螺旋闆式換熱器

螺旋闆式換熱器是一種新型換熱器，傳熱效率好，運行穩定性高，可多台共同工作。螺旋闆式換熱器是一種高效換熱器設備,适用汽－汽、汽－液、液－液，對液傳熱。

它适用于化學、石油、溶劑、醫藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業。按 結構形式可分爲 不可拆式（Ⅰ型）螺旋闆式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋 闆式換熱器。現行标準爲JB/T4751-2003《螺旋闆式換熱器》。

結構性能

1、本設備由兩張卷制而成，形成了兩個均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質可進行全逆流流動，大大增強了換熱效果，即使兩種小溫差介質，也能達到理想的換熱效果。

螺旋闆式換熱器

2、在殼體上的接管采用切向結構，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均勻的，液體在設備内流動沒有大的轉向，總的阻力小，因而可提高設計流速使之具備較高的傳熱能力。

3、I型不可拆式螺旋闆式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性。

結構原理圖

4、II型可拆式螺旋闆換熱器結構原理與不可拆式換熱器基本相同，但其中一個通道可拆開清洗，特别适用有粘性、有沉澱液體的熱交換。

5、III型可拆式螺旋闆換熱器結構原理與不可拆式換熱器基本相同，但其兩個通道可拆開清洗，适用範圍較廣。

基本參數

1.螺旋闆式換熱器的公稱壓力PN規定爲0.6，1，1.6、2.5Mpa（即原6、10、16、25kg/cm）（系指單通道的最大工作壓力）試驗壓力爲工作壓力的1.25倍。

2.螺旋闆式換熱器與介質接觸部分的材質，碳素鋼爲Q235A、Q235B、不鏽鋼酸港爲SUS321、SUS304、3161。其它材質可根據用戶要求選定。

3.允許工作溫度：碳素鋼的t=0-+350℃。不鏽鋼酸鋼的t=-40-500℃。升溫降壓範圍按壓力容器的有關規定，選用本設備時，應通過恰當的工藝計算，使設備通道内的流體達到湍流狀态。（一般液體流速1m/Sec氣體流速10m/Sec）.設備可卧放或立放，但用于蒸氣冷凝時隻能立放；用于燒堿行業必須進行整體熱處理，以消除應力。

4.選用設備時，應通過适當的工藝計算，使設備通道内的液體達到湍流狀态（一般液體速度≥0.5m/s；氣體≥10m/s）。

5.設備可卧放或立放，但用于蒸汽冷凝時隻能立放。

6. 用于燒堿行業必須進行整體熱處理，以消除應力。

7.當通道兩側流量值差較大時，可采用不等間距通道來優化工藝設計。

防堵塞原理

螺旋闆式換熱器與一般列管式換熱器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小貝殼等懸浮顆粒雜質不易在螺旋通道内沉積，主要體現在：

1.因爲它是單通道雜質在通道内的沉積一形成周轉的流還就會提高至把它沖掉；

2.因爲螺旋通道内沒有死角，雜質容易被沖出。

特點

1、傳熱效率高（性能好）

一般認爲螺旋闆式換熱器的傳熱效率爲列管式換熱器的1-3倍。等截面單通道不存在流動死區，定距柱及螺旋通道對流動的擾動降低了流體的臨界雷諾數，水水換熱時螺旋闆式換熱器的傳熱系數最大可達3000W/（㎡.K）。

2、有效回收低溫熱能

螺旋闆式換熱器由兩張卷制而成，進行餘熱回收，充分利用低溫熱能。

3、運行可靠性強

不可拆式螺旋闆式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性，保證兩種工作介質不混合。

4、阻力小

在殼體上的接管采用切向結構。比較低的壓力損失，處理大容量蒸汽或氣體；有自清刷能力，因其介質呈螺旋型流動，污垢不易沉積；清洗容易，可用蒸汽或堿液沖洗，簡單易行，适合安裝清洗裝置；介質走單通道，允許流速比其他換熱器高。

5、可多台組合使用

單台設備不能滿足使用要求時，可以多台組合使用，但組合時必須符合下列規定：并聯組合、串聯組合、設備和通道間距相同。混合組合：一個通道并聯，一個通道串聯。

使用說明

1、 設備安裝，應請熟悉該系統工藝的工程技術人員指導，按照本說明書和産品質量證明書及其系統工藝特點，确定安裝工藝方案。在安裝中，應考慮盡量利用管道的走向吸收熱膨脹，并且安裝要水平、對正，不能産生附加應力，以免對設備造成不利影響。管道聯接應使兩流程完全逆流狀态，以提高傳熱效果。

2、 安裝之前應清洗管道系統，不得有泥砂、雜物等存留其中；檢查換熱器在運輸中是否損壞，是否有大雜物落入管口中。

3、設備安裝完畢，設備與系統應進行水壓試驗。

4、水壓試驗完畢，應對設備進行保溫。

5、循環必須軟化或加藥處理。（按低壓鍋爐水質标準GB1576-96），由于水處理不當造成結垢，可用化學清洗除垢。

故障處理

在生産過程中，由于螺旋管闆式換熱器的管闆受水分沖刷、氣蝕和微量化學介質的腐蝕，管闆焊縫處經常出現滲漏，導緻水和化工材料出現混合，生産工藝溫度難以控制，緻使生成其它産品，嚴重影響産品質量，降低産品等級。冷凝器管闆焊縫滲漏後，企業通常利用傳統補焊的方法進行修複，管闆内部易産生内應力，且難以消除，緻使其它換熱器出現滲漏，企業通過打壓，檢驗設備修複情況，反複補焊、實驗，2～4人需要幾天時間才能修複完成，使用幾個月後管闆焊縫再次出現腐蝕，給企業帶來人力、物力、财力的浪費，生産成本的增加。通過福世藍高分子複合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新換熱器的保護，這樣不僅有效治理了新換熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用後化學物質腐蝕換熱器金屬表面和焊接點，在以後的定期維修時，也可以塗抹福世藍高分子複合材料來保護裸露的金屬；即使使用後出現了滲漏現象，也可以通過福世藍技術及時修複，避免了長時間的堆焊維修影響生産。正是由于此種精細化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現的概率大大降低，不僅降低了換熱器的設備采購成本，更保證了産品質量、生産時間，提高了産品競争力。

洩漏處理

螺旋闆式換熱器是由兩個封閉且獨立的螺旋通道構成,通道内出現了串漏則對于串漏點的确定比較困難。爲了準确的查出漏點,采用了鑽孔的方法。鑽孔時,鑽孔位置應定在換熱器一端的同一個螺旋通道上,且爲十字交叉形排列,在鑽孔時還應盡量保證不讓鐵屑掉進換熱器内,以使其通道暢通。

灌水打壓查漏

從未鑽孔的一個通道上,用壓力水泵向換熱器内灌水,并形成一定的壓力,這時換熱器串漏的位置就會竄出水來,流到另一通道(鑽過孔的通道),并從離漏點最近的那層鑽孔往下滴水,(這時換熱器鑽過孔的一端應是朝下放置),通過滴出水的位置,就能确定在第幾層有内洩漏,這時再将換熱器相同層未鑽孔的一側封頭割開一段作爲觀察孔,從觀察孔處就能準确确定具體串漏點。

内漏處的修理

1、挖孔：在确定了内漏點的位置後,從換熱器最外層對應着漏點的地方,開始割孔,順序是由外向裏,一直割到有内漏點的那一層爲止。割出的孔應爲橢圓形,且尺寸的大小是外層大,向裏逐漸小,一般每層闆上孔的大小相差40mm,如漏點位置較深,在外層割出的孔應較大。

2、清渣：在割完孔後,應對留在每層闆上的氧化渣認真進行清理,這是在對焊回補闆時,回補闆與每層螺旋闆能否貼緊焊牢的關鍵,可用錾子和修整模具用的小手砂輪清理氧化渣,注意應盡量将清理的渣子清出,不讓其掉進換熱器内。

3、配回補闆：爲保證修理的質量,從換熱器上每層割下來的闆料,不再使用,重新配回補闆,另配的回補闆要用與換熱器螺旋闆相同的材料和闆厚,其周邊應比換熱器上每層割出的孔分别大15mm?20mm,且也爲橢圓形,并做成和換熱器每層螺旋闆弧度相一緻的弧形。

4、焊内漏點和回補闆：

1)焊内漏點時要仔細檢查漏點是裂縫還是砂眼,有必要時可用手砂輪對漏處進行清理,磨出溝槽,以保證焊接質量。

2)焊補時采用J422焊條,焊條直徑是3.2mm,電流控制在100-120A之間[1],先焊漏點再焊每層回補闆,順序從裏向外逐層焊接。

3)橢圓形回補闆是緊貼在換熱器的内弧面來進行焊接的,其目的是“方便操作,保證焊接質量”。

4)爲使橢圓形回補闆順利裝進換熱器内,可在回補闆上焊上一截圓鋼,點焊好橢圓形回補闆後,再将其去掉。

5)每層回補闆之間還焊有短圓鋼撐,(主要是爲了增加橢圓形回補闆相互的剛度)。每層回補闆上焊短圓鋼撐的數量由回補闆的大小而定,一般在靠外稍大的幾層回補闆上焊23個,靠内層的回補闆上焊1~2個。

6)最外層鋼闆因有δ12mm厚,所以可将原割下的鋼闆直接裝在原位置對齊焊接即可。

7)在焊接中應做到,焊完每層橢圓形回補闆後,應仔細檢查焊接位置,如有砂眼要進行補焊,确保其每層的焊接質量。

試壓并封堵鑽孔

在内漏點和回補闆焊接完後,用壓力水泵向末鑽過孔的通道灌水,并形成0.5?1.0MPa的壓力,并保持一定時間,應不出現洩壓現象。封堵鑽過的孔:用于鑽孔直徑相同的短圓鋼段,封堵、焊接鑽過的孔的位置和觀察孔,而後對該通道進行水壓試壓,壓力爲0.51.0MPa,應不出現洩漏。試壓過程須注意事項:1)在對換熱器割孔前,應用蒸汽将殘留在換熱器内的化學物質吹淨,以免氣割時産生燃燒,發生安全事故。2)在對換熱器修理前,應對其是否腐蝕嚴重進行确認,決定其還有無修理的必要。

防腐蝕技術

1.電化學保護法

電化學保護法分爲陰極保護和陽極保護。陰極保護是利用外加直流電源，使金屬表面上的陽極變爲陰極而受到保護。這種方法消耗電量大，費用高，采用極少。陽極保護法是把被保護的設備接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達到保護。碳鋼螺旋闆式換熱器的造價低，但耐腐蝕性差。通過采用犧牲陽極保護技術可以提高螺旋闆式換熱器的使用壽命，但這一技術的保護作用僅限于管子入口處的有限長度内, 管内深處難以實現陰極保護，所以犧牲陽極保護法在螺旋闆式換熱器上的應用受到了很大限制。

2.耐腐蝕材料

采用耐蝕材料(如雙目不鏽鋼、哈氏合金、钛、钛合金、銅等)，這些材料耐腐蝕性強，可以提高螺旋闆式換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價格昂貴，制造成本高，一次性投入的成本大，企業一般難以接受，推廣困難。

3.防腐蝕塗層法

在金屬表面，通過一定的塗覆方法，覆蓋一層耐腐蝕的塗料保護層，以避免金屬表面與腐蝕介質的直接接觸。這種技術方法最爲經濟有效，最初用于防止氣體介質腐蝕，所用塗料大部分爲有機高分子混合物溶液。人們逐漸向防油及防溶劑塗料、高溫塗料、重防腐塗料及特殊環境用塗料方向發展。

4.添加緩蝕劑法

在腐蝕性介質中，加入少量的某些物質，而這些物質能使金屬的腐蝕大大降低，甚至停止，這類物質稱爲緩蝕劑。緩蝕劑的加入應以不影響生産工藝和産品質量爲原則。

金屬侵蝕的現象與機理較複雜,涉及的範圍又十分廣泛。按反應機理,金屬侵蝕可分化學侵蝕和電化學侵蝕。而金屬表面與電解質溶液因發生電化學作用而産生的電化學侵蝕是最普遍、最常見的侵蝕。電化學侵蝕通常又以應力侵蝕破裂、點蝕(小孔侵蝕)、縫隙侵蝕等局部侵蝕的形式泛起。

侵蝕與防護的主要目的是爲了增産節約。

優、缺點

優點：螺旋闆式換熱器結構緊湊，單位體積提供的傳熱面很大，如直徑￠1500mm高1200mm的螺旋闆換熱器的傳熱面可達130m2。流體在螺旋闆内允許流速較高，并且流體沿螺旋方向流動，滞流層薄，故傳熱系數大，傳熱效率高。此外還因流速大，髒物不易滞留。

缺點：螺旋闆式換熱器要求焊接質量高，檢修比較困難。重量大，剛性差，螺旋闆式換熱器運輸和安裝時應特别注意。

生産實踐證明，螺旋闆式換熱器與一般列管式換熱器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小貝殼等懸浮顆粒雜質不易在螺旋通道内沉積，分析其原因；一是因爲它是單通道雜質在通道内的沉積一形成周轉的流還就會提高至把它沖掉，二是因爲螺旋通道内沒有死角，雜質容易被沖出。