险有毒的流体，北京蒸发器，对其泄漏要严格控制，应注意以下几点：
1） 从设计角度出发，尽量减少法兰连接，少使用密封垫片；
2） 从安装角度出发，紧固操作要方便；
3） 采用自紧式结构螺栓，这样在升温升压时不需要重新紧固。
（3） 换热器操作一段时间后，性能会降低，应注意以下几个问题：
1） 传热表面上结污严重，传热效果显著下降；
2） 污垢将使管内径变小，流速相应增大，压力损失增加；
3） 产生管子胀口泄漏及腐蚀；
4） 操作条件不符合设计要求，而使材料产生疲劳破坏。
（4） 为使换热器长期连续运行，必须定期进行检查与清洗。