列管式換熱器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛的一種換熱器,。它主要由殼體、管板、換熱管,、封頭、折流擋板等組成,。所需材質(zhì) ,，可分別采用普通碳鋼、紫銅,、或不銹鋼制作,。在進(jìn)行換熱時，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入,，在管流動,，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程;另一種流體由殼體的接管進(jìn)入,，從殼體上的另一接管處流出,，這稱為殼程。

       列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單,、緊湊,、造價便宜，但管外不能機(jī)械清洗,。此種換熱器管束連接在管板上,，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋,，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管,。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的,，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體,。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時,，由于兩者的熱膨脹不同,，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,，甚至毀壞換熱器,。
       為了克服溫差應(yīng)力有溫差補(bǔ)償裝置,，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時，為安全起見,，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置,。但補(bǔ)償裝置(膨脹節(jié))只能用在殼壁與列管式換熱器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛的一種換熱器。它主要由殼體,、管板,、換熱管、封頭,、折流擋板等組成,。所需材質(zhì) ，可分別采用普通碳鋼,、紫銅,、或不銹鋼制作。在進(jìn)行換熱管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況,。一般殼程壓強(qiáng)超過0.6Mpa時由于補(bǔ)償圈過厚,，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu),。

       為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板,。折流擋板不僅可防止流體短路,、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束,，使湍動程度大為增加,。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種，前者更為常用,。
       列管式換熱器從結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響,，采取各種補(bǔ)償?shù)霓k法，消除或減小熱應(yīng)力,，根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施,。

       滲漏解析
      換熱器滲漏是換熱器使用中常見的設(shè)備管理問題，滲漏主要是腐蝕造成的,，少部分是由于換熱器選型和換熱器本身的制造工藝缺陷,，列管式換熱器的腐蝕形式基本有兩種:電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。列管式換熱器在制作時,，管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊,，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷,、氣孔,、夾渣等,，焊縫應(yīng)力的分布也不均勻,。使用時管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸,，而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類,、氣體,、微生物都會構(gòu)成對管板和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕,。研究表明,，工業(yè)水無論是淡水還是海水，都會有各種離子和溶解的氧氣,，其中氯離子和氧的濃度變化,，對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外,，金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會影響腐蝕形態(tài),。因此，管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主,。從外觀看,，管板表面會有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物，分布著大小不等的凹坑,。以海水為介質(zhì)時,，還會產(chǎn)生電偶腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕,，換熱器管板接觸各種各樣的化學(xué)介質(zhì)，就會受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,。另外,，換熱器管板還會與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。一些管板還長期處于腐蝕介質(zhì)的沖蝕中,。尤其是固定管板換熱器, 還有溫差應(yīng)力, 管板與換熱管聯(lián)接處極易泄漏,導(dǎo)致?lián)Q熱器失效,。
       綜上所述，影響換熱器管板腐蝕的主要因素有:
      (1)介質(zhì)成分和濃度:濃度的影響不一,，例如在鹽酸中,，一般濃度越大腐蝕越嚴(yán)重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕最嚴(yán)重,，而當(dāng)濃度增加到60%以上時,，腐蝕反而急劇下降;
      (2)雜質(zhì):有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子,、氰離子,、氨離子等,，這些雜質(zhì)在某些情況下會引起嚴(yán)重腐蝕
      (3)溫度:腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，溫度每提升 10℃,，腐蝕速度約增加1~3倍,，但也有例外;
      (4)ph值:一般ph值越小，金屬的腐蝕越大;
      (5)流速:多數(shù)情況下流速越大,，腐蝕也越大,。

      試漏方法

       列管換熱器無損檢測
       在故障檢測、特別是換熱器部分可使用專業(yè)的知識和儀器,，可以檢測腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,，這里以美嘉華的技術(shù)產(chǎn)品為例來了解一下無損檢測設(shè)備的功能:
       1)可視內(nèi)窺鏡檢測管板內(nèi)表面;
       2)定制的問題研究和報價;
       3)APR(聲脈沖反射法)，一種創(chuàng)新的無損檢測技術(shù),，基于分析管板內(nèi)產(chǎn)生多維聲波的分析;
       4)無損檢測直的和彎曲的由有磁性和無磁性材料制成的換熱器管材;
       5)快速檢測:每個管材少于 10 秒;
       6)檢測泄露,、全部和部分堵塞、侵蝕和點蝕;
       7)適合橢圓管,、方形管,、螺旋管、肋片管及從 9/16"直徑出的彎曲;
       8)立即可視結(jié)果;
       9)數(shù)字存儲用于以后的檢查和比較;
       10)定制的問題研究和成本估計,。

       水試漏的方法
       傳統(tǒng)上我們使用水對換熱器的試漏,，就是將水注入換熱器中，注滿水后再用水泵對換熱器中的水進(jìn)行打壓,，使之達(dá)到一定的壓力,，進(jìn)行對換熱器的查漏。查漏結(jié)束做出標(biāo)記后泄壓和排水,，再進(jìn)行堵漏,。如果換熱器較大、泄漏較嚴(yán)重,，水壓在較低時就會發(fā)生泄漏,，不得不排水堵漏，堵漏完成后再充水,、充壓試漏,，反復(fù)進(jìn)行，增加換熱器檢修時間,。由于充水和打壓需要大量的時間,，泄漏的部位需要動火補(bǔ)焊消漏時，又要對泄漏部位進(jìn)行干燥處理,，否則影響補(bǔ)焊消漏的質(zhì)量,。如果泄漏的換熱器內(nèi)部有可燃介質(zhì)，進(jìn)行氮氣置換,，合格后才能動火補(bǔ)焊消漏作業(yè),，否則會產(chǎn)生著火和爆炸,，危及人身和設(shè)備的安全。
       氮氣試漏的方法
       列管式換熱器泄漏后使用氮氣進(jìn)行充壓試漏,，比較快速,。用氮氣對換熱器堵漏動火作業(yè)時，不必再進(jìn)行置換處理,，節(jié)約檢修消漏的時間,。
       氮氣在合成氨換熱器試漏中的使用
       操作要點
       (1)由于是高壓氮氣(壓力9.5MPa),，使用時要有2人以上作業(yè)開閥門,，在兩閥門中間加裝壓力表1個，一人監(jiān)護(hù)壓力表的指示,，另一人進(jìn)行開閥門作業(yè),，保證管道壓力在允許的范圍之內(nèi)，防止超壓,，造成管線或人員傷害,。
       (2)換熱器EA103為浮頭式換熱器，試漏時需要做試漏封頭安裝到換熱器上,。
       (3)投用步驟 先全開1閥和3閥,，如圖1，再緩慢打開2閥,，對換熱器進(jìn)行充壓,，同時注意壓力表壓力，在3.0MPa之內(nèi),。
       (4)泄壓步驟 先全關(guān)1閥和2閥,，打開泄壓閥門泄壓完成后，全關(guān)3閥,。
       兩種試漏方法的比較
       從上述使用情況看,，用氮氣試漏節(jié)約大量的檢修時間，檢修費用,。水和氮氣試漏方法的比較見表1,。
       氮氣試漏的安全注意事項
       (1)因為氮氣有窒息的風(fēng)險，使用時注意人員的安全,，防止人員中毒,。
       (2)氮氣使用時要提前進(jìn)行管線的預(yù)制。
       (3)氮氣使用時臨時管線上要增加壓力表,，兩人用對講機(jī)聯(lián)系開閥門,，防止超壓。
       (4)氮氣使用完成后及時泄壓,、拆除,。
       (5)氮氣使用時2人以上用對講機(jī)聯(lián)系充壓和泄壓操作,，防止管線超壓，損壞管線,，防止人員窒息,，造成人身傷害。
       (6)氮氣不使用時對管線的閥門進(jìn)行掛"禁動"標(biāo)識牌,，防止人員誤動作,。

       清洗

        列管式換熱器長期運行會導(dǎo)致設(shè)備被水垢堵塞，將會使效率降低,、能耗增加,、壽命縮短。如果水垢不能被及時地清除,，就會面臨設(shè)備維修,、停機(jī)或者報廢更換的危險。長期以來傳統(tǒng)的清洗方式如機(jī)械方法(刮,、刷),、高壓水、化學(xué)清洗(酸洗)等在對換熱器清洗時出現(xiàn)很多問題:不能清除水垢等沉積物,，并對設(shè)備造成腐蝕,，殘留的酸對材質(zhì)產(chǎn)生二次腐蝕或垢下腐蝕，終導(dǎo)致更換設(shè)備,，此外,，清洗廢液有毒，需要大量資金進(jìn)行廢水處理,。企業(yè)可采用環(huán)保清洗劑避免上述情況,，其具有環(huán)保、安全,、無腐蝕特點,，不但清洗效果良好而且對設(shè)備沒有腐蝕，能夠保證空壓機(jī)的長期使用,。福世泰克清洗劑(添加濕潤劑和穿透劑,，可以有效清除用水設(shè)備中所產(chǎn)生的更頑固水垢(碳酸鈣)、銹垢,、油垢,、粘泥等沉淀物，同時不會對人體造成傷害,，不會對鋼鐵,、紫銅、鎳、鈦,、橡膠,、塑料、纖維,、玻璃,、陶瓷等材質(zhì)產(chǎn)生侵蝕、點蝕,、氧化等其他有害的反應(yīng),，可大大延長設(shè)備的使用壽命。
        案例說明:某大型石化電廠臺灣獨資復(fù)盛牌螺桿式空壓機(jī),，換熱器為油水換熱,，內(nèi)管為銅管，換熱面積為28平米,，正常工作溫度為77℃-93℃,，清洗前工作溫度為92℃，采用福世泰克清洗劑原液約15公斤,，兌約40公斤的水，循環(huán)泵壓力3公斤,，反復(fù)循環(huán)清洗6小時,，清洗出各種水垢、銹垢,、粘泥等物質(zhì)約1公斤,，清洗后開機(jī)工作溫度為81℃， 有效保障設(shè)備的正常生產(chǎn)運行,。

        滲漏解決

        通常大多數(shù)企業(yè)的做法就是盡量采購質(zhì)量高的換熱器,，經(jīng)過細(xì)心維護(hù)，讓換熱器壽命盡可能的延長,，不可避免的出現(xiàn)滲漏以后,，就會被迫停機(jī)堆焊，2~4人需要幾天時間才能修復(fù)完成,，如果企業(yè)高薪聘請的焊工,，還能保證換熱器繼續(xù)使用一段時間，如果焊工的技術(shù)一般,，那么就會造成更多的漏點甚至報廢,，企業(yè)不得不更換新的換熱器，這是由于此種傳統(tǒng)方法造成的種種弊端,，完全不能保證企業(yè)的安全連續(xù)性生產(chǎn),，因此，眾多企業(yè)積極尋求新技術(shù)解決換熱器滲漏問題,，通過引入福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性,，通過提前對新?lián)Q熱器的保護(hù),，這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接點,，在以后的定期維修時,，也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材料來保護(hù)裸露的金屬;即使使用后出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象，也可以通過福世藍(lán)技術(shù)及時修復(fù),，避免了長時間的堆焊維修影響生產(chǎn),。正是由于此種精細(xì)化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現(xiàn)的概率大大降低,，不僅降低了換熱器的設(shè)備采購成本,，更保證了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)時間,，提高了產(chǎn)品競爭力,。
       用于管板的高厚度涂料:
      1)恢復(fù)損壞的管板，阻止由氣蝕或電蝕引起的腐蝕;
      2)可應(yīng)用到罐體,、管道,、閥門，涂層厚度適合很多重要的應(yīng)用環(huán)境;
      3)恢復(fù)由于不正確擴(kuò)展操作所引起腐蝕或損壞管板的完整性和不透水性;
      4)管板與冷卻液絕緣,，中斷腐蝕引發(fā)的電路;
      5)流線型進(jìn)口處理面可以減少氣蝕也可以促進(jìn)連續(xù)清洗系統(tǒng)的性能;
      6)解決與過度快速流速,、氣蝕、渦輪和懸浮磨損顆粒有關(guān)的問題;
      7)將進(jìn)口恢復(fù)到液壓條件;
      8)鑄件減少的涂層厚度也不存在與塑料和金屬基嵌入物的問題(在嵌入物的末端氣蝕;電阻),。
      換熱器,、冷凝器的管徑內(nèi)表面涂層保護(hù):
     1)管板涂層是一種對于任何管板內(nèi)表面問題的快速耐用的解決方案;
      2)防止因污垢、各種腐蝕,、侵蝕和氣蝕所引發(fā)的損壞;
      3)適合在各種水服務(wù)環(huán)境中浸泡;
      4)是100%無揮發(fā)性有機(jī)化合物并通過認(rèn)證可以在飲用水中使用;
      5)通過使用我們的專利的半自動設(shè)備可以快速應(yīng)用(20 米/秒)從 30 微米到 250 微米;
      6)根據(jù)客戶的要求有不同的涂膜厚度;
      7)內(nèi)直接范圍從 15 到 80mm 管材長度達(dá) 25m;
      8)應(yīng)用時間:在維護(hù)停機(jī)期間;
      9)內(nèi)窺鏡控制,、DFT 確保完整的涂料效率;
      10)研究和測試表明該涂料提高換熱率 一個用該涂料保護(hù)過的換熱器保持一種高換熱效率， 同時需要更少的清洗干預(yù)及不容易泄露,。
      10 個使用美嘉華內(nèi)管板涂料系統(tǒng)的原因:
      1)立即終止各種腐蝕過程;
      2)對新及服務(wù)中換熱器的長期解決方案;
      3)多種可行涂層可延長有效服務(wù)使用壽命;
      4)增加換熱效率和冷凝器真空;
      5)通過改善工廠性能增加電力輸出;
      6)通過減低污垢而提高抗污性;
      7)冷工作技術(shù)對于換熱器,、工廠和人員是安全的;
      8)對于恢復(fù)管板是一種節(jié)省成本的選擇--50%更快，30%更便宜;
      9)現(xiàn)場應(yīng)用;
      10)根據(jù) ASTM D5162-28 標(biāo)準(zhǔn)測試確保 100%表面覆蓋量,。

       21世紀(jì)初國內(nèi)河南省鞏義市終于研制出了碳化硅質(zhì)列管式陶瓷換熱器,。 陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展，因為它較好地解決了耐腐蝕,，耐高溫等課題,，成為了回收高溫余熱的換熱器。經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐,，表明陶瓷換熱器效果很好,。它的主要優(yōu)點是:導(dǎo)熱性能好，高溫強(qiáng)度高，耐腐蝕,、抗氧化,、抗熱震性能好。壽命長,，維修量小,，性能可靠穩(wěn)定，操作簡便,。是目前回收高溫?zé)煔庥酂岬难b置,。
       央視報道國內(nèi)攻克金屬等傳統(tǒng)材料在高溫或惡劣環(huán)境下容易損壞的難題。研發(fā)并投入使用的以陶瓷替代金屬的換熱器新技術(shù)已經(jīng)列入了國家火炬計劃,。這一新技術(shù)將工業(yè)窯爐原來用的冷空氣變成了熱空氣,，不僅提高了工作效率還節(jié)約了大量能源。由于陶瓷換熱器是提高能源利用率的主要設(shè)備之一,，工業(yè)用途廣泛,，因而其推廣應(yīng)用前景十分可觀。
       陶瓷換熱器可以用于冶金,、有色,、耐材、化工,、建材等行業(yè)主要熱工窯爐,，正在為世界的節(jié)能減排事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。

       設(shè)計注意
       冷熱流體流動通道的選擇
       在列管式換熱器內(nèi),，冷熱流體流動通道可根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇:
       (1)不潔凈和易結(jié)垢的的液體宜走管程，因管內(nèi)清洗方便;
       (2)腐蝕性流體宜走管程,，以免管束和殼體同時受腐蝕;
       (3)壓強(qiáng)高的宜走管程,，以免殼體承受壓力;
       (4)飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較清潔,，對流傳熱系數(shù)與流速無關(guān)而且冷凝液容易排出;
       (5)被冷卻的流體宜走殼程,，便于散熱;
       (6)若兩流體溫差較大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器,，宜將對流傳熱系數(shù)大的流體通過殼程,，可減少熱應(yīng)力;
       (7)流量小而粘度大的流體宜走殼程;
       流體進(jìn)出口溫度的確定
       如果換熱器以冷卻為目的熱流體的進(jìn)出口溫度已由工藝條件確定，而冷卻介質(zhì)的出口溫度則需要選擇,。若選擇較高的出口溫度,，可選小換熱器，但冷卻介質(zhì)的流量要加大;反之要選擇低的出口溫度,，冷卻介質(zhì)流量減少了,，但要選大的換熱器，因此冷卻介質(zhì)的出口溫度要權(quán)衡二者的投資大小來確定。