螺旋折流板列管换热器工艺研究.docx

螺旋折流板列管换热器工艺研究[摘要]冷换设备在石油、化工行业中占有十分关键的地位。螺旋折流板列管换热器有很好的经济效益。总之螺旋折流板列管换热器在实际生产中的应用是成功的在炼油化工行业中大多可以采用有很好的推广价值。[关键词]螺旋折流板；换热器；应用；节能中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）13-0304-011前言石油化工公司炼油厂现在服役的换热器大多采用的还是国外早期的设计结构换热效率低、阻力降大、容易结垢、停工检修频繁。特别是炼油厂第三套常减压蒸馏装置渣油冷却系统要求冷却效果高原渣油冷却器L209/1、2、3为弓型折流板换热器已不能满足安全生产的需要因此该装置对L209/1管束进行了技术改造。原渣油冷却器采用弓型折流板换热器其缺点为：弓型折流板换热器的能耗大；弓型折流板壳程容易结垢降低换热效率；弓型折流板换热器的运行周期一般为2年致使检修、清洗频繁装置操作费用增加。渣油冷却器L209/1技术改造后采用螺旋折流板列管换热器有如下特点：传热系数高；壳程介质不易沉积不易结垢一般可延长50%使用周期减少相应的检修、清洗费用；壳程介质呈连续平稳的螺旋型流动适合所有介质；阻力降小可以有效的降低压力损失减少电耗；可节省大量检修改造费用。冷换设备在石油、化工行业中占有十分关键的地位。以炼油厂为例冷换设备占设备总金属消耗量的20%左右。冷换设备既是工艺流程中的主要设备同时又是企业减少能源消耗、降低生产成本的主要手段。其设备技术水平是炼油厂先进程度的重要标志之一。燕山石油化工公司炼油厂现在服役的换热器大多采用的还是国外早期的设计结构换热效率低、阻力降大、容易结垢、停工检修频繁。特别是炼油厂第三套常减压蒸馏装置渣油冷却系统要求冷却效果高原渣油冷却器L209/1、2、3为弓型折流板换热器已不能满足安全生产的需要因此该装置对L209/1管束进行了技术改造。2.理论分析2.1弓型折流板换热器该装置L209/1改造前为弓型折流板换热器有如下缺点：a）弓型折流板换热器的能耗大弓型折流板在壳体内垂直于换热管束使壳程形成若干个并列折返通道介质急剧改变流向必然产生严重的压力损耗所以弓型折流板换热器的能耗大。b）弓型折流板壳程容易结垢降低换热效率弓型折流板在两个折流通道变向过渡区域流体取最短斜向前进于是在折流板与换热器壳程内壁相接处背向壳程介质流动的方向上形成一个介质相对静止的三角形空间（见图1）。这一空间为介质滞流区介质的流动状态对于传热十分不利处于这一区间的管子表面换热很差这就相当于减少了一部分换热面积而且这一区域内由于介质的流速较低介质中的杂质很容易在此沉积、结垢使管子外表面热阻增加换热器的换热能力进一步被削弱；这就是弓型折流板换热器无法大幅度提高换热效率的主要原因之一。c）弓型折流板换热器的运行周期一般为2年致使检修、清洗频繁装置操作费用增加。2.2螺旋折流板列管换热器L209/1改造后采用螺旋折流板式列管换热器其壳程即不是横向流也不是纵向流而是一种螺旋状斜向流该种流动方式适合所有介质包括高粘度原油、渣油。螺旋折流板列管换热器有如下特点：a）壳程压力损失小螺旋折流板式换热器和传统弓型折流板换热器唯一的区别就是折流板在壳体中的结构形式的改变。螺旋折流板列管换热器突破了壳程介质“Z”形折返的传统方式由若干块四分之一壳程横截面的扇形板组装成螺旋状折流板介质自壳体进口向出口螺旋推进（见图二）。介质在壳体内连续平稳旋转流动避免了大斜度折返带来的严重压力损失介质流速就能被提高很多大的Re值对膜传热系数的提高十分有利；同时由于折流板的螺旋状结构使得介质流形成一个旋涡从圆心到半径方向存在较大的速度梯度这个速度梯度场能在管子表面产生湍流使边界层减薄更有利于膜传热系数的提高.b）有效防止振动损坏利于设备大型化由于连续的螺旋支撑减少了管束跨距提高了管子的固有频率避开了流体的激振频率从而消除了产生共振的的可能性避免了振动引起的破坏延长了设备运行寿命降低了设备维修费用.c）减少污垢沉积保持总传热系数稳定延长清洗周期流体螺旋运动的有效冲刷作用可减少污垢沉积热阻稳定可使换热器一直处于高效状态运行达到节能目的。d）适合各种介质特别是高粘介质包括高粘度原油、渣油。3经济效益分析：a）垂直弓型折流板换热器年换热量：Q=686623.9×365×24=6014825364KJb）螺旋折流板列管换热器年换热量：Q=1532299.8×