列管式換熱器介紹

 

列管式換熱器是目前應(yīng)用最廣泛的一種換熱設(shè)備。與其它幾種間壁換熱器相比，單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積要大得多，傳熱效果也較好。

 

列管式換熱器是由管子、管板、折流板、殼體、端蓋(管箱)等組成。

 

在進(jìn)行換熱時，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。

 

列管式換熱器泄漏原因:

 

列管換熱器內(nèi)部管系泄漏主要分為管子本身泄漏和管子端口泄漏。

 

換熱器管子端口泄漏原因:

 

1熱應(yīng)力過大 

 

列管式換熱器在操作時，由于冷、熱流體溫度不同，使殼體和管壁的溫度互有差異。這種差異使殼體和管子的熱膨脹不同，當(dāng)兩者溫差較大時可能將管子扭彎，或使管子從花板上拉松，甚至毀壞整個換熱器。對此，就必須結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響，采用各種補償?shù)姆椒ā?/span>

 

換熱器在啟停過程中溫升率、溫降率超過規(guī)定，使高加的管子和管板受到較大的熱應(yīng)力，使管子和管板相聯(lián)接的焊縫或脹接處發(fā)生損壞，引起端口泄漏。

 

2管板變形

 

主要是管板的加工變形及加工時產(chǎn)生的變形，管子與管板相連，管板變形會使管子的端口發(fā)生泄漏。

 

3堵管工藝不當(dāng)

 

一般常用錐形塞焊接堵管。打入錐形塞時用力要適度；捶擊力量太大，引起管孔變形，影響鄰近管子與管板連處，會造成損壞而使之出現(xiàn)新的泄漏。

 

焊接過程中，如預(yù)熱、焊縫位置及尺寸不合適，會造成鄰近管子與管板連接處的損壞。

 

采用其他堵管方法，如脹管堵管、爆炸堵管等，如工藝不當(dāng)，也會引起鄰近管口的泄漏。因此應(yīng)遵循嚴(yán)格的堵管工藝。

換熱器管子本身泄漏原因:

 

1沖刷侵蝕  

 

一種原因是當(dāng)蒸汽的流動速度較高且汽流中含有大的水滴時，管子外壁受汽、水兩相流沖刷，變薄，發(fā)生穿孔或受給水壓力而鼓破。

 

另一種原因是受到蒸汽或疏水的直接沖擊。因防沖板材料和固定方式不合理。在運行中破碎或脫落，失去防沖刷保護(hù)作用；防沖板面積不夠大，水滴隨高速氣流運動，撞擊防沖板以外的管束；殼體與管束間的距離太小，使入口處的汽流速度很高。

 

2管子振動 

 

給水溫度過低或機組超負(fù)荷等情況下，通過換熱器管子間蒸汽流量和流速超過設(shè)計值較多時，具有一定彈性的管束在殼側(cè)流體擾動力的作用下會產(chǎn)生振動，當(dāng)激振力的頻率與管束自然振動頻率或其倍數(shù)相吻合時，將引起管束共振，使振幅大大的增加，導(dǎo)致管子與管板的連接處受到反復(fù)作用力造成管束損壞。

 

3管子給水入口端的侵蝕

 

入口管端的侵蝕損壞只發(fā)生在碳鋼換熱器中，是一種侵蝕和腐蝕共同作用的損壞過程：其機理是管壁金屬在表面形成的氧化膜被高紊流度的給水破壞并帶走，金屬材料不斷損失。最終導(dǎo)致管子的破損。

 

4腐蝕  

 

當(dāng)?shù)蛪簱Q熱器的管材為銅，低加銅管常因泄漏嚴(yán)重而被迫更換。pH 值8.5~8.8 時，銅的腐蝕率最低．而碳鋼要求pH 值不小于9.5。鍋爐給水pH 值過高，導(dǎo)致了銅管的腐蝕。

 

5材質(zhì)、工藝不良 

 

管子材質(zhì)不良，管壁厚薄不均，組裝前管子有缺陷，脹口處過脹，管子外側(cè)有拉損傷痕等，在換熱器遇到異常工況時，會導(dǎo)致管子大量損壞。

 

列管式換熱器泄漏處理措施

 

泄漏發(fā)生以后的處理措施 

 

泄漏發(fā)生時造成給水壓力降低，送至鍋爐的給水量減少。因此在發(fā)現(xiàn)換熱器管系泄漏時要立即停運換熱器，減少管子的損壞數(shù)量，減輕損壞程度。

 

機組停運時，應(yīng)檢查高加是否泄漏，并想辦法消除。對于端口泄漏，應(yīng)刮去原有焊縫金屬再進(jìn)行補焊，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，消除熱?yīng)力：對于管子本身泄漏，應(yīng)先查清管束泄漏的形式及位置，并選用合適的堵管工藝，堵塞管子的兩個端口。

 

無論采用何種堵管工藝，為保證堵管的質(zhì)量，被堵管的端頭部位一定要經(jīng)過良好處理，使管板、管孔圓整、清潔，與堵頭有良好的接觸面。在管子與管板連接處有裂紋或沖蝕的情況下，一定要去除端部原管子材料及焊縫金屬，使堵頭與管板緊密接觸。

 

換熱器泄漏預(yù)防措施

 

1管子端口泄漏預(yù)防措施 

 

換熱器除了制造上應(yīng)有足夠厚度的管板，有良好的管孔加工、堆焊、管子脹接、焊接工藝外，運行上要使換熱器在啟停時的溫升率、溫降率不超過規(guī)定，水側(cè)要有安全閥防止超壓，檢修上要有正確的堵管工藝。

 

2管子本身泄漏預(yù)防措施 

 

沖刷侵蝕預(yù)防措施 

 

限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速及防止疏冷段內(nèi)閃蒸；蒸汽冷卻段出口蒸汽要有足夠的剩余過熱度；防沖板的固定要牢固，面積足夠，材質(zhì)要好；保持殼側(cè)水位正常，禁止低水位或無水位運行。 

 管子振動預(yù)防措施 

 

在高加汽側(cè)安裝汽側(cè)安全門；限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速；管子間距要足夠大，這一方面降低了殼側(cè)流速，另一方面減小了管子互相碰撞摩擦損壞的可能性：限制管束自由段長度。 

 

管子給水入口端的侵蝕預(yù)防措施 

 

流體在管程或管程中的流速，不僅影響對流傳熱系數(shù)的數(shù)值，而且影響污垢熱阻，從而影響總傳熱系數(shù)的大小。選擇適宜的流速十分重要。限制給水流速，停用一列換熱器或換熱器堵管數(shù)量較多時，都會使管內(nèi)流速明顯增大，這時應(yīng)讓一部分給水經(jīng)旁路進(jìn)入鍋爐或降低機組負(fù)荷。

 

腐蝕預(yù)防措施 

 

消除應(yīng)力，應(yīng)力可以有各種來源，如外加應(yīng)力、殘余應(yīng)力、焊接應(yīng)力以及腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生的應(yīng)力。材料選擇時，使機組變成為無銅系統(tǒng)，這對整個機組的防腐和汽水晶質(zhì)控制都有利；

 

要有完善的放空氣系統(tǒng)，在管道連接上一般建議不采用逐級串聯(lián)的方式，以防不凝結(jié)氣體在壓力較低的換熱器中積聚；

 

保證放空氣系統(tǒng)的正常工作，在啟動時，水側(cè)、汽側(cè)應(yīng)排凈空氣，給水水質(zhì)要合格；

 

出廠時要有良好的防腐措施，防止貯運過程中的腐蝕，對碳鋼管換熱器，通常對汽側(cè)和水側(cè)均采取充氮防腐的辦法；

 

換熱器停用時，通常根據(jù)停用時間的長短，分別采用充水、充汽或充氮的防腐措施，在水側(cè)適當(dāng)調(diào)節(jié)除氧水的pH 值，以起保護(hù)作用。 

 

材質(zhì)、工藝不良引起管子泄漏的預(yù)防措施 

 

管壁至少應(yīng)在2.0mm 以上以提高抗沖刷能力。組裝前要對每根管子探傷、水壓試驗等檢驗；

 

管束應(yīng)熱處理、無直觀缺陷；管板管孔應(yīng)保持一定的粗糙度、公差和同心度，管孔倒角或倒圓應(yīng)光滑無毛刺。 

 

預(yù)防性堵管 

 

進(jìn)行預(yù)防性堵管。建議在堵一部分管的同時在管板上開一定大小的旁路孔，以降低給水流速，減輕腐蝕，此方法在國內(nèi)外多家電廠采用過，證明可以適當(dāng)延長換熱器壽命，減少泄漏次數(shù)。 

 

流程的選擇 

 

在換熱器中，哪一種流體流經(jīng)管程，哪一種流經(jīng)殼程，可考慮下列幾點做為選擇的一般原則： 

 

a） 不潔凈或易于分解結(jié)垢的物料應(yīng)當(dāng)流經(jīng)易于清洗的一側(cè)。對于直管管束，上述物料一般應(yīng)走管內(nèi)，但當(dāng)管束可以拆出清洗時，也可以走管外。 

 

b） 需要提高流速以增大其對流傳熱系數(shù)的流體應(yīng)當(dāng)走管內(nèi)，因為管內(nèi)截面積通常比管間的截面積小，而且易于采用多管程以增大流速。 

 

c） 具有腐蝕性的物料應(yīng)走管內(nèi)，這樣可以用普通材料制造殼體，僅僅管子，管板和封頭要采用耐蝕材料。 

 

d） 壓力高的物料走管內(nèi)，這樣外殼可以不承受高壓。 

 

e） 溫度很高或很低的物料應(yīng)走管內(nèi)以減少熱量的散失。當(dāng)然，如果為了更好的散熱，也可以讓高溫的物料走殼程。 

 

f） 蒸汽一般通入殼程，因為這樣便于排出冷凝液，而且蒸汽較清潔，其對流傳熱系數(shù)又與流速關(guān)系小。 

 

g） 粘度大的流體，一般在殼程空間流過，因在設(shè)有擋板的殼程中流動時，流道截面和流向都在不斷改變，在低Re 數(shù)下（Re 大于100）即可達(dá)到湍流，有利于提高管外流體的對流傳熱系數(shù)。