板式换热器失效主要因素

第２８卷第６期　石油化工设备　Ｖ０ｌ＿２８　Ｎｏ．６　１　９９９年１１月　ＰＥＴＲ０一ＣＨＥＭｌＣＡＬ　ＥＱＵｌＰＭＥＮＴ　ＮＯＶ．１９９９　文章螭号：１０００—７４６６（１９９９）０６—００１６一Ｏ２　板式换热器失效主要因素　１（）一　了　。　Ｊ一。／　９　ｅ　ｏ／　关键词　中囤分类号　ＴＱ　０５１．５　堡墓　；叁鏊文献标识码：Ｂ　；防范谈投瓷，段啤，ｌ　　板式换热器作为一种紧凑高效的换热设备，已　结构特点，可视操作压力情况，提高设备设计压力　在我国的许多工业领域被广泛应用，并发挥了巨大　１．５～２倍。②使用中应尽量避免系统中出现的冲击　的经济效益。但板式换热器的各种失效破坏也给使　现象。③在发生过此类事故的应用场合，视情况也可　用者造成一定的经济损失，其原因是多方面的，它与　采取增加板片厚度的措施，其效果很明显。同型号设　我国的板式换热器应用历史不长，设计、使用、维护　备板片厚度变化的液压试验结果见图１。　和保养经验不足有关。　ｌ密封失效　１．１压力　——一　可拆式板式换热器在额定工作压力之内使用时　蠹　１　出现泄漏，除设备在制造装配方面的质量因素之外，　ｎ６　０　８　ｌ口　主要与系统中出现的非正常冲击载荷有关（水锤、气　扼　厚度　锤），这是一般操作者不易观察到的现象。冲击所造　图１厚度与压力关系　成的瞬间压力峰值往往比正常的工作压力高出１～　１．２温窿　３倍，使安装在板式换热器中的橡胶密封垫移位，导　温度的急剧变化也能造成密封失效。当温度变　致密封失效。由于该种设备的传热元件，采用不锈钢　化过快时，橡胶密封垫的线胀系数与弹性变形量和　薄板制造（厚度为０．５～Ｏ．８　ｒａｍ），其密封刚性相对　密封预紧力不相匹配，使密封预紧力下降，造成设备　较差且密封周边很长，所以耐冲击压力的能力远低　承压能力低于额定设计压力。对此可采用如下办法　于管壳式换热器。防范措施：①鉴于板式换热器的　解决：①在操作设备时升压升温应尽量趋缓。②可　而这正是省煤器管的积灰温度，此时Ｖ　ｚＯｓ催化ＳＯｚ　果原来就有煤码头和比较完备的输煤系统，那么煤　氧化成ＳＯ　的反应，使尾部烟气中ｓＯａ含量增加，　系统将不成为问题，但如果原来投有这些设备，则会　从而加剧了末级空气预热器的腐蚀。在单烧石油焦　影响技术经济评估，需结合具体项目进行讨论，这里　的循环流化床锅炉中，含灰量少，很容易在尾部受热　仅指出其重要性。　面积灰，而积灰为ｖ　Ｏ　催化腐蚀创造了必要条件。　４结语　尽管尾部受热面处安装了吹灰器，但主要是为改进　石油焦是一种特殊燃料，应特别关注其在燃烧　受热面传热性能设置的，且吹灰定时、定班，对减少　过程中的技术性问题。对高硫石油焦，９０　的脱硫率　ｖ　Ｏ　催化腐蚀作用不大。石油焦与煤混烧时，将有　仍不能满足环保控制标准对ＳＯ　ｚ排放质量浓度的　较多的煤灰进人尾部烟道，对受热面的冲剧形成自　限制。在我国，采用石油焦与煤混烧的循环流化床锅　清洗作用，管子可能会有轻微磨损，但不会积灰，大　炉比较合适，其脱硫效果、燃料适应性及运行工况较　大减轻了ｖ。Ｏ　的催化腐蚀。　好，利于设备国产化，但煤系统问题影响其技术经济　（４）煤系统问题对沿海地区的炼油厂来说，如　评估。　（张绾）　收稿日期：１９９９—０６—０２　作者简介：张治川（１９５５。），男（汉族），甘肃天水人，１９８２年毕业于甘肃工业大学ｔ高级工程师，从事板式换热器设计、　研究及生产管理工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第６期　张治川：板式换热器失散主要因素　在夹紧螺柱上设计压缩预紧弹簧，有效的补偿密封　往可达数万１０一，其值远远超过了不锈钢自身抗应　预紧力的变化，防止泄露。　力腐蚀的能力。③当板片表面的荇垢严重时，介质中　１．３时间　的腐蚀元素（Ｃ１、Ｓ等）可能大量附着于污垢，并在垢　使用或闲置几年以上的设备，密封材料的自身　底缝隙处富集。④密封槽底中的有害元素往往是粘　老化有可能影响密封可靠性，此时就需更换新的密　接剂中的ｃｌ因温度升高失稳析出来的。如氧丁胶系　封垫片。　列的粘接剂、压缩石棉垫（含有ＣａＣＩ　），往往在水与　２设备堵塞与结垢　蒸汽工况条件下，析出的富集ｃｒ与Ｈ　形成ＨＣＩ，　２．１堵塞　使槽底缝隙处发生严重的应力腐蚀开裂。　板式换热器的漉道间隙较小（２．５～６　ｒａｍ），直　板片缝隙在表面残余应力、ｃｌ一的富集程度及　径大于１．５～３　ｍｍ的颗粒杂物容易阻塞板片通道，　温度等条件下，经过一定的腐蚀孕育期，就有可能发　使设备的压力障急剧恶化，导致设备因堵塞而失效　生应力腐蚀开裂。设法破坏上述任一条件，都可有效　根据需要可在介质进口处设置粗过滤或反冲洗装　地防止或延缓腐蚀发生，使设备安全正常地运行。为　置，能有效地防止设备的堵塞。　此，正确选用材料，定期清垢以破坏腐蚀的生成条件　２，２结垢　和孕育期，选用非台氯元素的粘接剂，实践证明都可　结垢可导致传热设备的传热系数降低，严重时　有效防止应力腐蚀。　还会堵塞板片通道。流体力学观点认为，结垢易在流　４其它　体层流层生成，板式换热器内的流体在雷诺数很低　④对于不锈钢板式换热器，严禁使用盐酸　的流动状态下（Ｒ￡＜１００）便可紊流，因此该设备不　（Ｈｃ１）或盐酸类的清洗剂和清洗粉末（即使加有一　易结垢。但对板式换热器内的垢样分析表明，结垢现　定量的缓蚀剂）进行化学除垢清洗，不拆机的整机　象有时也很严重。板式换热器的板片设计有大量的　清洗尤其要注意。这是因为未充分溶解的垢渣（含　支承触点，旨在对介质起扰流（使介质紊流以提高传　有残存氯）在多缝隙的结构中是很难冲洗干净的，碱　热系数）和承压支承作用，是固体杂物或纤维容易集　中和也不可能充分进行。可采用硝酸加缓蚀剂或硝　聚之处，其副作用是使流体形成了局部的滞流而生　酸类的清洗剂、清洗粉进行清洗，适当加温可提高　成荇垢积癌，介质中的钙镁离子在适宜的温度析出　清洗效率。②采用乙丙垫片的板式换热器因其密封　后很容易在积癌上附着长大，形成蜂窝状的垢样。堵　材质的耐油性很差，在保养刷漆清洁设备时，应避　塞与结垢在成因上虽然不同，但在板式换热器上的　免清洗油或油漆等油类物质溅涂在设备传热体外，　影响现象是相同的　其对策是ｅ①板式换热器不宜用　以防止露外的密封垫部位溶胀断裂，发生不应有的　在较脏或易结垢的环境（除非增设有效的其它措　泄露事故。⑧安装设备配昔时，应避免焊线搭接在　施）。②用未经软化的冷却水做冷却介质时，操作温　设备上，而应搭接在配管的管道上，以防止焊接电　度应控制在５０℃左右甚至更低，以避开介质中钙镁　流使板片内触点处被击穿　这一现象在设备的安装　离子析出的敏感温度。用于生活热水（洗澡水）就需　过程中曾多有发生　④蒸汽的过热度对橡胶垫片使　设计专门的温度调控系统来控制出水温度（洗澡水　用寿命影响很大，正常应用在１５０￣１８０℃饱和蒸汽　不允许软化或用其它化学方法处理），方能使设备正　中的乙丙垫片，其使用期为３～５年或更长，而用在　常使用。　１３０℃左右的过热蒸汽中寿命仅为几个月。这是因　３腐蚀　为饱和蒸汽可在垫片表面生成一层水膜，在高温下　腐蚀是复杂的化学现象，奥氏体不锈钢板式换　对垫片起到有效的保护作用。因此使用蒸汽不仅要　热器表现出的腐蚀现象大多是ｃｒ引起的应力腐　视其温度是否适用于垫片，过热度也是不可忽视的　蚀，常发生在板片密封槽底部以及有污垢形成后的　重要因素。　垢底部位，其主要成因为；④不锈钢传热板片由机械　５结论　冲压而成，不可避免地残存一定量的表面残余应力，　对板式换热器失效的主要影响因素有了认识和　对于不含钼元素的不锈钢薄板，表面残余应力的消　了解，正确地选用、操作和维护设备，就能安全可靠　除是很困难的，或者甚至是不可行的。②板片组装后　地充分发挥板式换热器高效节能的特点，从而获得　形成了多缝隙结构，如板片之间的触点、密封槽底等　更好的经济效益。　部位。而缝隙容易造成ａ一的富集，局部质量分数往　（王磐）