1、冷换设备常见故障及维修方法冷换设备常见故障及维修方法第一章第一章 概述概述n换热设备是在化工生产过程中即化学反应物中实现热能传递换热设备是在化工生产过程中即化学反应物中实现热能传递的设备，使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流的设备，使热量从温度较高的流体传给另一种温度较低的流体。体。n换热设备是化肥、化工、炼油工业及其他许多工业部门应用换热设备是化肥、化工、炼油工业及其他许多工业部门应用最广泛的设备，据统计，在大中型化工企业建设中，换热设最广泛的设备，据统计，在大中型化工企业建设中，换热设备约占总投资的备约占总投资的20%20%40%40%。n换热设备可以是热交换器（如两流体介质相互换
2、热）、冷凝换热设备可以是热交换器（如两流体介质相互换热）、冷凝器（如用水蒸汽冷凝）、加热器（如高温工艺气加热水）、器（如用水蒸汽冷凝）、加热器（如高温工艺气加热水）、冷却器（如水或液体氨作冷载体）等。冷却器（如水或液体氨作冷载体）等。n在化工生产中，换热设备不但作为一个单独的化工设备，而在化工生产中，换热设备不但作为一个单独的化工设备，而且在其他设备中也常附有换热设备或换热部分，如蒸馏设备且在其他设备中也常附有换热设备或换热部分，如蒸馏设备中的回流冷凝器，蒸发设备中的加热，高低变炉和氨合成塔中的回流冷凝器，蒸发设备中的加热，高低变炉和氨合成塔中触媒的换热等，均为重要的不可缺少的化工操作设备。中
3、触媒的换热等，均为重要的不可缺少的化工操作设备。直接接触式换热器直接接触式换热器蓄热（回热）式换热器蓄热（回热）式换热器间壁式换热器间壁式换热器（表面式换热器（表面式换热器）中间载热体式换热器中间载热体式换热器一、按传热方式分类一、按传热方式分类第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类1、直接接触式换热器、直接接触式换热器第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类特点特点：两种流体直接两种流体直接接触进行换热的设备。接触进行换热的设备。例如：冷水塔、气体例如：冷水塔、气体冷凝器等。冷凝器等。2、蓄热式换热器、蓄热式换热器第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类特点特点：借助于由固体构成的蓄
4、热借助于由固体构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低体，把热量从高温流体传递给低温流体，蓄热体与高温流体接触温流体，蓄热体与高温流体接触一定时间，接受和储蓄了一定热一定时间，接受和储蓄了一定热量，然后与低温流体接触一定时量，然后与低温流体接触一定时间，把热量释放给低温流体。蓄间，把热量释放给低温流体。蓄热式换热器有用在一段炉对流段热式换热器有用在一段炉对流段上的旋转换热器，回收烟气温度上的旋转换热器，回收烟气温度用于预热燃烧空气；还有阀门切用于预热燃烧空气；还有阀门切换式换热器等。换式换热器等。3、间壁式（表面式）换热器、间壁式（表面式）换热器第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类特点特点
5、：温度不同：温度不同的两种流体在被的两种流体在被壁面分开的空间壁面分开的空间里流动，通过壁里流动，通过壁面的导热和流体面的导热和流体在壁表面对流，在壁表面对流，两种流体之间进两种流体之间进行换热。表面式行换热。表面式换热器有管壳式、换热器有管壳式、套管式和其他型套管式和其他型式的热交换器。式的热交换器。4、中间载热体式换热器、中间载热体式换热器第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类特点特点：把两个表面式换热器由在其中循环的热载体把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体热交换器和连接起来的换热器，热载体在高温流体热交换器和低温流体之间循环，在高温流体换热器接受
6、热量，低温流体之间循环，在高温流体换热器接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。在低温流体换热器把热量释放给低温流体。第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类二、换热器按用途可分为：二、换热器按用途可分为：n加热器加热器把流体加热到必要的温度，但加热流把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。体没有发生相的变化。n预热器预热器预先加热流体，为后序操作提供标准预先加热流体，为后序操作提供标准的工艺参数。的工艺参数。n过热器过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。过热状态。n蒸发器蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，用于加热流体，达到沸
7、点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。使其流体蒸发，一般有相的变化。热管换热器聚四氟乙烯换热器石墨换热器其它型式换热器伞板式板壳式板翅式板式螺旋板式板面式换热器缠绕管式管壳式套管式蛇管式管式换热器间壁式换热器三、间壁式换热器的分类三、间壁式换热器的分类第一节第一节 换热设备的分类换热设备的分类换热设备的发展方向换热设备的发展方向强化传热强化传热高效紧凑高效紧凑降低流体阻力降低流体阻力提高换热效率提高换热效率防止流体防止流体诱导振动诱导振动设计原则设计原则满足化工工艺要求（工艺过程所要求满足化工工艺要求（工艺过程所要求的温度、压力、流量、传热量等）。的温度、压力、流量、传热量等）。流体流动阻
8、力小，压力降小，传热效率高。流体流动阻力小，压力降小，传热效率高。便于安装、操作和维修。便于安装、操作和维修。安全可靠，经济合理。安全可靠，经济合理。第二节第二节 换热设备的设计原则换热设备的设计原则一、管壳式换热器一、管壳式换热器第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点优点优点结构坚固，对压力和温度的适用范大。结构坚固，对压力和温度的适用范大。管内清洗方便，清洁流体宜走壳程。管内清洗方便，清洁流体宜走壳程。处理量大。处理量大。缺点缺点传热效率、结构紧凑性、单位换热面积传热效率、结构紧凑性、单位换热面积的金属耗量等不如新型换热器。的金属耗量等不如新型换热器。1 1
9、、固定管、固定管板式换热器板式换热器结构特点：结构特点：a a、管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上。、管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上。b b、管板与壳体的连接采用焊接形式。、管板与壳体的连接采用焊接形式。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点膨胀节结构膨胀节结构第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点换热管与管板的连接换热管与管板的连接强度胀强度胀强度焊强度焊胀焊并用胀焊并用强度胀强度胀+密封焊密封焊强度焊强度焊+贴胀贴胀强度焊强度焊+强度胀强度胀非均匀胀接非均匀胀接均匀胀接均匀胀接液压胀接液压胀接液袋胀接液袋胀接橡胶胀
10、接橡胶胀接爆炸胀接爆炸胀接机械滚机械滚珠胀接珠胀接固定管板式换热器的优缺点固定管板式换热器的优缺点缺点：缺点：（1）壳程不能用机械方法清洗，）壳程不能用机械方法清洗，应走清洁流体。应走清洁流体。（2）不设膨胀节时，管、壳程）不设膨胀节时，管、壳程 可能产生较大的温差应力。可能产生较大的温差应力。（3 3）固定管板式换热器适用于）固定管板式换热器适用于两种介质温差不大（一般两种介质温差不大（一般应低于应低于(30(30），或温差较大），或温差较大但壳程压力不高的条件。但壳程压力不高的条件。优点：优点：（1）结构简单紧凑，）结构简单紧凑，制造成本低。制造成本低。（2）与其它类型换热器）与其它类型换
11、热器相比，在相同壳体直径相比，在相同壳体直径下，排管数目最多。下，排管数目最多。（3）管内便于清洗。）管内便于清洗。（4）便于进行堵管）便于进行堵管和换管。和换管。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点2、浮头式换热器、浮头式换热器结构特点：结构特点：a a、一块管板与壳体固定，另一块管板可自由移动。、一块管板与壳体固定，另一块管板可自由移动。b b、管板与壳体的连接采用法兰连接形式。、管板与壳体的连接采用法兰连接形式。c c、浮头部分为可拆连接。、浮头部分为可拆连接。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点浮头结构浮头结构浮动管板
12、浮动管板钩圈钩圈浮头端盖浮头端盖第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点优点：优点：（1 1）壳体和管束热变形自由，不产生温差应力。）壳体和管束热变形自由，不产生温差应力。（2 2）管束可从壳体中抽出，便于管、壳程的检修和清洗。）管束可从壳体中抽出，便于管、壳程的检修和清洗。（3 3）便于进行堵管和换管。）便于进行堵管和换管。缺点：缺点：（1 1）结构复杂，造价高。）结构复杂，造价高。（2 2）为使一端管板浮动，需增加一个内浮头盖及相关连接件以）为使一端管板浮动，需增加一个内浮头盖及相关连接件以保证密封，操作时，如果内浮头盖连接处泄漏将无法发现，所保证密封，操作时
13、，如果内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。以应严格保证其密封性能。（3 3）为使浮头管板和管束检修时能够一起抽出，在管束外缘与）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壳壁之间形成宽度为161622mm22mm的环隙，这样不仅减少了排管数的环隙，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。目，而且增加了旁路流路，降低了换热器的热效率。浮头式换热器的优缺点浮头式换热器的优缺点第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点3 3、U U形管式换热器形管式换热器结构特点：结构特点：a a、换热管被弯成、换热
14、管被弯成U U形，换热管的两端固定在同一管板上。形，换热管的两端固定在同一管板上。b b、管板与壳体的连接采用法兰连接形式。、管板与壳体的连接采用法兰连接形式。c c、没有外头盖。、没有外头盖。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点优点：优点：（1）结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价低。）结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价低。（2）管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除温差应力。）管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除温差应力。（3）管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。）管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。缺点：缺点：（1）弯管必须保持一定曲率半径，管束
15、中央会存在较大的空隙，）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。流体易走短路，对传热不利。（2）管内不能用机械方法清洗，宜走清洁流体。）管内不能用机械方法清洗，宜走清洁流体。（3）管子泄漏损坏时，只有最外层管子可以更换，其他管子只）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。能堵死，会减小换热面积。（4）弯管的承压能力较差。）弯管的承压能力较差。（5）U形管的自振频率较同长度的直管低，在横向流中易激起形管的自振频率较同长度的直管低，在横向流中易激起振动。振动。U形管式换热器的优缺点形管式换热器的优缺点第二章第二章 常用换热设备
16、结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点4、填料函式换热器、填料函式换热器第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点优点：优点：（1 1）结构比浮头式换热器简单，壳体和管束热变形自由，不）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。产生热应力。（2 2）管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方便。）管束可从壳体中抽出，壳程的检修和清洗方便。缺点：缺点：填料函处形成动密封，壳程介质易泄漏，要求壳程介质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。温度和压力不能过高，且无毒、非易燃和易爆。填料函式换热器通常只
17、适用于低压和小直径场合。填料函式换热器通常只适用于低压和小直径场合。填料函式换热器的优缺点填料函式换热器的优缺点第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点第二章第二章 常用换热设备常用换热设备结构、性能和特点结构、性能和特点二、板式换热器板式换热器 板式换热器是一种高板式换热器是一种高效换热器，在工厂应用中效换热器，在工厂应用中有伞板换热器和平板换热有伞板换热器和平板换热器，化工装置中常用后一器，化工装置中常用后一种。种。板式换热器板式换热器的零部件组成的零部件组成第二章第二章 常用换热设备常用换热设备结构、性能和特点结构、性能和特点优点优点结构紧凑、体积小、重量轻
18、。结构紧凑、体积小、重量轻。流体湍动程度大，强化传热流体湍动程度大，强化传热效果好。效果好。便于清洗和维修。便于清洗和维修。板式换热器的优缺点板式换热器的优缺点缺点缺点密封周边长，易泄漏。密封周边长，易泄漏。承压能力低（承压能力低（P2MPaP2MPa）。）。流动阻力大，处理量小。流动阻力大，处理量小。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点三、空气冷却式换热器空气冷却式换热器 空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到
19、冷却或冷凝的设备，简称外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备，简称“空冷器空冷器”，也称，也称“空气冷却式换热器空气冷却式换热器”，也叫做翅片风，也叫做翅片风机。机。在化工企业，合成氨、合成甲醇、氯化物、聚氯乙烯在化工企业，合成氨、合成甲醇、氯化物、聚氯乙烯及单体聚乙烯等生产工艺过程都有采用空气冷却的实例。及单体聚乙烯等生产工艺过程都有采用空气冷却的实例。对于水接触能发生爆炸的介质，采用空气冷却方式是合适对于水接触能发生爆炸的介质，采用空气冷却方式是合适的。的。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点1 1、空气冷却式换热器的优点、空气冷却式换热器的优点（1
20、1）空气冷却器安装厂址不受水源、水质、取水等条件的限）空气冷却器安装厂址不受水源、水质、取水等条件的限制。制。（2 2）空气冷却器安装布置不受供排水设施具体要求的限制。）空气冷却器安装布置不受供排水设施具体要求的限制。（3 3）空气冷却器在生产运行过程中，空气冷却介质的许可温）空气冷却器在生产运行过程中，空气冷却介质的许可温升范围比水冷却介质大，同时不存在水垢与冷却水设备腐蚀管升范围比水冷却介质大，同时不存在水垢与冷却水设备腐蚀管壁的问题。壁的问题。（4 4）空气冷却器在设备维修方面，除需要定期观察和润滑操）空气冷却器在设备维修方面，除需要定期观察和润滑操作以外，不需要大拆大修，因此空气冷却器
21、比水冷却器操作周作以外，不需要大拆大修，因此空气冷却器比水冷却器操作周期长。期长。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点（5 5）空气冷却器在设备投资方面，由于所需供、排水设施的）空气冷却器在设备投资方面，由于所需供、排水设施的规模大大缩小。所以在一般操作条件下空冷比水冷便宜。规模大大缩小。所以在一般操作条件下空冷比水冷便宜。（6 6）空气冷却器在操作费用方面，在一般操作条件下，空冷）空气冷却器在操作费用方面，在一般操作条件下，空冷设备与水冷设备的（马达）功率大致相等。但空冷的操作时间设备与水冷设备的（马达）功率大致相等。但空冷的操作时间在在8585以上是在比设
22、计气温低以上是在比设计气温低1010左右的情况下进行的，因此，左右的情况下进行的，因此，一般认为空冷的实际功率消耗比水冷低，其操作费用平均为水一般认为空冷的实际功率消耗比水冷低，其操作费用平均为水冷的冷的5050。空冷的设备维修费用，约比水冷低。空冷的设备维修费用，约比水冷低l l2 2左右。左右。（7 7）空气冷却器在设备潜力方面上，与水冷相比，设备处理）空气冷却器在设备潜力方面上，与水冷相比，设备处理量有较大的提高余地。老厂扩建时可将水冷装置改换为空冷设量有较大的提高余地。老厂扩建时可将水冷装置改换为空冷设备，使用风扇或马达，即可在一定程度上提高设备处理量。备，使用风扇或马达，即可在一定程
23、度上提高设备处理量。空冷器的优点空冷器的优点第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点2 2、空气冷却式换热器的分类：、空气冷却式换热器的分类：n按冷却方式分：按冷却方式分：干式空冷器、湿式空冷器、干式空冷器、湿式空冷器、干干-湿联合湿联合空器和两侧喷淋联合空冷器。空器和两侧喷淋联合空冷器。n按管束布置形式分：按管束布置形式分：水平式空冷器、斜顶式空冷器、立水平式空冷器、斜顶式空冷器、立式空冷器和圆环式空冷器。式空冷器和圆环式空冷器。n按通风方式分：按通风方式分：自然通风式空冷器、鼓风式空冷器和引自然通风式空冷器、鼓风式空冷器和引风式空冷器。风式空冷器。第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点3 3、空气冷却式换热器的组成：、空气冷却式换热器的组成：空气冷却器基本结构图空气冷却器基本结构图管束管束风机风机百叶窗百叶窗构架构架喷淋系统喷淋系统附件附件第二章第二章 常用换热设备结构、性能和特点常用换热设备结构、性能和特点典型表面蒸发式空气冷却器结构图典型表面蒸发式空气冷却器结构图设备顶部的引设备顶部的引风式风机风式风机除雾收水系统除雾收水系统喷淋水分配器喷淋水分配器主换热管束主换热管束构架与水箱构架与水箱喷淋水输送管喷淋水输送管线与管道泵线与管道泵谢谢大家！
