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列管式石墨换热器使用不同管板材质的探讨点击：2030 日期：[ 2014-04-26 22:01:04 ] |
| 列管式石墨换热器使用不同管板材质的探讨 陈 超 (青岛鸿源换热器有限公司,山东青岛 266602) 关键词:石墨换热器;管板材质 中图分类号:TQ114.15 文献标识码:B 文章编号:1005-8370(2009)01-29-02 目前,纯碱生产中用石墨制换热设备的企业越 来越多,管板的材质也存在多样性,当前有石墨制管 板、不锈钢制管板及钛制管板和碳钢制管板(需防腐 处理),这几种管板材质各有利弊,下面就从以下几 个方面加以探讨,供生产使用单位选择。 1 耐腐蚀性能的比较 众所周知,纯碱生产中的腐蚀还是相当强的,特 别是在联碱生产中的氯化铵工段含NH+4、Cl-等腐 蚀性介质,对设备的耐腐蚀性要求较高。石墨就是 因其优良的耐腐蚀性,特别是对Cl-的耐腐性而广 泛地应用于化工生产中,如在联碱氯化铵工段中使用的母换、水冷等换热器中已使用多年,没有出现因 腐蚀而造成的设备损坏现象。 不锈钢也是耐腐蚀材料,但在联碱母液中含有 一定量的Cl-,这对不锈钢是有腐蚀性的。由于密封胶圈和管板配合要求精度较高,对管板微小的腐 蚀也会造成密封失效。因此在选用不锈钢管板制石 墨换热器时应考虑其对Cl-的耐腐性。 管板选用碳钢制,必须进行防腐处理,而防腐的 好坏直接影响管板的寿命,再者防腐处理不能保证胶圈密封面的密封效果。 钛管板耐腐蚀性能优良,在纯碱中应用较广。 用钛制管板是完全可行的。 2 使用时间与使用寿命 石墨制换热器从最早的粘接式石墨换热器至现 在的可换管列管式换热器一直采用石墨管板,包括 世界上最著名的石墨生产企业———法国罗兰和德国 西格里、日本东洋碳素等现在也一直沿用以石墨制 管板为主生产石墨制换热设备。石墨换热器在国内 化工企业已使用10多年,至今没发现因石墨管板出 现问题而造成的设备报废现象。 不锈钢制管板配合石墨管换热器也是今年才刚 开始生产使用,虽然不锈钢换热器已在纯碱中使用 多年,但不锈钢和石墨管配合的换热器才刚刚开始, 具体效果还有待时间验证。 碳钢制管板与石墨管配合的换热器在纯碱上还 没有用过的例子,一是防腐密封难以保证,再就是如果进行焊接会破坏防腐层。不过在管板不需要防腐的场合(如合成氨生产中的半水煤气冷却器)使用效果还是可以的。 钛管板与石墨管配合的设备现在还没有厂家生产和使用。 3 不同材质的管板和石墨管配合比较 石墨传热管与石墨管板同为石墨材质,在化学 组分上基本一致,膨胀系数完全一样。不会因膨胀 应力挤压密封胶圈使胶圈疲劳,产生密封失效现象, 应该说使用是相当安全的。 不锈钢的膨胀系数是石墨的10倍,在膨胀应力 的作用下会使密封胶圈产生疲劳,继而影响其密封效果。 碳钢制的膨胀系数是石墨的4~5倍,同样也会 因膨胀应力的作用对胶圈产生破坏,造成密封失效 的问题。 需要说明的是,膨胀应力的破坏与温度有密切 的关系,在纯碱生产中,特别是联碱氯化铵工段,温度较低,因膨胀应力所造成的胶圈损坏的几率相对 较少。 4 设备维修、维护、清理的比较 在生产中,会遇到断管等原因进行石墨管的更 换,石墨管板虽然较厚,但换管非常简单。如果拆下封头,熟练工人10min左右就可以换1根管。只要设备在开车前不遭受碰撞和撞击,在实际生产中进 行管子更换的几率是很小的。 设备的日常维护清理也非常简单,根据管内结 垢的轻重,用循环水和盐酸清洗即可,只是严禁用机械法和高压水枪进行设备清理。 不锈钢制管板的换热器在实际生产中和石墨管板换热器换管程序与时间差不多,都需要卸下封头,然后进行石墨管的更换。对于设备的日常维护清 理,结垢轻时可用循环水清洗,但结垢重时,就不能用盐酸进行清洗了(不锈钢不耐盐酸)。 要说明的是,因碳钢制管板、不锈钢制管板、钛制管板其厚度要比石墨管板小得多,其换管要比石 墨管板快一些,但换管所需时间基本差不多。 5 耐压、耐温的比较 因都是采用石墨管作为传热管,依据石墨管的特性,耐温在-20~180℃左右,所以几种不同材质管板的设备耐温是一致的。在承压方面,不锈钢材质、碳钢材质等要比石墨承压大一些。但现在石墨 管板制设备可以承受小于1.2MPa的压力。 6 设备造价的比较 在设备的整体造价方面,钛制管板设备是最贵的;不锈钢制管板设备(在纯碱企业主要以316L为主)的价格要高于石墨制管板设备不少;最经济的是碳钢制管板配合石墨管的设备。 综上所述,各生产厂家与使用单位可以根据石墨换热器所使用的工艺条件、设备造价等方面进行比较来取舍。 |
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