螺旋板式热交换器制造现状与技术改进.pdf

第42卷第2期
石油化工设备
2013年3月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Mar.2013
文章编号:1000-7466(2013)02-0051-06
螺旋板式热交换器制造现状与技术改进
柳兰生,丁永平,张岩
兰州兰洛炼化设备有限公司,甘肃兰州730050)
摘要:介绍了国内螺旋板式热交换器的发展历史、结构和分类,结合螺旋板式热交换器专业制造
厂ー一兰州兰洛炼化设备有限公司螺旋板式热交换器制造生产的现状,提出了对其进行技术改进
的措施和建议
关键词:螺旋板式热交换器;结构;分类;技术改进
中图分类号:TQ051.501;TE965文献标志码:Adoi:10.3969/iss.1000-74662013.02.013
Manufacturing Status and Technological Improvements of Spiral Heat Exchanger
LIU Lan-sheng, DING Yong-ping, ZHANG Yan
( Lanzhou Lanluo Refinery Equipment Co. Ltd, Lanzhou 730050, China)
Abstract: The development history, structure and classification on domestic spiral heat exchang-
er were introduced. Combined with the production status of professional manufacturer on spira
heat exchanger-lanzhou Lanluo Oil Refinery and Chemical Processing Equipment Co. Ltd
some technology improvement measures and suggestions were put forward.
Key words: spiral heat exchanger; structure; classification; technology improvement
我国从上世纪50年代开始研制螺旋板式热交粘度等)、特殊材料在特殊工况中的耐腐蚀研究、制
换器,至今已有60多年历史,但在最初的30a中,造工艺以及产品外观质量等方面与国外同类产品还
受材料、制造设备及焊接工艺等方面技术水平的限存在一定差距,这是国内从事螺旋板式热交换器设
制,螺旋板式热交换器的研究与发展缓慢。改革开计、制造、应用以及相关研究的企业和学者还需继续
放之后,螺旋板式热交换器的市场需求逐步增大,随努力的课题。
着材料及焊接技术的发展与提高,使螺旋板式热交
换器得到了较快的发展。产品与国外同类产品(如
螺旋板式热交换器分类
瑞典的阿法拉伐、德国的HES、美国的TRAN-
目前,国内生产的螺旋板式热交换器有不可拆
TER)在总体技术水平及使用功能方面接近,其结式、可拆式、半可拆式,在符合GB150,1~150.4
构由原来的不可拆式、简单可拆式发展为多种可拆2011《压力容器》、GB151-199g管壳式换热器》以
式、撬装式、交错冷凝式等,单台热交换面积由原来及TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监
的100~120m2发展为现在的300~500m2,可拆察规程》的条件下3,不可拆式结构的最高设计压
式结构的最高工作压力不大于2.5MPa,不可拆式力为10MPa,半可拆式和可拆式最高设计压力为
结构的最高工作压力可达10MPa,最高操作温度可2.5MPa。按安装形式区分有立式、卧式、360°可翻
达400℃。然而,尽管国产螺旋板式热交换器的技转式及多台撬装式。根据介质的流动形式,螺旋板
术水平得到了长足的发展,但在某些特殊工况传热式热交换器又可分为冷、热介质螺旋逆流热交换和
计算中特性参数的选取(如非牛顿性流体参数、动力螺旋流加轴向流交错流热交换(图1、图2)。根据研
收稿日期:2012-10-2
作者简介:柳兰生(1957-),男,甘肃会宁人,工程师,从事螺旋板式热交换器的设计、制造及研究工作。
石油化工设各
2013年第42卷
究,冷、热侧介质螺旋逆流传热效率较高,但流量与产品投人使用后再委派技术人员采集实际运行数
压降的匹配一·定满足工艺要求。冷、热侧介质交错据进行对比分析,进一步修正计算方案,从而获得
流可使轴向流一側满足大流量、超低压降的特殊工某工艺过程中螺旋板式热交换器比较准确的传热
艺要求
计算数据。
3结构分析
螺旋板式热交换器结构主要有不可拆式结构和
可拆式结构两大类,其中常见的又有两通道和四通
道结构(图3~图5)。可拆式结构中,端盖有平板
270°
形,也有用刚性大、质量轻的双锥焊接件组合形,平
盖与螺旋密封端而的连接有快开勾头螺栓(p≤
1.0MPa),也有双头螺栓连接,目前国外还有减少
了2个平盖(图5)的两片法兰中间连接型。
1809
图1螺旋逆流换热
图2螺旋流加轴向流换热
2传热计算
图3两通道可拆式结构示图
目前,国内外还没有一款成熟的包含液一液热交
换、气-液热交换以及气-气热交换这3种热交换方
式的螺旋板式热交换器的传热计算软件。美国热能
研究所开发的HTRI计算软件仅适用于液一液介质
的热交换,无法实现气-液热交换的传热计算,且物
性数据库仅有常用物料的数据
笔者采用钱颂文主编《热交换器设计手册》第
篇第3章中所列的相关计算公式进行传热计
算?。对于常用介质的液液热交换,传热计算相
对准确。但在玉米制酒精、植物油精炼、有色冶炼
等行业中,物料成分比较复杂,尤其玉米制酒精的
工艺中,中间物料多为非牛顿性流体,特定工况下
的物性数据无处可查,无法测定,给传热计算造成
图4四通道可拆式结构示图
了很大的困难。
3.1螺旋通道端面封结构
根据笔者经验并参考文献[5-7],可通过与用
国内螺旋板式热交换器端面螺旋通道的填充密
户深入的交流、汋通获得比较准确的工况参数,再封主要有圆钢或板条镶嵌及翻边3种焊接密封(图
与管壳式热交换器、板式热交换器的计算结果相6~图8),所用圆钢或镶嵌板条材质与螺旋体材质
互比较,并结合多年积累的经验进行传热计算。相同,由于圆钢的材料质量与热交换器的螺旋板板