NB/T 10938—2022《绕管式热交换器》标准简介

NB/T 10938—2022 《绕管式热交换器》是国内外发布的首部绕管式热交换器产品标准。从编制角度对其背景、原则及主要技术规定进行了介绍。从适用范围、术语与定义、通用要求、材料及设计几个方面辨析了NB/T 10938—2022主要技术规定与TSG 21—2016 《固定式压力容器安全技术监察规程》、 GB/T 150.1～150.4—2011 《压力容器》、 GB/T 151—2014 《热交换器》、GB/T 27698.1—2011 《热交换器及传热元件性能测试方法 第1部分：通用要求》以及GB/T27698.8—2011 《热交换器及传热元件性能测试方法 第8部分：热交换器工业标定》的关联内容。从分类、热交换器的型号、换热管排列形式、绕管式热交换器管板计算、换热管要求、中心筒的要求，安装、使用和维护，附录等规定探讨了绕管式热交换器设计要点。NB/T 10938—2022的发布和实施标志着我国绕管式热交换器的建造和使用进入了新阶段。     

大型超长型热交换器制造

大型、超长型热交换器经常处于高温高压的工况,换热管长而且细,管板厚度大,管子与管板的连接较为困难。同时,换热管束质量大、长度长且刚性差,管束安装难度很大。重点介绍了大型、超长型热交换器管子与管板连接、管束安装及主要部件的制造要点和难点,制造的设备满足相关的技术要求。     

双管束热交换器设计条件优化

介绍了双管束热交换器管、壳侧操作压力差别较大时设计条件的两种选定方法。基于工程实例对管、壳侧操作压力差别较大的双管束热交换器设计条件不同的确定方式进行分析比较。结果表明,对于管、壳侧操作条件有明显差异的双管束热交换器,与将壳侧和工艺侧设计压力按一致处理的设计相比,考虑换热管破裂工况的设计在满足工艺要求的前提下能有效降低设备投资,可为对类似双管束热交换器设计提供参考。     

波纹管在半容积式热交换器中的传热性能分析及应用

对采用不锈钢波纹管作为传热元件的半容积式热交换器,进行了样机的热工测试试验并将其结果与热交换器计算软件(HTRI)的计算结果比较,讨论了该类设备的传热计算方法。在实际大流量的工况下,设计了半容积热交换器重叠换热管束,该设计减小了换热面积,优化了设备的传热性能。实际运行效果表明,其传热系数达1 600 W/(m~2·K)。     

管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析

多数管壳式换热器基于传统的经验设计方法,换热器质量大且能耗高。鉴于此,采用Fluent仿真模拟的方法,研究了换热管类型、折流板间距、折流板切率变化与换热器对流传热系数的关系,并用HTFS工程软件进行了模型验证。研究结果表明,采用特型管(如波节管和波纹管等)代替光管,可以增强管内流体扰动,提高湍流程度,增大管程对流传热系数,但同时也增大了压降;折流板间距越大,壳程对流传热系数越小,压降也越小,当折流板间距为330 mm时,换热器最高效,此时换热器在较小的压降下可以获得较大的对流传热系数;折流板切率越大,压降越小,当管束错流流速与折流窗口流速相等时,壳程对流传热系数最大,折流板切率35%为最优值,换热器效率最高。最后提出了管壳式换热器优化设计方法,将优化设计的换热器用于某化肥厂氮氢气压缩机级间冷却,同等热负荷条件下换热面积减小了21.37%。研究结果为换热器的结构参数优化提供了依据。     

热交换器管束装入壳体自动化辅助工装创新设计

热交换器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,一般情况下都是依靠人工和天车完成管束装入壳体的装配过程,劳动强度高、制造效率低。创新设计了一种将热交换器管束装入壳体的自动化辅助工装,介绍了自动化辅助工装的结构特点及其具体使用过程。将自动化辅助工装用于管束装入壳体过程,使得热交换器装配效率和装配质量得到提高,折流板及换热管等部件不会发生损坏和变形,避免了因折流板变形造成短路而影响热交换器换热效率,减小了热量传递过程中的热量损失。     

特殊双壳程结构的换热器制造工艺

采用折流板与纵向隔板、壳程筒体焊接密封的特殊结构双壳程换热器,其结构特点决定了换热管装配过程只能按折流板组装焊接位置逐根逐段穿管,为此在制造中对管束零部件的加工制造质量进行有效控制并合理编排管束各零部件的组装焊接工艺,保证了换热管装配的顺利及设备整体制造质量满足图纸技术要求。     

大型相变热交换器壳程蒸汽流动数值模拟

在大型相变热交换器壳程添加纵向导流板结构,采用Fluent软件对壳程蒸汽流动进行数值模拟计算,分析研究纵向导流板尺寸对热交换器壳程流场分布、阻力性能、传热性能及综合性能的影响规律。数值模拟结果表明,因纵向导流板使蒸汽纵向冲刷管束,充分利用整个管束区进行热交换,故热交换器壳程蒸汽流场分布及换热效果较无导流板更好。采用纵向导流板结构可显著降低热交换器壳程压降、明显提高热交换器传热系数,使热交换器的综合性能得到有效提高。     

小型螺旋管式热交换器结构设计

螺旋管式热交换器结构特殊,其设计、校核、计算与常规管壳式热交换器不同.介绍了1台小型螺旋管式热交换器的设计过程与设计成果,包括设计基础参数、总体结构、换热管布置、换热管出入口管孔布置、管束支撑结构及选材方案、主要承压结构强度核算以及螺旋管束流致振动分析计算.计算和校核结果表明,热交换器强度满足设计要求,螺旋管束不会发生...     

海况倾斜条件下DMR液化工艺中绕管式换热器运行可靠性研究

双混合制冷剂液化工艺(DMR)在海上浮式天然气液化装置(FLNG)上应用时,受海浪倾斜的影响,绕管式换热器会存在液体偏流换热不充分的现象,从而影响液化工艺的性能指标。为了研究海况倾斜条件对DMR整体工艺的影响,搭建了倾斜条件下绕管式换热器换热与压降性能测试实验装置,编写接口程序动态调用Refprop软件计算热物性,得到在倾斜条件下换热系数与努赛尔数等参数随时间变化情况。搭建DMR动态工艺模型,基于实验数据的无量纲分析结果,改变绕管式换热器换热性能,研究倾斜条件下DMR液化工艺的性能指标。研究结果表明,随着倾斜角度的增大,绕管式换热器换热性能逐渐降低;倾斜9°时,绕管式换热器努赛尔数降低了66%,DMR液化工艺比功耗升高了10.6%。     

列管式热交换器缺陷换热管局部更换修复

针对列管式热交换器中换热管局部腐蚀减薄、孔洞、裂纹等缺陷修复,以氨汽提塔钛材换热管的局部更换修复为例,提出详细的维修方案。采用机械方式去除换热管与壳体的连接部分,抽出旧管进行局部换热管段的更换,采用氩弧焊双面焊接(管内焊接和管外焊接)的技术焊接钛管,利用内外焊接相结合的焊接工艺,成功修复了缺陷管段。此方案能够快速、高效、经济地解决列管式热交换器的换热管缺陷问题,可有效延长设备使用寿命、降低设备更换成本,为今后列管式热交换器换热管维修积累了丰富经验。     

钉头管自支承换热器壳程冷凝传热的试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对3种不同钉头间距的钉头管-光管混合管束和纯光管管束换热器进行了冷凝试验对比研究。研究结果表明:(1)钉头管-光管混合管束换热器中,钉头不仅能起到强化传热的作用,而且每个钉头都对管束起到支承作用,使管子受力均匀,大大减小因管子振动磨损而造成破坏的可能性;(2)钉头管钉头纵向间距对换热性能有很大影响,在纵向间距S=20、35、50mm的3种钉头管-光管混合管束中,S=35mm的混合管束冷凝换热性能最好,管外膜状冷凝对流传热系数h0比纯光管管束平均提高了121%。     

波节换热管热补偿性能的研究

通过轴向刚度与应力的测试 ,对波节换热管的轴向热补偿性能进行了试验研究。研究结果表明 ,波节换热管单管的刚度为相应光管的 2 3 4% ;在最大应力相同的条件下 ,波节换热管的轴向热补偿量为相应光管的 2 2 7倍 ;在光管管束与壳体等刚度条件下 ,用波节管管束代替光管管束 ,轴向热补偿量可提高 40 4% ,相应的拉脱力为光管管束的 53 2 %。这一结论为波纹管换热器的应用提供了有效的设计依据     

紫铜热交换器管束制造技术研究

介绍了采用自动钨极氩弧焊焊接紫铜热交换器管板存在的问题及解决措施,通过试验研究了紫铜热交换器管束的制造技术,确定了紫铜换热管与管板的焊接规范以及胀接规范。     

纵向流混合管束换热器试验研究

对3种纵向流管壳式换热器进行了试验研究,结果表明,由扭曲变截面管、绕丝管和光滑管三者组成的混合管束,其总传热系数比纯光滑管管束高1.3～2.3倍。采用混合管束既可获得高的总传热系数和管内外传热膜系数,又可以使管内压降不致过大。改变扭曲变截面管与光管等不同数量的配比和布置方式,可使之满足各种强化传热和限定压降的工艺特定要求。     

高压加氢裂化装置高压热交换器腐蚀分析及防护

介绍了燕山石化分公司高压加氢裂化装置高压热交换器E-3103A/B、E-3102在工艺流程中的位置、运行参数及投用后的泄漏、维修情况,通过对管束材质、腐蚀产物、形貌的化验分析及铵盐结晶温度核算,认为管束腐蚀主要是由于装置原料油中氯离子质量分数偏高,导致在高压热交换器管束内壁形成大量氯化铵,生产过程中冲洗氯化铵的注水量不够,加重了腐蚀,后续的连续注水使不锈钢换热管长时间与氯离子质量分数较高的腐蚀性溶液接触,在材料局部薄弱部位形成点蚀并发展,引起换热管腐蚀穿孔。制定了高压热交换器防腐蚀策略,即将高压加氢裂化装置原料中氯、氮元素质量分数控制在指标范围以内,间断注水控制热交换器管程压差不大于0.05 MPa,控制E-3103/B管程入口温度不超过215℃,严格按压差不大于0.05 MPa来控制水冲洗频次。运行实践表明,所制定防腐策略切实有效,对延长高压热交换器实际使用寿命,确保装置安全、稳定运行具有重要意义。     

HFC-134a反应器制造

介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床HFC-134a反应器的特点、关键的制造工艺要求、INCONEL 600合金复合板封头的成型以及INCONEL 600合金堆焊管板的加工工艺.在管束组装中采用先测量上、下管板间距,再确定换热管长度,然后穿换热管并组焊的工序,降低了管束组装的难度,提高了工作效率.     

多套管式热交换器设计制造要点

介绍了兰州兰石集团承建的催化汽油吸附脱硫装置反应产物热交换器基本工况。从结构与结构特点分析两方面讨论了多套管式热交换器结构设计与管、壳程密封结构设计要点,从换热管与管板连接质量控制、焊缝质量控制、加工精度控制3个方面讨论了多套管式热交换器制造过程注意事项。讨论表明,多套管式热交换器换热效率较高,应用灵活。管、壳程密封结构选用了新型可拆焊接式密封结构,相比传统的法兰紧固件式密封结构,其结构更简单、性能更可靠、使用寿命更长、安全性能更高、适用范围更广且可增大有效换热面积,但在制造过程中要注意换热管与管板的连接可靠及与锥壳连接部位的焊接质量,还要严格保证加工精度。     

水冷器管板应力的测定

随着我国化学及炼油工业的迅速发展,高压列管式热交换器在这些工业中使用越来越广泛。高压列管式热交换器的两端管板是整个设备中比较关键的零件,金属耗量大,一般采用大型锻件,机械加工工作量也很大。随着热交换器使用压力的提高,设备直径的加大,管板越来越厚。为了降低热交换器的金属消耗量,提高热交换器的传热效率和缩小设备直径,因此,逐渐趋向于采用小口径换热管,在保证清洗的前提下,尽可能缩小管距间。但这样会给钻孔工艺带来更多困难。     

常减压蒸馏装置脱丁烷塔进料-脱丁烷底油热交换器内漏分析

某石化公司1 000万t/a常减压蒸馏装置中6台脱丁烷塔进料-脱丁烷底油热交换器自轻烃回收装置开工以来频繁发生内漏,介绍了热交换器的现场布置、工艺流程以及腐蚀泄漏情况。对热交换器内漏原因进行分析,认为壳程介质脱丁烷塔进料引起管束外部电化学腐蚀、换热管外部结垢、存在电位差以及氯离子腐蚀是造成热交换器内漏的主要原因。提出将热交换器管程、壳程介质调换的方法加以改进,流程改进后热交换器换热效果不受影响,有效避免了设备腐蚀内漏。