螺旋板式换热器

【学员问题】关于螺旋板式换热器的结垢问题处理？

【解答】摘要：螺旋板式换热器是换热器的一种。在焦化厂粗苯生产中多处使用到了螺旋板式换热器。但螺旋板式换热器结垢导致换热效果不佳成为影响生产的重要问题。因此，有效的阻止结垢成为生产的关键。

换热器作为在工业生产中实现两种物料间的热量传递的设备，在化工行业一直以来得到广泛的使用，螺旋板式换热器作为换热器的一种同样应用在化工行业的各个环节，是化工生产中重要的辅助生产设备。对于螺旋板式换热器的结垢问题是最常见的失效形式。解决螺旋板式换热器结垢最好的办法是严格操作工艺规程，保持良好的日常维护，并进行定期的清洗。

1·螺旋板式换热器的基本结构、类型、特点以及工作原理

1.1基本结构、类型和特点

1.1.1基本结构

螺旋板式换热器是由两张较长的钢板叠放在一起卷制而成的，每张板上均布地焊有定距柱，它使两张板之间产生一定的间距，形成换热流道。定距柱起到支撑钢板抵抗流体压力的作用，也起到流体在换热流道中流动时增加湍流从而提高换热效率的作用。相邻两流道流过的两种流体温度不同，它们通过螺旋钢板进行传热，达到换热的目的。

1.1.2类型

a、不可拆式。卷制后的螺旋板式换热器，其两端焊死，不可拆卸，形成固定结构，流道内部不可触及。它适用于不易堵塞的流体换热。不可拆式又分卧式和立式的结构。b、可拆式。卷制后的螺旋板式换热器，每端只将一个流道焊死，而另—个流道开放，然后在端面上加端盖加以密封，其端盖可以拆卸，从而可以清理流道内部。它适用于易堵塞的流体换热。c、特殊形式。有些化工上用的螺旋板式换热器，根据加工工艺的要求，需要特殊结构，两端带有封头、端盖或两个换热器串连在一起，结构不一。

1.1.3特点

结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。传热流道长、流道间距大、耐热温、不易泄漏。因此它换热效率较高，换热后冷介质的温度容易接近热介质的温度，适于粘稠性物料和含有颗粒性物料的加温或降温处理，但不适于含有纤维性生物料换热。螺旋板式换热器是一种高效换热器设备，适用汽一汽、汽—液、液一液传热等。

1.2工作原理

对于换热的两种介质，如果都是液体，在螺旋板式换热器的流道内要按逆流方式流动。所谓逆流是指进行换热的两相邻流道内的两种液体，沿螺旋流道彼此相反的方向流动，这样能使两种流体介质之间始终保持一定温差，从而达到最好的传热效果。

对于换热的两种介质，一种是液体，另一种是气体，则它们在螺旋板式换热器内要按错流方式流动，即液体在换热器内沿螺旋方向流动，而气体沿换热器的轴向直接通过，这主要是考虑到气体的特点，气体一般要求流量大，阻力小，或有的是用于蒸汽冷凝，因此一般不让气体沿螺旋方向流动。

2·螺旋板式换热器在焦化厂粗苯生产中的应用

我单位焦化厂化产回收中粗苯工段多处使用螺旋板式换热器作为热交换的主要设备。

构成螺旋板式换热器的主换热材料，主要分为碳钢和不锈钢两大类。我单位焦化厂为避免腐蚀结垢问题的出现采用的是不锈钢材质不可拆式的螺旋板式换热器。螺旋板式换热器在粗苯工段的作用主要是：

2.1油油换热器（富油预热贫油降温），换热面积225㎡.

洗苯塔底富油由富油泵加压后送至粗苯冷凝冷却器与脱苯塔顶出来的粗苯汽换热，将富油预热至60%，然后至贫富油换热器（螺旋板式换热器）与脱苯塔塔底出来的贫油换热，由60%升到130℃，最后进入管式炉被加热至180℃左右进入脱苯塔，从脱苯塔塔顶蒸出的粗苯油水混合汽进入粗苯冷凝冷却器被从洗苯塔底的富油和16℃的制冷水冷却至30℃左右，然后进入粗苯油水分离器进行分离。

脱苯后的热贫油从脱苯塔底流出，自流入贫富油换热器与富油换热，使其温度降至90℃左右。

2.2贫油冷却器油冷却），换热面积200㎡人贫油槽的贫油由贫油泵加压送至贫油冷却器，分别被32℃循环水和16.c制冷水冷却至约30%，送洗苯塔喷淋洗涤焦炉煤气。

3·螺旋板式换热器运行中出现的结垢问题

我焦化厂化产回收在投产半年后粗苯工段的贫油冷却器（螺旋板式换热器）出现了严重堵塞结垢腐蚀问题。出现这种现象其主要原因是：受当地水源水质较差，含碱量的影响。用于循环的冷却水水质问题是造成结垢的最主要原因。新招聘人职的操作工人未能严格按照《岗位操作规程》进行定期的吹扫。受市场价格居高的影响，购入的洗油质量难于保证，导致循环贫富洗油质量较差，结垢、腐蚀、沉积现象严重。洗油再生器在粗苯的生产环节中，起着阻止循环洗油的质量逐渐恶化，保证洗油质量的作用。洗油再生器运行不正常，垢的—个因素。受市场煤源供应问题，炼焦的入炉煤气质量较差，含硫量较高，造成设备腐蚀严重。

4·螺旋板式换热器结垢问题的处理措施

4.1及时更换结垢严重的螺旋板式换热器，保证生产的正常运行。

4.2对结垢严重的螺旋板式换热器进行清洗处理。螺旋板式换热器结垢严重的是冷却水通道，对于贫油通道内结垢相对较少，因此重要的是清洗冷却水通道内的水垢。

冲冼：酸洗前，先对换热器进行开式冲洗，使换热器内部没有泥、垢等杂质，这样既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。将清洗液倒人清洗设备，然后再注入换热器中。

酸洗：将注满酸溶液的换热器静态浸泡2h.然后连续动态循环3~4h.其间每隔0.5h进行正反交替清洗。酸洗结束后，若酸液pH值大于2，酸液可重复使用。

碱洗：酸洗结束后，用NaOH，Na2CO3，，Na3PO4，软化水按一定的比例配制好，利用动态循环的方式对换热器进行碱洗，达到酸碱中和，使换热器板片不再腐蚀。

水洗：碱洗结束后，用清洁的软化水反复对换热器进行冲洗0.5h，将换热器内的残渣彻底冲洗干净。

记录：清洗过程中，应严格记录各步骤的时间，以检查清洗效果。清洗结束后，要对换热器进行打压试验合格后方可使用。

4.3加强螺旋板式换热器的使用管理

运行前，应排净设备内的残留空气，避免影响换热效果。严禁超温、超压运行，出现下列情况之一时，应立即停止运行：压力、温度超过设计值；焊缝发生裂缝，鼓泡、变形、泄漏或其他异常现象；安全附件失效；周围发生事故，影响影响安全。

5·螺旋板式换热器更换后的预防措施及运行效果

5.1螺旋板式换热器更换后的运行效果新螺旋板式换热器投入生产后，各项数据显示运行良好，但要保持

这种状态就必须有好的管理措施。

5.2防止螺旋板式换热器结垢的预防措施制定了严格的操作规程。并严格要求操作工^、严格执行操作规程，认真填写运行记录，做到有据可查。严把水质关，必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验，合格后才能注人管网中。对换热器进行定期结垢监测，做到及时发现及时清洗。

总之，在工业生产的过程中，换热器结垢是一个相当普遍的现象。要想能够保证生产的正常运行，就要加大管理力度，注意换热物料的性质，定期清洗，尽可能的减少或避免结垢的发生。如果出现结垢现象要及时的进行清洗除垢来恢复生产设备的生产效率。同时，保持设备良好的运行状态，还可以减少能源消耗，延长设备使用寿命，减少生产事故的发生。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

【学员问题】螺旋板式换热器的泄漏处理？

【解答】螺旋板式换热器是由两个封闭且独立的螺旋通道构成，通道内出现了串漏则对于串漏点的确定比较困难。为了准确的查出漏点，采用了钻孔的方法。钻孔时，钻孔位置应定在换热器一端的同一个螺旋通道上，且为十字交叉形排列，在钻孔时还应尽量保证不让铁屑掉进换热器内，以使其通道畅通。

灌水打压查漏

从未钻孔的一个通道上，用压力水泵向换热器内灌水，并形成一定的压力，这时换热器串漏的位置就会窜出水来，流到另一通道（钻过孔的通道），并从离漏点最近的那层钻孔往下滴水，（这时换热器钻过孔的一端应是朝下放置），通过滴出水的位置，就能确定在第几层有内泄漏，这时再将换热器相同层未钻孔的一侧封头割开一段作为观察孔，从观察孔处就能准确确定具体串漏点。

内漏处的修理

1、挖孔：在确定了内漏点的位置后，从换热器最外层对应着漏点的地方，开始割孔，顺序是由外向里，一直割到有内漏点的那一层为止。割出的孔应为椭圆形，且尺寸的大小是外层大，向里逐渐小，一般每层板上孔的大小相差40mm，如漏点位置较深，在外层割出的孔应较大。

2、清渣：在割完孔后，应对留在每层板上的氧化渣认真进行清理，这是在对焊回补板时，回补板与每层螺旋板能否贴紧焊牢的关键，可用錾子和修整模具用的小手砂轮清理氧化渣，注意应尽量将清理的渣子清出，不让其掉进换热器内。

3、配回补板：为保证修理的质量，从换热器上每层割下来的板料，不再使用，重新配回补板，另配的回补板要用与换热器螺旋板相同的材料和板厚，其周边应比换热器上每层割出的孔分别大15mm？20mm，且也为椭圆形，并做成和换热器每层螺旋板弧度相一致的弧形。

4、焊内漏点和回补板：

1）焊内漏点时要仔细检查漏点是裂缝还是砂眼，有必要时可用手砂轮对漏处进行清理，磨出沟槽，以保证焊接质量。

2）焊补时采用J422焊条，焊条直径是3.2mm，电流控制在100-120A之间[1]，先焊漏点再焊每层回补板，顺序从里向外逐层焊接。

3）椭圆形回补板是紧贴在换热器的内弧面来进行焊接的，其目的是“方便操作，保证焊接质量”。

4）为使椭圆形回补板顺利装进换热器内，可在回补板上焊上一截圆钢，点焊好椭圆形回补板后，再将其去掉。

5）每层回补板之间还焊有短圆钢撑，（主要是为了增加椭圆形回补板相互的刚度）。每层回补板上焊短圆钢撑的数量由回补板的大小而定，一般在靠外稍大的几层回补板上焊23个，靠内层的回补板上焊1~2个。

6）最外层钢板因有δ12mm厚，所以可将原割下的钢板直接装在原位置对齐焊接即可。

7）在焊接中应做到，焊完每层椭圆形回补板后，应仔细检查焊接位置，如有砂眼要进行补焊，确保其每层的焊接质量。

试压并封堵钻孔

在内漏点和回补板焊接完后，用压力水泵向末钻过孔的通道灌水，并形成0.5？1.0MPa的压力，并保持一定时间，应不出现泄压现象。封堵钻过的孔：用于钻孔直径相同的短圆钢段，封堵、焊接钻过的孔的位置和观察孔，而后对该通道进行水压试压，压力为0.51.0MPa，应不出现泄漏。试压过程须注意事项：1）在对换热器割孔前，应用蒸汽将残留在换热器内的化学物质吹净，以免气割时产生燃烧，发生安全事故。2）在对换热器修理前，应对其是否腐蚀严重进行确认，决定其还有无修理的必要。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。