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YKA型石墨换热器选型、安装、使用中应注意的问题

点击:2577 日期:[ 2014-04-26 21:58:17 ]
                     YKA型石墨换热器选型、安装、使用中应注意的问题                      (河北化工医药职业技术学院,河北石家庄050026)                                      严永江,许彦春     [摘要]对YKA型石墨换热器选型、安装、使用中应注意的问题进行了详细分析。     [关键词]选型;安装;使用;注意问题     [中图分类号]TQ 051.5[文献标识码]B[文章编号]1003-5095(2009)10-0046-02     YKA型圆块孔式石墨换热器通过在石墨块上钻有两组不相通的流道,且这两组之间成直角,两种不同流体通过这两组流道以折流方式达到热交换的目的。换热的石墨单元块是浸渍改性酚醛或改性呋喃树脂的不透性石墨块,具有耐腐蚀性好,不污染介质,热导率高,具有较高的结构强度和耐冲击力能力[1]。YKA 型圆块孔式石墨换热器由于换热单元是标准的石墨块,通过添加或减少石墨块可调整换热面积,并且维修方便。标准换热单元块靠石墨封头、金属外壳、纵向拉杆螺柱和压力弹簧压紧,块与块之间采用聚四氟乙 烯“O”型圈或膨胀PTFE密封垫而达到密封的效果。     虽然YKA型圆块孔式石墨换热器因其导热系数高,换热性能优良,对大部分化学介质具有稳定性,被广泛应用于化工、农药、纯碱、石油、医药、轻工、冶金、化纤及食品等工业领域。但若选型、安装、使用不正确,设备将难以安全、有效运行。     1.设备选型     1.1设备管接口     石墨换热器管道接口采用公称直径,在核算介质流量时,要考虑接金属接管内衬有石墨管,应按管道的净尺寸计算。比如接管工程直径为DN125,查标准 为Φ133×4的无缝钢管,石墨管厚度δ=10 mm。按金属管计算流通面积: A金属管=3.14÷4×D2金属管=3.14÷4×0.125 2=0.012 27m2/根 按衬有石墨管计算流通面积:     A衬石墨=3.14÷4×D2石墨=3.14÷4×0.105 2=0.008 65m2/根 A衬石墨/A光管为70.53%,流通面积减少29.47%。造 成介质流量不足。     1.2纵向、横向孔的直径     设备选型时,若只考虑换热面积,不注意横向、纵向孔的孔径,可能达不到预期的换热效果或增加运行 成本。     如型号为YKA 40,平均换热面积是20 m2的换热器,当横向孔直径为10 mm时,其他参数见表1[2]。                                                        表1                   由表1可知,当纵向孔直径分别为10、22 mm时,纵 向孔单块横截面积之比为A10/A22=0.022 62/0.034 21 =66.12%。直径Φ400 mm的石墨换热块,因纵向孔 直径不同,横截面积相差33.88%。     换热器内横截面积小,将造成进换热器前的管道 压力增加,换热器内磨蚀增加和产生振动,影响使用 寿命。横截面积大,换热器内的流速降低,湍流程度降 低,污垢沉积,换热效果降低,同时造成横向孔侧资源 浪费。YKA型圆块孔式石墨换热器选型时,纵向孔内 气体介质流速一般控制在10~20 m/s,液体介质控 制在1~3 m/s[3]。     1.3介质压力、温度     影响YKA型圆块孔式石墨换热器使用压力和温 度的因素主要有石墨本身材质、间壁厚度、浸渍工艺。     1.3.1间壁厚度     间壁厚度是指横向孔与纵向孔之间的最小厚度。 间壁厚度取决于石墨颗粒大小和使用压力。     石墨颗粒度大、孔隙率高,强度降低,间壁厚度增加。由于孔隙率高,浸渍剂数量增多,降低了不透性石墨导热性和浸渍质量。目前,石墨换热器使用的石墨材料为B级,粒度为0~4[1]。     1.3.2浸渍剂     浸渍剂作用是填充石墨母材中的空隙。浸渍剂种 类、浸入量、浸渍工艺不同,将影响到不透性石墨的耐 蚀性和耐温性。     目前使用最多的浸渍剂是浸渍改性酚醛或改性 呋喃树脂,采用3遍浸渍、3遍热处理的浸渍工艺,浸 入量一般不超过10%。     设备选型时,要充分考虑介质的温度、压力,否则 浸渍树脂长时间在较高温度下操作,树脂老化,有效 壁厚减少到一定程度,在压力作用下,将使孔壁穿通 而发生串液。     1.4介质的腐蚀性     YKA型圆块孔式石墨换热器并非适用于任何介 质,即使对于同一种介质由于浸渍剂、密封圈(或垫) 的不同,所适用的温度和浓度也不同。比如,浸渍酚醛树脂 的不透性石墨,当硫酸浓度为80%,温度低于120℃ 时,其耐蚀性很差。硫酸浓度<75%,温度低于120℃ 时,其耐蚀性很好;浸渍呋喃树脂的不透性石墨,无论 硫酸浓度为90%,温度低于50℃时,还是硫酸浓度为 70%,温度70℃时,其化学性均稳定。因此,在选型时 要充分考虑介质的腐蚀性,否则树脂被腐蚀后,将使 孔壁穿通而串液;YKA型圆块孔式石墨换热器选型 时,除了考虑以上问题外,还应注意介质的物性(如有 无结垢或结晶)、洁净程度(是否有固体杂质,是否加 装管道过滤器)等因素。     2 安装注意问题     2.1 YKA型圆块孔式石墨换热器接管内衬的石墨管 向外有翻边,为防止石墨翻边遭到机械损伤及防止杂 物进入换热器内部,在安装前,将裸露于金属壳体外 的石墨构件用橡胶皮包覆。     2.2搬运时,使用排车将换热器运输到安装地点,切不可采用滚杠移动。吊装时不能用接管作为吊装点, 吊装点可是支耳或大法兰,吊装时若钢丝绳碰到外露 的石墨构件应垫软木或重新选择吊装位置,吊装时应 慢慢使设备立起,不得触地拖动。     2.3设备安装的垂直度符合技术要求。与外系统采 用法兰连接时,可用橡胶垫作为密封垫。上紧螺栓时, 不得强制安装,用力应对称均匀,要求口正、眼正。     3 使用中注意问题     3.1应严格按使用说明书要求的温度、压力范围操作,启闭设备进出口阀门应缓慢,不得超温、超压使用,以免损伤石墨构件及聚四氟密封垫,尽量避免温度、压力的急剧变化。     3.2 YKA型圆块孔式石墨换热器使用时,应先通入 冷介质,再通入热介质。若设备第一次使用,约3~5 h 后,取样检测是否泄漏。若泄漏,均匀拧紧纵向拉杆螺 栓即可止漏;若仍泄漏,应考虑密封垫或石墨块是否 在运输或安装中出现了问题。     3.3采用零度以下的冷盐水作为冷媒时,定期进行 清洗后,要排尽内部的水分,必要时可用空气吹净,以 免冻裂石墨换热块。     3.4采用零度以下的冷盐水作为冷媒时,当间歇操 作或长期停用时,应排净设备内的物料和冷却水,以 免冻裂石墨换热块。     4 结语     通过以上分析,YKA型圆块孔式石墨换热器在充分考虑介质流量、理化性能、操作工艺条件等因素的基础上,通过正确的选型、安装、使用,既能满足工艺要求,又能使传热效率最高,购置、运行费用较低,达到最佳的性价比。 [参考资料] [1]YB/T 2818-2005.石墨块[S]. [2]HG/T 3113-1998.YKA型圆块孔式石墨换热器[S]. [3]化学工程手册(第二卷)[M].北京:化学工业出版社. 
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