CN201740432U

CN201740432U - 镍磷镀膜换热器

Info

Publication number: CN201740432U
Application number: CN201020293662XU
Authority: CN
Inventors: 钱海
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Catalyst Co Beijing Aoda Branch
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Catalyst Co; Sinopec Catalyst Co Beijing Aoda Branch
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2020-08-17

Abstract

本实用新型涉及一种立式固定管板式换热器，其包括壳体、管束、管板、上下封头和折流板，所述管束包括多根换热管，所述管板上具有对应于所述多根换热管的管孔，所述换热器的特征在于：所述管孔设计为具有双槽，所述多根换热管与对应管孔以胀接配合方式连接，并且对所述管板上所述管孔与所述换热管的接合处进行封焊；和所述换热器仅在所述多根换热管内壁、管板的封焊侧和上下封头内表面上具有镍磷镀层。

Description

镍磷镀膜换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，更具体地说，涉及一种在NaOH酸气吸收工艺中尾气吸收系统中使用的防腐蚀Ni-P镀膜换热器。

背景技术

过去在NaOH酸气吸收装置中使用的冷却器一般为浸渍石墨换热器。然而，尾气中含有的大量高温有机溶剂和反应产生的络合物对于石墨换热器本身有很严重的溶蚀特性，从而导致石墨换热器的使用寿命较短，甚至最长不超过三个月。因此，迫切需要一种既能耐酸碱又能耐有机溶剂溶蚀、同时还能保证换热系数的低成本换热设备。

近年来，有报道称Ni-P化学镀具有耐所有溶剂性及良好的换热性能，例如，其耐酸碱性能的如下。

因此，人们提出可使用Ni-P化学镀换热器来替代石墨换热器，以满足生产的要求。例如，中国实用新型专利01201256.4披露了一种具有化学镀镍磷合金层的管材，其在常规的金属管材的内外表面上皆镀上一层厚度为15-35μm、磷含量为6-12重量％的化学镀镍磷合金层。该管材可用于热电厂的凝汽器中，具有一定的防腐蚀效果。然而，该管材中的磷含量相对低，因此在强腐蚀性条件下其抗蚀性能可能不足。中国实用新型专利02214500.1则公开了一种镍磷合金表面改性换热器，其中在传统的汽-水管式换热器的换热管表面镀上一层镍磷合金；然而，在该换热器中，换热管穿入管板用于胀接和焊接的部分仍保持原始表面，因此在强腐蚀性环境中，无涂层部分往往容易受到腐蚀从而导致横纵孔互穿现象或泄漏现象。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够有效地耐酸碱和耐有机溶剂溶蚀、同时保证换热系数的低成本换热设备。该换热设备能适应NaOH酸气吸收工艺中的特殊环境，即，能耐受因含有大量有机物的高温酸性废气在循环吸收的过程中使得中和液形成酸碱交替的现象从而易产生冷却器严重腐蚀现象的强腐蚀性环境。

本实用新型所采用的技术方案是：一种立式固定管板式换热器，其包括壳体、管束、管板、上下封头和折流板，所述管束包括多根换热管，所述管板上具有对应于所述多根换热管的管孔，其中所述管孔设计为具有双槽，所述多根换热管与对应管孔以胀接配合方式连接，并且对所述管板上所述管孔与所述换热管的接合处进行封焊；所述换热器仅在所述多根换热管内壁、管板的封焊侧和上下封头内表面上具有镍磷镀层。

其中，所述固定管板式换热器可为碳钢换热器。所述镍磷镀层中的磷含量为13-15重量％，且其厚度可为50-70μm。其中，只要满足上述厚度范围，所述镍磷镀层在不同位置处的厚度可相同或不同，例如，上封头内表面、下封头内表面、以及换热管内壁及管板封焊侧的镀层厚度可相同或不同。

具有上述结构特点的本实用新型的立式固定管板式换热器，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型仅对与腐蚀性物料接触的部分进行镍磷化学镀，从而降低了生产成本；

(2)根据NaOH酸气吸收工艺的特点，合理设置镀层厚度，针对冲刷腐蚀、应力腐蚀和均匀腐蚀等不同腐蚀情况进行区别处理，并分别保证镀层厚度在50-70μm，避免了不必要的浪费；

(3)根据实际情况，在镍磷化学镀层中相应提高了磷的含量，从而提高其防腐蚀性能；

(4)在管板与管束接合处，采用胀接+焊接双重密封设置，从而进一步确保了换热器内部的密封性能。

附图说明

图1显示了如本实用新型所述的立式固定管板式换热器的一个实施方式的示意图，其中的附图标记1表示换热器的上封头，2表示上管板，3为管束中的换热管，4是壳体，5为循环水进口，6为下管板，7为下封头，8为中和液进口，9为循环水出口，10为中和液出口。

图2是显示了如图1所示的本发明的立式固定管板式换热器中的管板与管束的胀接+焊接双重密封接合方式的局部放大图，其中的附图标记21代表胀-焊双重密封的接合处。

图3是显示了如图1所示的本发明的例示固定管板式换热器中的镀层厚度分布的示意图，其中的附图标记31表示换热器的上封头内表面，32表示换热管内壁及两管板的封焊侧，且33表示换热器的下封头表面。

具体实施方式

下面参考附图，进一步描述本实用新型。图1显示了一种立式固定管板式换热器，其包括壳体、管束、管板、上下封头和折流板，其中，所述管束包括多根换热管，所述管板上具有对应于所述多根换热管的管孔。如图1所示，其中如图2所示，本实用新型的换热器中的管孔设计为具有双槽，所述多根换热管与对应管孔如附图标记21所示般以胀接配合方式连接，并且对所述管板上所述管孔与所述换热管的接合处进行封焊。而且，所述换热器仅在所述多根换热管内壁、管板的封焊侧和上下封头内表面上具有镍磷镀层。

该换热器为碳钢换热器，其中管程材质选用20#，其他部分材质为Q235B。在该换热器中，主要对其中的物料流经部分(包括换热管内侧、上下封头内表面和管板封焊处)进行镍磷化学镀处理以保证其防腐性能。其中，管孔采用双槽设计，以利用强度胀保证列管外壁与管孔两道槽的密封性，并对其密封性进行强度试验，管口封焊仅为了镀层表面平整，减少缝隙和棱角等缺陷的目的，不是主密封作用。由于换热器管程内液体温度变化较大，胀接密封可以缓解温度差造成的热应力影响，保证换热器良好的密封性。

在本实用新型的换热器中，使用了高磷镀层。具体的说，目前化学镀镀层含磷量可分为低磷(0.5-6％)、中磷(6-9％)和高磷(9-14％)三种，通过实验表明高磷镀层具有优异的耐腐蚀性能。从NaOH酸气吸收工艺中酸、碱交替的实际运行环境出发，设计人在本实用新型的换热器中选用高磷涂层以确保防腐蚀性能。化学镀镀层的Ni、P含量主要控制于化学镀镀液中的主要成份NiSO46H2O(硫酸镍)和NaH2PO2H2O(次磷酸钠)，高磷化学镀主要控制因素包含温度、PH值、成份含量等因素，才能形成高磷、镀速适中、耐腐蚀性能优异的稳定镀层。

本实用新型的高磷镀层是在酸性体系的镀液中获得的，为保证施镀过程的稳定性，设计人通过大量深入的研究，得出施镀最佳温度应控制在87℃-92℃之间，最终温度88℃。当pH值在4-5之间时，pH越高镀速越快。经研究，将pH值控制在4.2左右时最佳。镀液中NiSO₄·7H₂O投入量为23g/L，NaH₂PO₂·H₂O投入量为5 21g/L，将最终磷含量控制为13.2重量％左右。

另外，参考图3，在本实用新型的换热器中，镀层主要存在于以下若干处：上封头内表面31、下封头内表面33、以及换热管内壁和两管板封焊侧32。其中，根据具体的腐蚀情况，各处镀层的厚度一一设置如下：上封头内表面仅存在均匀腐蚀问题，因此镀层厚度为50μm；下封头内表面存在均匀腐蚀及冲刷腐蚀问题，因此镀层厚度为70μm；而换热管内壁及两管板封焊侧匀腐蚀问题并冲刷腐蚀严重，因此镀层厚度为70μm。具有这样合理设置的镀层厚度的本发明的换热器显示了良好的耐腐蚀性能，同时降低了生产成本和避免了不必要的浪费。

图1所示的换热器，较原石墨换热器寿命延长了进9倍，使用效果良好。

上述具体实施方式仅是本实用新型的一个优选实施方式，而不表示对本实用新型内容的任何限制。本领域技术人员在不背离本实用新型的原理的前提下，可以在结构上做出各种各样的变化或修改。因此本实用新型的保护范围仅受所附权利要求的限制。

Claims

1.一种立式固定管板式换热器，其包括壳体、管束、管板、上下封头和折流板，所述管束包括多根换热管，所述管板上具有对应于所述多根换热管的管孔，所述换热器的特征在于：

所述管孔设计为具有双槽，所述多根换热管与对应管孔以胀接配合方式连接，并且对所述管板上所述管孔与所述换热管的接合处进行封焊；和

所述换热器仅在所述多根换热管内壁、管板的封焊侧和上下封头内表面上具有镍磷镀层。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征是：所述换热器为碳钢换热器。

3.如权利要求1或2所述的换热器，其特征是：所述镍磷镀层中的磷含量为13-15重量％。

4.如权利要求1或2所述的换热器，其特征是：所述镍磷镀层的厚度为50-70μm。

5.如权利要求4所述的换热器，其特征是：所述镍磷镀层在不同位置处具有不同厚度。

6.如权利要求5所述的换热器，其特征是：所述上封头内表面的镀层厚度为50μm，所述下封头内表面的镀层厚度为70μm，且所述换热管内壁及所述管板封焊侧的镀层厚度为70μm。