CN103673691A

CN103673691A - 新型固定管板式换热器

Info

Publication number: CN103673691A
Application number: CN201310664322.1A
Authority: CN
Inventors: 姬玉林; 吴振; 刘一总; 许山; 谢宗仁
Original assignee: SHANDONG LANXING WASHING AND ANTI-CORROSION Co
Current assignee: SHANDONG LANXING WASHING AND ANTI-CORROSION Co
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-03-26

Abstract

新型固定管板式换热器，其管箱法兰与管板法兰相对端面通过梯形凹槽与梯形凸台密封配合；折流板呈D字型且残缺部分的径向长度为壳体内径的1/4至1/3，相邻两折流板之间的间距为0.25至0.4倍壳体内径；梯形凹槽式的密封能够有效避免管程介质渗漏，造成环境污染；折流板结构及间距的设置能够进一步增强壳程内流体介质的流速，增强流体的湍流程度，提高换热效果。此外，LX-03涂层结构的设置在提高耐腐蚀、耐冲刷性能，降低了由于维修和更换造成的经济损失的同时，还节约了资源。

Description

新型固定管板式换热器

技术领域

本发明涉及换热器，具体为一种新型固定管板式换热器，属于冷换设备的技术领域。

背景技术

固定管板式换热器由两端管板、传热管和壳体等构成。由于其结构简单，运用比较广泛。固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置传热管，传热管两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，壳体两端的管板直接和壳体焊接在一起。壳程的进出口接管直接焊在壳体上。管板外圆周和管箱的封头法兰用螺栓紧固。管程的进出口接管直接和管箱封头焊在一起，壳体内根据传热管的长度横向设置了若干块折流板。这种换热器管程还可以在管箱封头内横向设置多个分程隔板。

该种换热器存在的缺点是：在换热器管程和壳程中流过不同温度的流体，且壳程内流体温度在150℃左右，管程内流体温度在80℃左右时，易产生大的温差力，使管箱封头与管板法兰连接处产生管程流体的泄露，造成环境污染；目前，该种换热器的抗腐蚀性主要依靠材料本身，其不仅抗腐蚀效果有限，且该种防腐手段还存在焊接工艺复杂，制作比较难，且价格昂贵，不利于推广，此外，传热管腐蚀后会连同壳体一同报废，造成资源浪费。

发明内容

为了克服上述存在的泄露及抗腐蚀效果不佳的问题，本发明提供了一种新型固定管板式换热器，其管板与管箱的连接密封性能及管程、壳程的抗腐蚀性能均有极大改善。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：一种新型固定管板式换热器，包括壳体、传热管、管箱、折流板和膨胀节，折流板布置在壳体内，管箱通过管箱法兰与焊接在壳体两端的管板上的管板法兰相连接；在管箱法兰朝向管板法兰的一端面上设环状的梯形凹槽，在所述梯形凹槽内设有环状密封圈；与所述梯形凹槽相对应，在管板法兰上设环状的梯形凸台。

进一步，所述折流板为圆盘状结构切去一部分，而呈D字型且其残缺部分的径向长度为壳体内径的1/4至1/3，相邻两折流板之间的间距为0.25至0.4倍壳体内径。

进一步，在管程及壳程表面分别涂置LX-03防腐涂层。

进一步，在壳程表面涂置的LX-03防腐涂层包括两层底漆涂层和四层面漆涂层；在管程表面涂置的LX-03防腐涂层包括两层底漆涂层和三层面漆涂层。

进一步，在壳程表面涂置的LX-03防腐涂层的涂层的总厚度为150-250μm；在管程表面涂置的LX-03防腐涂层的总厚度大于150μm。

通过分别在管箱法兰与管板法兰的配合端面设置相互配合的梯形凹槽及梯形凸台，且在梯形凹槽内设置密封圈，增强了管箱法兰与管板法兰连接的密封效果，能够有效避免高温差下管程介质的渗漏，以及泄露造成的环境污染问题。对折流板结构及间距的设置能够进一步增强壳程内流体介质的流速，增强流体的湍流程度，提高换热效果。

LX-03涂料是以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐、导热颜料、填料、助剂及溶剂配置而成，树脂在高温下能够交联固化成膜。具有极强的附着力，且漆膜光亮、柔韧、致密、坚硬；具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能；具有优异的耐温、耐水、耐含有腐蚀性介质的工业用水等性能；具有良好的阻垢性和传热性；具有优良的耐热酸、强碱、有机溶剂等性能。

LX-03防腐涂层用于石化单位换热器防腐，通过采用环氧树脂和特定氨基树脂为基料的防腐涂层的管腔，可大大提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，有效地提高换热器的使用寿命，降低换热器的工业使用成本，显著降低了由于维修和更换等原因造成经济损失，提高生产效率，并降低由于换热器泄漏造成的环境污染等，具有良好的社会效益。

对管程及壳程的防腐涂层采取差异化结构，使得防腐涂层与对应介质性质相对应，既兼顾了成本问题，也使管程与壳程壳体的报废、更换同步，最大限度地实现资源的充分利用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为折流板的结构示意图；

图中：1壳体，11管板法兰，2传热管，3管箱，31管箱法兰，4折流板，5膨胀节，6梯形凹槽，7梯形凸台。

具体实施方式

为了便于说明、理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的一种新型固定管板式换热器，其包括壳体1、传热管2、管箱3、折流板4和膨胀节5。所述管箱3通过管箱法兰31与焊接在壳体1两端的管板上的管板法兰11相连接；在管箱法兰31朝向管板法兰11的一端面上设环状的梯形凹槽6，在所述梯形凹槽6内设有环状密封圈；与所述梯形凹槽6相对应，在管板法兰11上设环状的梯形凸台7。

所述折流板4布置在所述壳体1内，如图2所示，所述折流板4为圆盘状结构切去一部分，而呈D字型且其残缺部分的径向长度为壳体内径的1/4至1/3，且相邻两折流板4的残缺端上下方向上相间分布设置，即某一折流板4的残缺端向上，则与其相邻的折流板4的残缺端向下，依次类推。同时，相邻两折流板之间的间距为0.25至0.4倍壳体内径。对折流板4结构及间距的设置能够进一步增强壳程内流体介质的流速，增强流体的湍流程度，提高换热效果。

本发明所涉及的换热器壳程内介质的温度大于管程内介质，特别适合壳程内走高温油、气流体介质或高温酸、碱性溶液，管程内走循环冷却水的情况。所以为了增强防腐性能，在壳程表面涂置LX-03防腐涂层，该LX-03防腐涂层包括两层底漆涂层和四层面漆涂层，且该LX-03防腐涂层的涂层的总厚度为150-250μm；

在管程表面涂置LX-03防腐涂层，该LX-03防腐涂层包括两层底漆涂层和三层面漆涂层，且该LX-03防腐涂层的涂层的总厚度为大于150μm。

换热器的管程表面包括管箱3内表面（也包括其内设置的分程隔板的表面）、传热管2内表面、浮头7内表面等与管程介质接触的表面。换热器的壳程表面包括换热器的壳体2内表面、传热管3外表面、折流板4外表面等与壳程介质接触的表面。

管程表面包括管箱3内表面（还包括其内设置的分程隔板的表面）、传热管2内表面等与管程介质接触的表面；壳程表面包括换热器的壳体1内表面、传热管2外表面、折流板4外表面等与壳程介质接触的表面。

LX-03防腐涂料为现有涂料品种，其主要成分（按质量百分数）为：环氧树脂：40.6％；丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂：15.5％；铁红：13.5％；三氧化二铬：6.3％；滑石粉：5.6％；铝粉：15％；氧化锌：3.5％；混合溶剂：4％等。即是以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐、导热颜料、填料、助剂及溶剂配置而成，树脂在高温下能够交联固化成膜。该涂料的特点包括：

（1）具有极强的附着力，且漆膜光亮、柔韧、致密、坚硬；

（2）具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能；

（3）具有优异的耐温、耐水、耐含有腐蚀性介质的工业用水等性能；

（4）具有良好的阻垢性和传热性；

(5)具有优良的耐热酸、强碱、有机溶剂等性能。

LX-03防腐涂层具有优良的耐水性，在较高温度（150℃）下使用，耐海水、咸水、半咸水、工业循环用水等，完全符合换热器的特殊要求；具有耐腐蚀性介质及工业用水性能及良好的阻垢性能和导热性。能防止循环冷却水中CaCO₃的硬化，不易结成坚硬物挂在管壁上，使杂质、氧化层顺流而过；该涂层的漆膜坚硬光滑，不易吸附滞留物与水垢，少量附着物水冲即掉，使用时间长达十几年之久，且在使用运行期内，涂层管传热系数明显高于无涂层管，提高了总的换热效果。

LX-03防腐涂层还对弱酸和碱性介质，有很好的防腐阻垢效果。因为LX-03涂料是以耐酸、碱腐蚀的环氧树脂和一定醚化度的氨基树脂为基料又增加了防锈、防腐颜料而形成的涂料，在150℃以下使用比较可靠。

此外，LX-03防腐涂层还具有牢固的附着性，由于组成LX-03涂料的成分及在喷涂过程中，经过严格的除锈、固化、烘干等程序，使LX-03涂料与碳钢金属表面形成牢固的粘结力，致使在温度、压力、流量不断变化的情况下不会被冲刷掉，起到保护膜的作用，并隔离水、蒸汽、H_＋、NH₃、HCN、CL等与金属表面接触起化学反应，延长使用寿命。

为清楚表示其化学性能及物理性能，下面列表进行说明：

表一化学耐蚀性能表

表二物理机械性能表

序号项目	底漆	面漆
			1颜色	浅铁红色	铬绿色
2粘度（s）涂－4粘度计	40～60	40～60
			3细度（μm）	≤60	≤40
4附着力（级）	1	1
			5弯曲性（mm）	2	2
6耐冲击强度（j）	4.9	4.9
			7表干时间(h)(指触法)	<3	<3
8硬度（玻璃硬度为1）	>0.75	>0.75
			9固化方法	160℃,1小时	200℃,1小时
10吸水率(%)	0.35	0.34
			11耐热性(200℃,24小时)	附着力1级,无裂	附着力1级,无裂
12耐湿性(144h)	1级	1级
			13耐温变(-180～+200℃)	8个周期无变化	8个周期无变化
14导热系数(kcal/m2·℃·h)	0.9	0.42
			15污垢热阻(m2·℃·h/kcal)		1.66--2.8×10-4

LX-03涂层主要用于防止海水、咸水、半咸水、淡水，弱酸性介质和碱性介质的腐蚀及结垢。适用于石油炼制、石油化工、有机合成、化肥、氯碱、制药、盐化、冶金、发电、食品、印染工业的换热器设备的防腐及阻垢。适用介质中的长期工作温度≤150℃。

涂层施工要求：

①涂装环境：温度15－35℃，相对湿度小于85％，无粉尘；

②工件状况：被涂表面应无裂纹，无焊疤、无毛刺、无尖角、冷换设备花板与管束须采用焊接固定，焊口应平整，管道须采用法兰连接；

③表面处理：被涂工件必须进行严格的除油，除锈处理，达到表面无油污（用挂水法检验，符合日本JISZ0305－1980标准规定）喷砂除锈等应符合瑞典标准SIS05－5900－1967，SA2级以上，酸洗除锈等级应符合前西德标准DING55928Be级规定；

④涂装方法：可采用喷涂、淋涂、浸涂、灌注、滚涂等方法，也可采用静电喷涂；传热管2内宜采用灌涂法；传热管2外宜采用淋涂或喷涂法；管板、管箱3、壳体1表面宜采用刷涂或喷涂法；

⑤涂层结构：底漆两遍，面漆四遍，涂层总厚度控制在200±50μm；

⑥固化方法：经充分表干后，送入远红外炉内进行固化处理，固化温度160±5℃，最终涂层固化温度200±5℃；

⑦涂层质量指标：外观，铬绿色，表面光滑，无滴坠，无气泡，无异物。厚度，200±50μm；

孔隙，参照美国标准进行检验，采用电火花检测时，严禁超电压，技术指标按下述规定：电压1000V，火花发生量不大于10个∕m²。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims

1.一种新型固定管板式换热器，包括壳体、传热管、管箱、折流板和膨胀节，折流板布置在壳体内，管箱通过管箱法兰与焊接在壳体两端的管板上的管板法兰相连接，其特征是：在管箱法兰朝向管板法兰的一端面上设环状的梯形凹槽，在所述梯形凹槽内设有环状密封圈；与所述梯形凹槽相对应，在管板法兰上设环状的梯形凸台。

2.根据权利要求1所述的新型固定管板式换热器，其特征是：所述折流板为圆盘状结构切去一部分，而呈D字型且其残缺部分的径向长度为壳体内径的1/4至1/3，相邻两折流板之间的间距为0.25至0.4倍壳体内径。

3.根据权利要求1或2所述的新型固定管板式换热器，其特征是：在管程及壳程表面分别涂置LX-03防腐涂层。

4.根据权利要求3所述的新型固定管板式换热器，其特征是：在壳程表面涂置的LX-03防腐涂层包括两层底漆涂层和四层面漆涂层；在管程表面涂置的LX-03防腐涂层包括两层底漆涂层和三层面漆涂层。

5.根据权利要求4所述的新型固定管板式换热器，其特征是：在壳程表面涂置的LX-03防腐涂层的涂层的总厚度为150-250μm；在管程表面涂置的LX-03防腐涂层的总厚度大于150μm。