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大型板壳换热器在氮肥国产化装置上的应用点击：1923 日期：[ 2014-04-26 22:13:44 ] |
| 大型板壳换热器在氮肥国产化装置上的应用 孙风刚 张宪州 王付岭 曾贺 (华鲁恒升化工股份有限公司 山东 253024 ) 华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥工程是2002年经国家经贸委、国务院批准建设的大型氮肥国产化示范工程。该项目于2002年开工建设，2004年一次开车成功。彻底改变了大型氮肥装置建设必须依赖进口的历史。 氨压缩机最终水冷器是大氮肥装置中主要的大型换热设备。根据国内外同类装置设计经验，该设备均选用列管式换热器，换热面积高达4000m2。根据安装现场实际状况。结合近几年换热设备技术进步和制造厂的制造能力，在对大型板壳式换热器调研的基础上与设计单位多次研究决定采用当时国内最为先进的大型板壳式换热器。大大缩小了设备体积和重量，节约了占地面积，节约投资，降低设备安装费用和设备运行费用。 大型全焊式板式换热器是目前国际上先进的高效、节能型换热设备。它即具有板式换热器传热效率高、结构紧凑、重量轻的优点。同时又有管壳式换热器承高压及耐高温，密封性能好，安全可靠等优点。特别适合在炼油、化工、冶金、环保等领域大型化装置的使用要求。 1 设备参数(见表1) 2 板壳式换热器结构及特点 2．1 传热效率高 板壳式换热器板片波纹为LT板。由于LT传热板片沿流体流动方向的流道断面形状不断变化，板片的波纹形状和触点的存在，使流体形成网状的复杂流。流体在板间流道中的三维流动和流道的小水利直径，大大加强了流动的扰动，从而使贴板面的滞流层受到破坏，增加了流体湍流程度和对流传热系数，因而能在很低的雷诺数下形成湍流。一般情况下临界雷诺数为400时即可达到旺盛湍流．且污垢系数低。因此，传热效率比普通管壳式换热器高1倍以上。 2．2 全焊接式板束 板壳式换热器板束板片间采用先进的专用程控自动氩弧焊焊机进行焊接，取消了板式换热器所用的密封胶垫。保证了产品在高温、高压工作条件下的密封性能。水压试验及理化试验结果表明：焊后焊缝具有足够的强度储备完全满足设备在高温、高压下的使用要求。 2．3 可拆卸、可维修结构 全焊接式板束装在承压壳体内，提高了板壳式换热器的安全可靠性。同时，板束可从壳体内抽出(如同管壳式换热器管束一样)，以便对板束进行检查、维修或者更换。 2．4 结构紧凑 由于板壳式换热器结构紧凑，因此，在完成同样换热任务的情况下．板壳式换热器的体积小、重量轻．从而可大大节约用户的设备安装空间及安装成本。 2．5 末端温差小 与板式换热器一样。板壳式换热器的末端温差很小，可以多回收热量，从而可有效的降低装置的操作费用。 2．6 有效的热应力补偿 当设备在高温下使用时，采用带膨胀节的管式支撑。有效地解决了高温热应力。确保设备在高温下能正常运行。 2．7 大型板片模压成型 波纹板片成型采用国际首创的大型板片模压成型技术。可根据不同的换热要求完成不同规格的换热器板片的成型。 2．8 可立置或卧置使用 2．9 应用范围限制 板壳式换热器非常适用于介质比较干净，两侧介质工作压差不大的场合。 3 板式换热器的传热和强化机理 3．1 换热器型式与雷诺数及传热状态的关系 由于传热板片沿流体流动方向的流道断面形状不断变化，大大加强了流动的扰动，因而能在很低的雷诺数(Re)下形成湍流。从而增加了流体的对流传热系数。不同流动方式的Re见表2。 3．2 传热计算方式 列管式换： 与列管式换热器传热膜系数计算公式相比。污垢热阻通常仅为列管式换热器污垢热阻的1／4----1／5。 3．3 K值差别 一般情况下，板式换热器和板壳式换热器总传热系数比列管式换热器大1—3倍以上。 3．4 流通面积 一般情况下，在相同换热面积时，板式换热器流通面积比列管式换热器大5倍。 3．5 紧凑度 列管式换热器： 78m2／m3 板式换热器： 220mVm 4 使用效果 该设备自2004年12月开始运行，运行情况良好，达到甚至超过设计要求，已经充分体现出大型板壳式换热器的巨大优势。 从实际运行数据来看．设备运行参数符合设计要求，有个别参数反映其换热效果超过设计要求。时间证明板壳换热器在我公司的实际运用是比较成功的，为项目建设节约了投资、减少了占地面积，降低了运行费用和检修费用。 5 结论 根据大型板壳换热器在我公司的成功应用．为板壳换热器在化肥行业的应用积累了经验．对节约资源、提高设备传热效果迈出了可喜的一步。板壳式换热器以其较高的传热效率；承压、密封、耐热性能好等优点，必然在热交换领域发挥越来越大的作用。 |
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