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扒一扒缠绕管式换热器

   2018-05-04 微信蒙蒙580
核心提示:缠绕管式换热器是一种新型的热交换器,其结构不同于目前石油化工厂中广泛使用的管壳式换热器。该换热器的换热管呈螺旋绕制状,且缠绕多层。每一层与前一层之间逐次通过定距板保持一定的距离,层间缠绕方向相反。由于
缠绕管式换热器是一种新型的热交换器,其结构不同于目前石油化工厂中广泛使用的管壳式换热器。该换热器的换热管呈螺旋绕制状,且缠绕多层。每一层与前一层之间逐次通过定距板保持一定的距离,层间缠绕方向相反。由于换热器在壳体内的长度可以加长,从而缩短了换热器的外壳尺寸,使传热效率提高。
1895年西德的林德公司首次开发了缠绕管式换热器,当时只是被用来作工业规模的空气液化设备。不久,英国汉浦森又设计并制造出来蛇管形螺旋绕管式换热器。所以,缠绕管式换热器也称Linde Hampson换热器。林德的缠绕管式换热器由两个同心管缠绕成蛇形管,高压空气通入内管而冷的低压空气成逆流流经内外管之间的缝隙。汉浦森采用的换热器由许多管子组成,这些管子从内向外来回螺旋缠绕,形成盘管叠落在中心圆筒上。
缠绕管式换热器从首次设计、制造到现在,在绕管形式上已先后出现了很多形式各异的新型绕管式换热器,但是主体结构都是大同小异,下面列出的是最常见的两种形式。
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绕管式换热器主要由壳体和管束体组成,管束体主要由换热管、管板、中心筒、垫条及卡箍等组成。换热管紧密地盘绕在中心筒上,用平垫条和异型垫条隔开,保证管子之间的横向和纵向间距。
(1)结构紧凑,在单位容积内具有较多的传热面积。
(2)单根管子或不同的层管组均可连接在一块或多块管板上,因此不同管程的流体(多达6种不同流体)可与一种壳程流体形成对流,由此可进行多种介质换热。
(3)螺旋缠绕的管子。在和上下管箱连接处,均有一定长度的管子为自由状态,所以对冷热变化有良好的补偿能力。
(4)换热器易实现大型化。到目前为止,单台最大面积已达到25000m2
(5)传热强度大,传热系数高。管侧流体在螺旋管内流动会形成二次环流,强化传热效果。垫条和换热管交错布置会对壳侧介质形成扰流,能使壳侧介质在较低的雷诺数的情况下达到湍流,强化传热。
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绕管式换热器有哪些应用呢?
1.LNG液化工艺
LNG液化工艺是美国液化空气专利技术,占世界大型LNG项目的80%,它都是以多股流缠绕管式换热器为主换热设备。我国每年有大约4个大型LNG工厂开工,世界上大约有100多个LNG工厂开工,LNG工厂用于缠绕管式换热器的总价一般介于1.2亿3亿元之间。
2.低温甲醇洗工艺
富煤、贫油、少气是我国传统能源储量的基本国情,自上世纪全球工业化高速发展以来, 国际石油和天然气资源日趋紧张, 出于对能源战略的优化调整和发挥丰富煤炭资源优势的考虑, 我国大力发展煤化工产业的劲头势不可挡, 其中以煤制甲醇项目作为煤化工产业链的源头的项目备受重视,在煤制甲醇工艺过程中, 煤气净化的环节是十分重要的。这个环节就需要用到成套的缠绕管式换热器,来解决低温下低温差、大热负荷的换热。
3.炼油重整和加氢工段
传统的相变高温传热所用的列管换热器,换热效率低、存在盲区、不能大型化、占用空间大、运行成本大,已经慢慢成为各大化工厂急需解决的问题。缠绕管式换热器耐高温性能好、结构精致、灵敏度高、密封性能好、具有自紧自收缩功能,适用与大温差、大热负荷情况下的换热。目前在炼油重整和炼油加氢装置上已经取代传统的列管式换热器和板壳式换热器。
从缠绕管式换热器技术整体上看,早期国内绕管式换热器的设计没有统一的计算方法和标准,制造检验没有专门的技术规范。但是随着技术的不断积累,一些难题已经慢慢被攻克,特别是在低温甲醇洗和炼油领域,缠绕管式换热器在很多大型化装置上已经有很多成功运行的案例。
 
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