摘要：换热器在石油化工中涉及到的生产流程是非常多的，这样就需要进行不同程度的换热，换热器的主要作用就是进行流体温度的转换，这样就可以满足石油生产的需要。本文就是对换热器在石油化工中的应用及维护进行具体的分析，为相关的研究提供借鉴。
关键词：换热器；螺旋缠绕管；石油化工
1换热器主要类型
单相流换热器在石油化工生产中有较为广泛的应用，此种换热器主要用于液体到液体、液体到气体以及气体到气体的换热，流体在换热过程中不出现相变，在实际工业生产中单相流换热的主要形式为对流传热。对流传热使用的换热管有内波外螺旋管、波纹管以及螺纹管等，其中内波外螺旋管、波纹管的传热操作是通过增加对壁面边界层的扰动来进行强化，螺纹管主要依靠扩大表面积强化传热效果。内波外螺旋管与厚壁波纹管的加工方法比较接近，均是由滚轧方式制成，区别在于波纹管内外双面均有波纹，而内波外螺旋管内壁为波纹状，外管壁则是螺纹状。内波外螺旋管与波纹管相比，波距和波谷相应减小，内波纹高0.5m m，波距1～6m m。在雷诺数5000～50000的范围内，管内换热系数是光管的1.8～2.8倍，略高于波纹管，压降是光管的3.3～4.1倍，压降比波纹管低。两者的换热效果基本相当，螺旋外壁在抗结垢能力方面有一些优势。另外，外螺旋结构更加有利于管外的冷凝液体的排出，减少积液滞留现象，增进换热效果。
2换热器的技术原理
目前，石油化工工业领域内换热器的应用最为普遍，在石油化工生产中换热器的主要用途是加热、预热、过热、蒸发以及制冷等。换热器的工作原理是将热流体的部分热量传递给冷流体，使工业生产中所需要的流体能够达到科学适宜的温度，换热器换热操作的实现有多种途径，包括表面式换热、蓄热式换热、流体连接式换热、直接接触式换热以及复合型换热等多种方式。在石油化工工业生产中换热器的应用需要一定的换热设备以及科学规范的换热工艺流程。
3换热器在石油化工中的应用及维护
3.1 螺旋缠绕管式换热器的简单介绍
3.1.1 结构特点
这种换热器主要是对管束、壳体和中芯管构成，在管板与管热管相连接之后，就要使用焊接技术进行固定。在壳体和两端的接头上会有流体进出。除此之外，还有缠绕管束的影响，缠绕管束主要是由螺旋管缠绕形成的，必须要保证层与层之间是保持着一致的，在缠绕方向上也要是相反的，最大程度的保证流体的均匀分布，避免出现短流的现象，在使用的过程中，也容易产生很多的危险性因素，需要引起我们的注意。
3.1.2 性能优势
这种换热器可以最大程度的保证质量，对应力可以实现自动化的消除，如果是大温差的一些工艺，使用缠绕管束结构，可以最大程度的提高设备的使用寿命。对螺旋缠绕管进行表面处理，可以最大程度的保证污垢的降低率，在沉降速度上也会加快。螺旋缠绕管式换热器在结构上是极为简单的，重量也较轻，可以腾出更多的空间，这样就会节省大量的费用，在维护费用上也会大量的减少。
3.2 浮头式换热器的简单介绍
浮头式换热器主要是由浮头部分构成的，这一结构可以按照不同的要求进行设计，在设计的过程中，一定要满足壳内自由的浮动，保证管束和壳体是绝对自由的，这样在温差较大的时候，壳体和管束之间就不会产生较大的温差应力。浮头端也可以自由的进行拆卸，这样管束既可以设计成为可拆卸的，也可以设计成为不可拆卸的，在检修的过程中也是极为便利的，清洗也十分的方便。
浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着浮头式换热器的设计、制造技术的发展，以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不断的改进和完善。钩圈一般都为对开式结构，要求密封可靠，结构简单、便于制造和拆装方便。浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管受到不断涌现的新型换热器的挑战，但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中仍占主导地位。
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3.3 泄露问题
焊接质量是换热器制造上的关键。换热器管子与管板焊接时，在焊缝两侧形成热影响区，这是焊接接头的薄弱部位，容易产生残余变形和残余应力，即容易形成应力腐蚀的基本条件。若遇到腐蚀环境的影响，例如在H2S、OH-等环境中，就会发生应力腐蚀开裂，造成换热器管接头处泄漏。管子与管板之间的缝隙处存在不流动液体，与缝隙外液体形成浓差电池，引起缝隙腐蚀，也会造成换热管接头处泄漏。管子与管板焊接结构的特点是具有排列紧密的小圆形单道焊缝，如果焊接工艺不当，就易造成焊缝根部夹渣、融合不良、裂纹、气孔等焊接缺陷。在运行过程中这些缺陷受到交变应力的影响便会扩展，使泄漏通道扩大，导致泄漏。
3.4 维护
3.4.1 清洗
换热器运行一段时间或一个周期，就要进行清洗，换热器循环冷却水中含有大量的盐类物质、腐蚀产物和各种微生物，由于未对其进行水处理，换热器运行一段时间后水侧会结有大量的钙镁碳酸盐垢及藻类、微生物淤泥、粘泥等，这些污垢牢固附着于内表面，导致传热恶化、循环压力上升、机组真空度降低，影响机组的运行效率，造成较大的经济损失。
3.4.2 注意事项
①施工人员进入现场必须按规定戴好劳保用品，需要穿胶鞋、胶皮手套、口罩及眼罩；②施工现场要有良好的通风，操作现场要有方便、充足的水源。③在搬运有腐蚀性的药品时，应尽量采用叉车等专用搬运工具。严禁溅入眼、口、皮肤上。如误触，立即用大量清水冲洗，严重者，请立即就医。④施工药品应放在阴凉通风处，并做好"危险品勿动"等醒目标记。
3.5换热器的扩能改造
换热器的扩能改造是石油化工生产中比较常见的技术操作，在换热器扩能改造中一般需要在原换热器热负荷的基础上提升20%～50%的比例，如果原有的光管换热器无法满足实际生产需求，则要对光管换热器进行重新设计或是在原来基础上进行技术改造。应当在保证换热器壳体直径不变的情况下要将换热面的表面积增加20%，管长也应适当增加，避免直接增加壳体的直径，带来不必要的麻烦。在换热器改装安装时如果遇到工厂厂房的限制，可以考虑采用新型高效换热管。
3.6换热器在节能中的应用
在石油化工行业原油精馏是所有精馏单元中热能消耗最大的，如果尽可能多地使用高效特型管换热器代替普通光管换热器，将从产品物流中回收更多的热量，提高原油进入加入炉时的温度，节省燃料，减少有害气体与C O 2的排放。
3.7换热器的维护方式
（1）换热器表面的维护在换热器运行一定时间之后，换热外表面与换热管的外层容易形成大量的污垢堆积，这样的情况会使换热器的传热系数大大降低，相关研究数据表明，污垢量较大时污垢的热阻会占到总热阻的一半以上，形成大量的浪费。所以在换热器使用过程中应当及时清理换热管外表面，也可以进行技术改进，为换热器设置自行除尘设备。
（2）换热器内部的维护在波纹管换热器使用过程中与其他光管相比更不易结垢，所以在波纹管高等换热器运行过程中应尽量保持较高的传热系数，增进节能效果。另外，需要定期对换热器各组件进行性能检测，保证换热器运行的节能性。
4结语
石油化工的生产是一个比较复杂的过程，每一个环节都是极为复杂的，如果没有将这些环节中的换热工作做好，就会影响着产品的质量，也容易出现安全事故。换热器主要的作用进行温度的转换，将温度比较高的流通传达给温度比较低的流体，这样就可以保证受热的均匀性。换热器必须有一定的安全性和稳定性，否则就会产生泄露，造成的危害是无法预料的，因此在使用换热器的过程中，要做好应用维护工作。
参考文献
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论文作者:邱凤鹤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
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