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板壳式换热器在大型合成氨装置上的应用

点击:2026 日期:[ 2014-04-26 22:21:49 ]
    摘要:介绍了板壳式换热器的结构特点及在大型合成氨装置上的应用情况,总结了板壳式换热器在使用中的优点。     关键词:板壳式换热器 大化肥 应用   山东华鲁恒升化工股份有限公司(以下简称华鲁恒升)大化肥装置是以煤为原料,采用国内自行设计和制造的年产300kt合成氨的氮肥装置,设备国产化率高达94 5%。这套装置的投料试车成功,说明我国大型氮肥工业已经具备自主知识产权的先进成套能力。     板壳式换热器兼有管壳式换热器和板片式换热器的优点,作为一种新型高效换热器,首次在大型合成氨装置上得到了应用。     氨压缩机最终水冷器和氨冷冻机冷凝器,是华鲁恒升大化肥国产化技术改造项目中氨系统的2台重要换热设备。其换热面积分别为1620m2和1380m2,为减少投资和设备占地,选用了高效节能、结构紧凑、技术含量高的板壳式换热器,由国内设计制造。     本文以氨压缩机最终水冷器为例,介绍板壳式换热器在华鲁恒升国产化大化肥合成氨装置上的应用情况。     1 设备结构特点     氨压缩机最终水冷器结构示意图见图1,设计参数见表1。0 7mm厚的LT型波纹板片(图2)在专用TIG自动焊机上组焊成板管(图3),再将板管组焊成板束(见图4)。板壳式换热器采用波纹板片做为传热元件,物料在2件波纹板之间的缝隙通过。板束四周焊有支撑板以增强板片的刚性。     2 设备监造板壳式换热器制造难度大、焊接技术要求高、检验检测程序复杂、投用风险高,为确保氨压缩机最终水冷器设备交货质量和将来投用后的长周期运行,山东华鲁恒升化工股份有限公司派技术代表到制造单位就板片成形质量、板管组焊、板束组焊及中间气密、氨渗漏检查、换热器组装和设备最终耐压试验等质量控制点进行现场监造[1]。     3 设备安装板壳式换热器安装时,应注意避免设备因受到冲击而损坏。吊装就位后,通过人孔进入设备,按要求松开了膨胀节上的运输固定装置,使膨胀节恢复补偿作用。     板壳式换热器安装时,固定支座上的紧固件应拧紧,活动支座上的第1个螺母拧紧后倒退一圈,然后用第2个螺母锁紧,使设备的活动端能在预埋于基础上的滑板上自由滑动。     由于在设备制造厂进行耐压试验时,作了全面的监督检查,没有发现设备因不合理运输、吊装而造成的异常损坏,板壳式换热器在安装现场没有再进行耐压试验。如要进行耐压试验,应注意板束是按压差设计的,试验过程中应严格控制压差。     板壳式换热器出厂前,板程、壳程充氮气保护。但在工程施工中各台设备到货时间不一,氨压缩机最终水冷器安装后不能马上配管、投用,对板、壳程补充了氮气,使设备内保持微正压,板程0 2MPa,壳程0 1MPa。     4 设备开停车由于氨压缩机最终水冷器板束按照压差设计,在开停车及正常操作中,严格按设计要求板程压力不高于壳程压力(0 5MPa)。开停车时,缓慢开关阀门,保证均衡升压降压、平稳升温降温,避免物料冲击板束,防止骤冷、骤热使板片异常变形。     设备停车检修需要进行蒸汽吹扫时,要求板、壳程同时进行蒸汽吹扫。吹扫时,应缓慢升温,蒸汽吹扫压力应低于0 8MPa,温度应低于180℃,且应保证满足板程压力始终不高于壳程压力0 5MPa的设计要求。     5 运行效果     氨压缩机最终水冷器投用后,经装置初期的频繁开停车、连续运行并使用至     1)传热效率高LT型波纹板片具有“静搅拌”作用,使冷热介今,运行效果良好, 质分别在“板管”内和“板管”间不断改变流动方向,产生旋转和扭转,在很低的雷诺数下就能形成湍流,从而使流体内各部分的质点不断地迅速转移位置,使冷热介质之间以板片为媒体进行的热交换非常迅速,且使介质来不及结垢,加之板片很薄仅0 7mm,因而能得到较高的薄膜传热效率,是管壳式换热器的2~3倍。     2)避免气液两相分离在氨压缩机最终水冷器壳程存在气氨、液氨两相流,板壳式换热器的“静搅拌”作用,克服了管壳式换热器由于介质折流“翻转”造成的气液两相分离。     3)结构紧凑     与管壳式换热器相比,在完成同样换热任务的情况下,板壳式换热器的重量轻、体积小、占地面积小、节约钢材。像氨压缩机最终水冷器采用板壳式换热器,其换热面积取1620m2即可,如果按管壳式换热器设计,则需换热面积4018 4m2,使用同样体积的管壳式换热器要2~3台,因此使用板壳式换热器可大量节约设备投资和设备安装空间,并减少操作费用。     4)压力降小     虽然板壳式换热器对给定的流道面积来说其当量直径较小,但“板管”内和“板管”间均为直通,壳程无折流板,由表2可以看出,氨压缩机最终水冷器壳程压力降仅为0 016~0 028MPa。由于板程出口没有设置压力表,暂时得不到具体的板程压力降数据,但目前从循环水操作状况看,板程压力降也较小。     5)可靠性高     传统板式换热器主要以橡胶垫片密封,通常承压在2 0MPa以下、耐温在200℃以下,易泄漏。板壳式换热器板束各连接处均为焊接结构,避免可拆式板式换热器需要很长橡胶密封圈的缺点,且设有起增强板束刚性作用的支撑板,板束装在由低合金钢制成的圆筒形外壳体内,可在高温高压下使用,提高板壳式换热器的安全可靠性。     因此板壳式换热器既具有板片式换热器传热效率高、结构紧凑、重量轻的优点,同时又继承了管壳式换热器承高压及耐高温、密封性能好、安全可靠的优点。 
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