【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，列管式換熱器可分為以下幾種主要類型：1）列管式換熱器 管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。2） 浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動(dòng)，完全消除了熱應(yīng)力。且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。3）列管式換熱器 每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，但管程不易清洗?；どa(chǎn)中強(qiáng)腐蝕性流體的換熱，需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金屬材料制作管殼式換熱器。這類換熱器的換熱性能較差，只用于壓力低、振動(dòng)小、溫度較低的場(chǎng)合。進(jìn)行換熱的冷熱兩流體，按以下原則選擇流道：①不潔凈和易結(jié)垢流體宜走管程，因管內(nèi)清洗較方便；②腐蝕性流體宜走管程，以免管束與殼體同時(shí)受腐蝕；③壓力高的流體宜走管程，以免殼體承受壓力；④飽和蒸汽宜走殼程，因蒸汽冷凝傳熱分系數(shù)與流速無關(guān),且冷凝液容易排出；⑤若兩流體溫度差較大,選用固定管板式換熱器時(shí)，宜使傳熱分系數(shù)大的流體走殼程，以減小熱應(yīng)力。 當(dāng)管壁兩側(cè)傳熱分系數(shù)相差很大時(shí)（如粘度小的液體與氣體間的換熱），應(yīng)設(shè)法減小傳熱分系數(shù)低的一側(cè)的熱阻。如果管外傳熱分系數(shù)小，可采用外螺紋管（低翅片管），以增大管外一側(cè)的傳熱面積和流體湍動(dòng)，減小熱阻。如果管內(nèi)傳熱分系數(shù)小，可在管內(nèi)設(shè)置麻花鐵，螺旋圈等添加物，以增強(qiáng)管內(nèi)擾動(dòng)，強(qiáng)化換熱，當(dāng)然這時(shí)流體的流動(dòng)阻力也將增大。（三）列管式換熱器結(jié)垢的原因及結(jié)垢的影響幾年來, 公司所用大部分換熱器存在上述因結(jié)垢而影響使用效果的問題, 由此而造成了一系的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年由于換熱器結(jié)垢而造成的損失高達(dá)100億元以上。因此換熱器的結(jié)垢防治是急需解決的問題。換熱器運(yùn)行質(zhì)量的好壞和時(shí)間長(zhǎng)短, 與日常維護(hù)、清洗保養(yǎng)是否及時(shí)、合適有非常密切的關(guān)系。對(duì)于容易結(jié)垢的流體, 可在規(guī)定的時(shí)間采用合適的方式進(jìn)行除垢。最近幾年, 我們?yōu)榱饲逑磽Q熱器污垢, 先后試用了幾種常用的清洗結(jié)垢的方法, 確定了在各種場(chǎng)合較為合適的清洗方法。下面從換熱器結(jié)垢產(chǎn)生原因、類型和影響因素及幾種清洗方法的比較進(jìn)行歸納。因?yàn)閾Q熱器大多是以水為載熱體的換熱系統(tǒng), 由于某些鹽類在溫度升高時(shí)從水中結(jié)晶析出, 附著于換熱管表面, 形成水垢。在冷卻水中加入聚磷酸鹽類緩沖劑, 當(dāng)水的pH 值較高時(shí), 也可導(dǎo)致水垢析出。初期形成的水垢比較松軟, 但隨著垢層的生成, 傳熱條件惡化, 水垢中的結(jié)晶水逐漸失去, 垢層即變硬, 并牢固地附著于換熱管表面上。此外, 如同水垢一樣, 當(dāng)換熱器的工作條件適合溶液析出晶體時(shí), 換熱管表面上即可積附由物料結(jié)晶形成的垢層。 當(dāng)流體所含的機(jī)械雜質(zhì)有機(jī)物較多、而流體的流速又較小時(shí), 部分機(jī)械雜質(zhì)或有機(jī)物也會(huì)在換熱器內(nèi)沉積, 形成疏松、多孔或膠狀污垢。對(duì)于常用的換熱器而言, 根據(jù)結(jié)垢機(jī)理,我們一般將結(jié)垢分為以下幾類:: 如水冷卻系統(tǒng)中, 由于水中過飽和的鈣、鎂鹽類由于溫度、pH 值等變化而從水中結(jié)晶沉積在換熱器表面, 而形成了水垢。: 流體中懸浮的固體顆粒在換熱面上的積聚。: 由于化學(xué)反應(yīng)而造成的固體沉積。: 換熱介質(zhì)腐蝕換熱面, 產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物沉積于受熱面上而形成污垢。: 對(duì)于常用的冷卻水系統(tǒng)來講, 工業(yè)水中往往含有微生物及其所需的營(yíng)養(yǎng), 這些微生物群體繁殖, 其群體及其排泄物同泥漿等在換熱表面形成生物垢。: 在過冷的換熱面上, 純液體或多組分溶液的高溶解組分凝固沉積。以上的分類只是表明了某個(gè)過程對(duì)形成該類污垢是一個(gè)主要過程, 結(jié)垢往往是多種過程的共同作用結(jié)果。因此換熱面上的實(shí)際污垢, 常常是多種污垢混合在一起的。2．結(jié)垢影響因素影響結(jié)垢的因素有很多, 流體速度、流體流動(dòng)狀態(tài)、流體組分的組成和含量以及換熱器的結(jié)構(gòu)等都對(duì)污垢的形成有一定的影響, 從應(yīng)用角度考慮,我們只有找出主要因素才能使結(jié)垢問題得到有效解決。對(duì)于特定流體而言, 影響換熱器結(jié)垢的主要因素有以下幾個(gè)方面:: 在換熱器中, 流速對(duì)污垢的影響應(yīng)該同時(shí)考慮其對(duì)污垢沉積和污垢剝蝕的影響, 對(duì)于各類污垢, 由于流速增大引起剝蝕率的增大較污垢沉積的速率更為顯著, 所以污垢增長(zhǎng)率隨著流速的增大而減小。但是在換熱器的實(shí)際運(yùn)行中, 流速的增加將增大能耗, 所以, 流速也不是越高越好, 應(yīng)就能耗和污垢兩個(gè)方面來綜合考慮。: 溫度對(duì)于化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢和鹽類析晶結(jié)垢有著重要的作用, 流體溫度的增加一般會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度和結(jié)晶速度的增大, 從而對(duì)污垢的沉積量產(chǎn)生影響, 導(dǎo)致污垢增長(zhǎng)率升高。: 對(duì)于常用的碳鋼、不銹鋼而言, 只是通過腐蝕產(chǎn)物的沉積而影響結(jié)垢。 而如果采用耐蝕性能良好的石墨或陶瓷等非金屬材料, 則不易發(fā)生結(jié)垢。換熱面材料的表面質(zhì)量會(huì)影響污垢的形成和沉積, 表面粗糙度越大, 越有利于污垢的形成和沉積。（四）列管式換熱器除垢措施目前國(guó)內(nèi)外清洗切換冷卻器的方法主要有以下三種：1. 機(jī)械清洗 1）噴射清洗：噴射清洗是一種強(qiáng)力清洗法，它是利 用噴射設(shè)備將介質(zhì)以極高的沖擊力噴入換熱器的管側(cè)和殼側(cè)，起到除垢的目的。常用的介質(zhì)是水、蒸汽或石英砂。對(duì)于僅僅依靠沖擊力是不能去除而必須依靠熱量才能使污垢松動(dòng)，蒸汽噴射清洗是非常好的方法。 2）管內(nèi)插入物清洗：這種方法只能除去管子里面的污垢，它依靠插入物在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。與管子內(nèi)表面接觸，達(dá)到去除污垢的效果。插入物的型式多種多樣，可以是在撓性軸的端部裝上刮刀或鉆頭．也可以使用鋼絲刷子來清洗較低硬度的污垢。對(duì)于換熱器管內(nèi)污垢，以上兩種換熱器清洗方法，采用管內(nèi)插入物清洗效果比直接噴射清洗效果明顯，但插入物清洗勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大。將兩種方法結(jié)合使用，在用插入物清洗同時(shí)用高壓水噴射，效果大大提高。其優(yōu)點(diǎn)是見效快、易操作、而且可降低清洗強(qiáng)度。但缺點(diǎn)是清洗設(shè)備需裝拆，易對(duì)設(shè)備造成機(jī)械損傷。 2. 化學(xué)清洗在流體中加入除垢劑、酸、堿、酶等，以減少污垢與換熱面的結(jié)合力，使其從受熱面上脫離，這種方法就稱為化學(xué)清洗法。化學(xué)清洗可以在現(xiàn)場(chǎng)完成，清洗強(qiáng)度較低；但清洗更完全，可以清洗機(jī)械清洗所能到達(dá)的地方，并可避免機(jī)械清洗對(duì)換熱面造成一定的機(jī)械損傷；而且化學(xué)清洗可以不用拆開設(shè)備，對(duì)于不能拆開的管殼式換熱設(shè)備具有機(jī)械清洗所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于換熱器殼側(cè)清洗，經(jīng)常采用化學(xué)清洗和噴射清洗。兩者各有千秋。應(yīng)該說清洗效果，化學(xué)清洗優(yōu)于噴射清洗。但化學(xué)清洗的過程中，應(yīng)根據(jù)污垢的特性，合理地選擇緩蝕劑、清洗主劑和助劑，控制適宜的速度和溫度；同時(shí)應(yīng)做好清洗廢液的處理排放工作，避免對(duì)環(huán)境造成影響；而且化學(xué)清洗現(xiàn)場(chǎng)配制清洗劑較為費(fèi)時(shí)，對(duì)清洗后設(shè)備酸度控制要求較高。噴射清洗操作較為簡(jiǎn)便，但效果明顯。因此我們對(duì)于換熱器殼側(cè)清洗，在不同場(chǎng)合采用不同的清洗方法。對(duì)設(shè)備酸度要求不高或結(jié)垢較為嚴(yán)重的場(chǎng)合，采用化學(xué)清洗除垢。反之，則較多采用噴射清洗除垢。 3. 超聲波除垢除了上述幾種常用的清洗方法，現(xiàn)在出現(xiàn)了新的換熱器清洗技術(shù)——超聲波除垢。它利用超聲波的空化效應(yīng)、活化效應(yīng)、剪切效應(yīng)和抑制效應(yīng)除垢，超聲波除垢技術(shù)在石油化工、制糖等一些行業(yè)得到了運(yùn)用，并取得了很好的效果。這項(xiàng)新技術(shù)目前還有很多空白領(lǐng)域需要研究。超聲波除垢技術(shù)的關(guān)鍵是針對(duì)不同物料、不同裝配類型和傳熱面積的大小，選擇合適的超聲波功率和頻率大小。二、順酐裝置列管式換熱器問題分析（一）順酐流程簡(jiǎn)介1．工藝原理這部分的作用是將原料正丁烷進(jìn)行蒸發(fā)汽化并與空氣按一定比例均勻混合，混合氣體在反應(yīng)器的管程內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，生成順酐氣體。高溫的反應(yīng)生成氣體，即富含順酐的氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)入到回收部分的吸收塔內(nèi)。正丁烷氧化反應(yīng)放出的熱量大部分被反應(yīng)器殼程循環(huán)的熔鹽移出，并與鍋爐水進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生蒸汽以回收熱量。其余的反應(yīng)放熱由反應(yīng)生成氣經(jīng)氣體冷卻器及切換冷卻器與其殼程循環(huán)的鍋爐水進(jìn)行熱交換也用于產(chǎn)生蒸汽、回收熱量。正丁烷氧化反應(yīng)是氣固相催化氧化反應(yīng)，催化劑是VPO（釩磷氧化物）系列催化劑，本裝置采用的是HUNTSMAN公司的Mars V催化劑。正丁烷氧化反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)溫度高、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低、副反應(yīng)多、需要補(bǔ)充助催化劑、反應(yīng)放熱量較大。反應(yīng)方程式如下：由HUNTSMAN公司提供的總反應(yīng)式：當(dāng)正丁烷原料（純度≥97%）%進(jìn)料濃度（占進(jìn)料混合氣的比率）通過反應(yīng)器時(shí)，大約有85%的正丁烷