列管式换热器壳程防结垢新思路.pdf

第7期
列管式换热器壳程防结垢新思路
王兴俊
(安徴台化⊥设计院,安徽合肥230001)
[摘要]本文讨论了无中心管连续型螺旋折流板换热器和氟碳凃籵在防止结垢方面的特点与优势,換热器采用螺旋板的结
构形式使管程介质流速较快且无死区。不容易形成结垢;壳程米用新型氟碳涂料防垢涂层、大大缩短了污垢产生和存留
的时间,效果良好,目前这一新思路己在部分碱厂得到实现。
关鍵词]螺旋折沆板換热器;氟碳涂袢;防结垢;设计应用
佶垢是日常生活中一种极为普遍的现象,它上,间接体现在增加初始投资、増大运行维护费
存在于自然现象、日常生活和各类工业生产中,用、限制新材料新技术上。据估算,中国的换热
特别是化工生产的各种传热过程更为明显。石油设备行业因为污垢的原因,每年导致的经济损失
化工及其它同类工业装置,经常在不同的物理、达80亿美元以上。为此,基于近几年国内外换热
化学条件下与各种物料相接触而生成各种垢层,技术和防腐蚀技术的进展,本文提出一种新的列
如:油垢、锈垢、物料垢、生物垢和结焦等,管换热器防结垢思路,即换热器采用螺旋板的结
90%以上的换热设备都存在不同程度的结垢问题。构形式,売程采用新型氟碳涂料防结垢涂层,从
污垢通常以混合物的形态存在,它是指在与流体而实现大幅締短污垢层产生和存留的时间,目前
相接触的固体表面上逐渐积聚起来的郝层固态或这一新思路己在部分碱厂得到实现。
软泥状物质。从洁浄状态到被污垢覆盖的过程,
螺旋折流板换热器的提出主要基于这样
也就是污坂积聚的过程,人们常称之为结垢或污种思想,即通过改变壳侧折流板的布置,使売侧
染。日前,对污垢严格的定义为:换热面上增加流体呈连续的螺旋状流动,一方面流体在売侧的
流体阻力和妨碍传热的沉积物。污垢是热的不艮螺旋流动更加接近于柱塞状流动,提高了传热混
导体,它的热导率一般仅为钢的1/30
差:另一方面螺旋流动使壳侧流体存在半径方向
的速度梯度并破坏了边界层,从而强化了传热。
本文中提出的螺旋折流板换热器是一种连续型结
构,是近年来国内外中正迅速推广的一种类型
其结构特点:一是为阻断三角区漏流增加了起到
定距板作用的阻流板,用以改进较大直径非连续
型螺旋折流板换热器因灀流造成的热效率下降
二是变壳程变单程为多程,也即是单头螺旋构成
的折流板不可能形成真正意义的全封闭螺旋流通
道,必须依靠双头以上的螺旋构成折流板才能达
到全时闭螺旋流通道的目的:三是取消目前国内
图1换热管束结垢
螺旋折流板换热器仍在使用的拉杆和定距管,代
螺旋折流板换热器的设计思路
之以定距板,使用定距板的目的除了上述的阻断
角区漏流外,更車要的是将整个管束和折流板
换热器结垢将形成污垢热阻,导致总传热连成一体,从而大大降低了管朿在流体强忽扰动
系数ド降,使换热过程中的热效率降低。污垢的
存在给换热设备带来的危害十分巨大,直接体现
作者简介:王兴俊(1964-),男,安徽灵莹人,合肥工业大学
在恶化传热性能、增加能量消耗和威胁安全运行化⊥⊥艺业毕业,中国化⊥学公化肥を业委员公公员,长期从事
化肥生产技术及化⊥设计⊥作
万方数
石油和化工设备
104-□腐蚀防护
2017年第20卷
振动的可能性,同时大大降低了螺旋折流板换鲺碳涂料树脂分子内含有机物中键能最高的C-F
热器的加工制造难度:四是取消目前国内螺旋折键,因此氟碳涂料具有许多优异于普通涂料的特
流板换热器上设置的扰流环或扰流板,代之以安殊性能,主要表现在耐候性、耐盐性、耐洗性
装在扇型折流板边缘的扰流管,或通过在定距板不粘附性等诸多方面。碳涂料的辊涂过程质量要
和扇型折流板上开圆形、长圆形或矩形平衡孔以求极为严格,除涂料本身外,整个表面处理工艺
起到改善壳程介质流型的作用。
过程,包括前处理、喷漆、固化等都有严格的质
2氟碳涂料的优异性能
量控制,唯此才能确保铝材的涂装质量。在整个
氟碳涂料是指以含氟共聚树脂或氟烯烃
过程中要注意以ド几点:一是转化膜,转化膜的
作用是增加基材的抗腐蚀性能和提高漆膜的附着
性、研蘑制得的涂料。氟碳涂料不仅耐候、肘溶カ,这在很大程度上取決于转化膜本身的性质,
但也与转化膜的厚度有关。当膜厚度很小时,随
剂、耐酸性能优异,而且成膜物质高度稳定,无
着膜厚的增加,两个作用都增加,但当增加到
毒无害,被誉为“涂料之王”,是继丙烯酸
定厚度时,抗腐蚀能力和附着力不升反降。本文
料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等高性能涂料之后
中确定的转化膜的厚度最佳为20±2um(面漆厚
新兴的一种高端涂料,使用寿命是普通涂料的3~5
度)。二是烘烤温度和时间,烘烤温度和时间是
倍,可广泛应用于建筑、工业、航空、电子、电
气、机械及家庭日用品、木器家具等领域。由涂装工艺的两个最重要的因素
图2有氟碱凃层的螺旋折流板換热器
3运行的效果
封闭流道连续型无中心管结构的螺旋折流板结构
从化工厂设计的角度考虑,因換热器结垢的并涂覆氟碳涂料的思路,其明显的优点为:一是
因素往往导致化工设各采购比实际造价高出相当可以使壳程内介质以真正理想的螺旋流形式高速
部分的费用,一种情况是初期投资增加了费用,通过全封闭流道且不存在任何死区,与普通弓形
即在设计阶段由于设计时选取比实际热阻值高的板換热器相比,污垢极不易附着在换热管外壁
污垢热阻值増加了換热器的初期投资;或者虽然
二.是由于螺旋折流板与換热管在形成管束过
设计时选取了比实际污垢小的污垢热阻值,但在程中取消了定距管而代之以定距板,从而很容易
设各运行较短的一段时间后,出现换热不足影响使表面能极低且.具有极好的疏水性、极好的化学
生产效率,就要增加新的换热器米并联运行,同性和极小的摩擦系数的氟碳类涂料附着在定距
样增加了投资。另一种情况时是増加了运行维护板上,从而使得换热器防污垢性能有很大提高。
费用,不仅因为换热器因结垢需经常淸洗而增加
了运营成本,还由于结垢层的形成,使流体阻力
增大造成能耗直线上升。因此本文提出的采用全收稿日期:201706524:修回日期:2070621
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