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换热站培训资料一、换热站概述换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。我们厂的四个换热站就可以称为独立的系统.一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。二、神华包头煤化工换热站全厂设置4个换热站，分别为第一换热站、第二换热站、第三换热站、第四换热站。用于全厂的热水采暖，工艺管道线热水伴热。第一换热站布置在回用水装置区内,服务的区域包含：污水处理厂，碱液加药间，雨排水泵站，硫回收装置，装车栈台，车站综合楼，回用水装置，酸碱站，烯烃装置中间罐区，甲醇罐区，全厂火炬，以及外管伴热等。第二次换热站布置在运行中心综合楼的西侧,服务的区域包含：全厂仓库，全厂维修设施，生产管理区，净水厂，运行综合楼，车库，警卫楼，气体防护站，全厂中心化验及质量检测中心，甲醇中心控制室，烯烃中心控制室，甲醇装置等。第三换热站布置在煤气化装置的西北角,服务的区域包含：煤气化装置，空分装置，热电站，净化与回收装置，卸储煤装置，第一及第二循环水装置，以及外管伴热等。第四换热站布置在聚丙烯装置的西南角,服务的区域包含：MTO装置，LORU装置，聚乙烯装置，聚丙稀装置，第三循环水，外管伴热等。三、我厂换热站的技术分类和特点换热站属于公用工程设施，是神华包头煤制烯烃项目的配套装置。各换热站由采暖系统和伴热系统组成，采暖系统运行天数为164日，伴热系统运行天数根据工艺要求确定。采用日常巡检，无人值守方式。四、换热器的分类1、按照传统方式的不同，换热设备可分为三类：(1)．混合式换热器利用冷、热流体直接能与混合的作用进行热量的交换这类交换器的结构简单、但价便宜、常做成塔状。两种容许完全混合且不同温度的介质，在直接接触的过程中完成其热量的传递。例如：冷水塔（凉水塔）、造粒塔、气流干燥装置、流化床等。(2)．蓄热式换热器在这类换热器中，能量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成的。首先让热流体通过，把热量积蓄在蓄热体中，然后再让冷流体通过，把热量带走。由于两种流体交变转换输入，因此不可避免的存在着一小部分流体相互掺和的现象，造成流体的“污染”。蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，故较适用于气——气热交换的场合。主要用于石油化工生产中的原料气转化和空气余热。回转蓄热式换热器的结构特点是实现连续操作，换热器中的蓄热体一般采用成型板片或金属丝网组装的扇形柜内，其外部由金属壳体密封，并以每分1～4转得慢速转动进行连续换热(3)、间壁式换热器所谓间壁式换热器，是指两种不同温度的流体在固定的壁面（称为传热面）相隔的空间里流动，通过璧面得导热和壁表面的对流换热进行热量的传递。参加换热的流体不会混合，传递过程连续而稳定地进行。间壁式换热器的传热面大多采用导热性能良好的金属制造。在某些场合由于防腐的需要，也有用非金属（如石墨，聚四乙烯等）制造的。这是工业制造最为广泛应用的一类换热器。冷、热流体被一固体壁面隔开通过璧面进行传热。按照传热面的形状与结构特点它可分为：（1）管式换热器：如套管式、螺旋管式、管壳式、热管式等。（2）板面式换热器：如板式、螺旋板式，、板壳式等。（3）扩展表面式换热器：如板翅式、管翅式、强化的传热管等。2、按作用原理或传热方式分类(1).直接接触式换热器（混合式换热器）利用冷、热流体直接接触与混合的作用进行热量的交换。如：冷却塔等。(2).蓄热式换热器（回热式换热器）借助于固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。两种流体有少量混合。如：回转式空气预热器等。(3).间壁式换热器（表面式换热器）利用间壁（固体表面）将进行热交换的冷、热两种流体隔开互不接触。热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。如：管壳式换热器等。(4).中间载热体式换热器把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。载热体在高温流体和低温流体之间循环。如：热管式换热器等。其中间壁式换热器分类：a.管式换热器通过管子壁面进行传热的换热器。优点：结构坚固、可靠性高、适应性广、易于制造，能承受较高的温度和压力。缺点：传热效率、结构紧凑性及金属的消耗量等均不如高效紧凑式换热器。b.板面式换热器通过板面进行传热的换热器。优点：传热性比管式换热器优越，流体在较低流速下即可达到湍流，强化了传热。制造成本低，结构紧凑、使用灵活、清洗和维修方便、能精确控制换热温度等。缺点：(a).密封周边太长，不易密封，渗漏的可能性大；(b).承压能力低,耐压性差；(c).使用温度受密封垫片材料耐温性能的限制不宜过高；3、就我们厂使用的换热器,也是目前普遍使用的换热器-------管壳式换热器作一介绍:管壳式换热器由壳体、管束、管箱等结构组成，根据其结构特点的不同可分为两大类：一类时刚性结构，如不带膨胀节的固定管板式换热器；另一类是具有温差补偿结构的管壳式换热器，如带膨胀节的固定管板式换热器、浮头式、U型管式换热器等。(1)、固定管板式换热器优点：a.结构简单紧凑，制造成本低b.与其它类型换热器相比，在相同壳体直径下，排管数目最多c.管内便于清洗缺点：a.壳程不能用机械方法清洗，应走清洁流体b.不设膨胀节时，管、壳程可能产生较大的温差应力(2)、浮头式换热器优点：a.壳体和管束热变形自由，不产生热应力b.管束可从壳体中抽出，便于壳程的检修和清洗缺点：a.结构复杂，造价高。b.为使一端管板浮动，需增加一个浮头盖及相关连接件以保证壳程密封，操作时，如果浮头盖连接处泄漏将无法发现，所以应严格保证其密封性能c.为使浮头管板和管束检修时能够一起抽出，在管束外缘与壳壁之间形成宽度为16~22mm的环隙，这样不仅减少了排管数目，而且增加了旁路流路，降低了换热器的热效率。(3)、填料函式换热器优点：a.结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形自由，不产生热应力b.管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方便缺点：填料函处形成动密封，壳程介质易泄漏，要求壳程介质温度和压力不能过高，且无毒、非易燃和易爆(4)、U形管式换热器优点：a.结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价低b.管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除热应力c.管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便缺点：a.弯管必须保持一定曲率半径，管束中央会存在较大的空隙，流体易走短路，对传热不利b.管内不能用机械方法清洗，易走清洁流体c.管子泄漏损坏时，只有最外层管子可以更换，其他管子只能堵死，会减小换热面积4、波纹管式换热器Ⅰ、特点：(1).传热效率高。采用特殊设计制造的变截面波纹管取代传统列管换热器中主要传热元件光管，使流体在管内外形成充分湍流。同时，增加了换热面积，即使在流速较低的情况下，流体在管内外均可形成较强的扰动，从而大大提高了传热系数。(2).不易结垢，不堵塞，耐腐蚀。采用不锈钢制成的波纹管，由于波纹管为热补偿元件。在热胀冷缩过程中产生轴向蠕动，使管内外的附垢自行脱落，同时管路通道大，压力小，不易堵塞，如有腐蚀度高的工况可选用特殊不锈钢材料。(3).热应力小、使用寿命长。由于换热管为波纹管，轴向补偿量大，即使管壳程温差大的情况下，都能自行补偿。管与管板的热应力很小，不易裂坏，大大提高了使用寿命。(4).传热效率高，降低投资成本。传热效率是正常换热器的2~3倍，从而降低了设备制造成本，为用户节省投资成本。五、我厂换热站的工艺流程叙述（1）换热站采暖系统工艺流程换热站内采暖系统使用0.46MPa（g），200℃过热蒸汽将由集水器从各单元用户收集的的70℃供热回水通过热水循环泵送到换热器加热到95℃，经过循环泵加压后再由分水器送到各单元用户，散热后再返回换热站循环加热。为了保证水量的持续稳定，换热站内设置有补水定压系统。补水定压系统由补水箱、稳压罐以及补水泵组成。当补水箱的液位过低时，通过液位传感器控制自动调节阀进行补水操作，补水源来自于厂区外管网。水量通过补水泵送至热水循环泵进换热器，当补水泵或稳压罐产生压差变化时，将通过压力传感器来控制自动调节阀开启，使一部分水回流到补水箱中。正常情况补水泵一开一备，事故状态补水泵可以同时开启。经各换热站换热后的蒸汽冷凝水采用凝水加压回收机组回收至室外管网。闭式凝水回收装置由除污装置，调压装置，汽蚀消除装置，吸气定压装置，闭式凝结水箱，液位传感器，耐高温电机泵，自控配电系统等组成。闭式凝水回收机组采用连续运行方式，三台水泵互为备用，最大水量时两台泵同时运行，根据凝结水量自动切换运行，并调节运行泵的台数。（2）换热站伴热系统工艺流程由于工艺伴热系统的换热量不大，故换热系统的设备选用成套的换热机组，即将换热器，循环泵，补水定压装置及管路连接等组合在一个模块上。换热站内伴热系统使用0.46MPa（g），200℃过热蒸汽将由集水器从各单元用户收集的75℃供热回水通过热水循环泵送到换热器加热到95℃，经过循环泵加压后再由分水器送到各单元装置，散热后再返回换热站循环加热。为了保证水量的持续稳定，换热站内设置有补水定压系统。补水定压系统由补水箱、稳压罐以及补水泵组成。当补水箱的液位过低时，通过液位传感器控制自动调节阀进行补水操作，补水源来自于厂区外管网。水量通过补水泵送至热水循环泵进换热器，当补水泵或稳压罐产生压差变化时，将通过压力传感器来控制自动调节阀开启，使一部分水回流到补水箱中。正常情况补水泵一开一备，事故状态补水泵可以同时开启。由于换热量不大，经各换热站换热后的蒸汽冷凝水并入采暖系统的凝结水回收装置通过凝结水泵送入外管网。六、换热器技术问答1．换热器是如何传热的？答：在最普遍的间壁式换热器中，主要是传导和对流两种传热方式。热流体先用对流给热的方式将热量传给管壁的一侧，再以传导的方式将热量从管壁一侧传过另一侧，最后管壁另一侧又以对流给热方式将热量传给了冷流体，从而完成了换热器的传热过程。2．介质流速对换热效果有何影响？答：介质在换热器内的流速越大，其传热系数也越大。因此提高介质在换热器内的流速可以大大提高换热效果，但增加流速带来的负面影响是增大了通过换热器的压力降，增加了泵的能量消耗，所以要有一定的适宜范围。3．换热管表面结构对换热效果有何影响？答：采用特殊设计的换热管表面结构，如翅片管，钉头管，螺纹管等，一方面增大了传热面积，另一方面特殊表面的扰流作用大大增加了管外流体的湍流程度，两方面都能提高换热器的整体换热效果，所以这些表面结构要比光管表面的性能优异.4．换热管表面除垢目前常用有那些方法？答：换热管表面除垢常用方法有：钢钎人工清垢、机械除垢、压力水清垢、化学除垢5．换热设备强化传热有那些常用方法？答：换热设备强化传热的主要方法:一是采用增大传热表面的结构，如(1)采用翅片管，钉头管，螺纹管，波纹管等螺环管(2)管表面进行机械加工螺旋槽管螺纹管等(3)采用小管径管子，可增加相同管板面积上的布管数，增大传热面积二是增加流体在换热器内的流速，可以大大提高其传热系数，如：(1)增设扰流子，如在管中插入螺旋带，管外设置折流板，假管等。(2)增加管程或壳程数目。另外，采用导热性能良好的材料来制造换热器，做好换热器防腐防垢措施，及时清垢等都是提高传热效果的手段。6.冷却水换热器为什么会产生水垢？答：水垢是由水中的溶解盐类结晶析出，附着于换热器管壁上而形成的，它的特点是密实坚硬，附着牢固，清除困难。水中大量存在的悬浮粒子可以成为晶种，其它杂质离子，细菌，粗糙的金属表面等都对结