管壳式换热器故障及维修

管壳式换热器故障及维修

李恒

河北西柏坡发电有限责任公司 河北西柏坡 050000

摘要：管壳式换热器使用时，常会出现泄漏和堵塞等故障，影响换热效果，因此本文在介绍管壳式换热器型号及结构的前提下，对管壳式换热器故障及维修处理措施进行探究。

关键词：管壳式换热器；故障；维修；处理

1管壳式换热器型号及结构

1.1U型管式换热器

U型管式换热器仅有一块管板，由于其是按照不同的管板进行相应的设计是两端进行，同时固定在同一块板子上的一种换热器，由于其加热壳体与生产管线是分离安置的，因此可以自由伸缩和拉长，能够满足不同工况条件下的需求。同时由于其不与管壁和管壳等直接连接，在温度差上有一定的差别，其热补偿性能较好，在当前的工业生产中应用较为广泛。由于其管程式双管程的流程较长，因此在流速较高的地区用于较为普遍，同时在承担能力上表现较为突出，U型管材所组成的换热器，一般在高温情况下使用较为普遍，同时在导热性上效果表现较好。

1.2固定管板式换热器

固定管板式换热器，由于其通过与壳体直接相连的焊接方式连接，这样的结构在整体的生产过程中结构较为稳定，并且由于换热器的构造较为简单，在拆卸等方面有一定优势。由于其与壳体内部的很多排管相连，并且在传热效率上有一定的优势，同时在两侧都可以进行加热，导致其传热效率有一定程度的提升，管程能够分成任意的偶数个来进行加热，使换热器的加热效率最大化，同时由于其与其他形式的换热器相比，不仅在造价方面有一定优势，并且在内部都可以进行简单清洗，在目前的工业生产中应用较为广泛。

1.3浮头式换热器

浮头式换热器相较固定板式换热器做了一定程度的改进，尤其是在换热器的缺陷上做出了明显的调整，其在固定方式上一端与管体相连另一端进行自由拆卸，这样的方式能够最大化的进行检修提供的方便，并且在管板上能够进行自由移动，为其加热效率的控制来说有一定的调整性，这一可移动的管板称为浮头。这类的加热壳体与管束之间的膨胀约束是相对自由的，并且两种介质在温差较大时能够进行一定的热力传导，最大限度保证其不会产生热量的损耗，这种设计为检修和安装清洗等多种工作的开展提供了一定的便利。

1.4填料函式换热器

对于一些腐蚀较为严重的生产线路，由于温差较大，经常需要更换管束的冷却装置，可以采用填充函式换热器能够一定程度的降低生产成本，并且其优于浮头式或固定式的换热器，其既具有浮头式的换热器优点，同时又克服了固定式换热器在实际操作过程中带来的不便。由于其结构较为简单，制造较为方便，并且在检修和清洗等方面有着较为突出的表现，因此在生产的特殊工艺上应用较为普遍。填料函式换热器的管板一般也是一端固定在管线上，另一端则由填充料进行密封，这样的方式能够保证其自由约束的膨胀性较好，不用考虑其管壁和管壳温度的受压能力。同时在实际的制造过程中，由于其价格较低，并且密封材料容易泄露，因此导致其压力不能过高。由于其壳内的物质容易与易燃、易爆等气体进行结合，有一定的安全隐患，因此在使用过程中限制条件较为严格。

2管壳式换热器故障分析

2.1换热器泄漏故障及其原因分析

由于换热器的主要材质为碳钢，在使用过程中容易受到腐蚀，而引发泄漏问题。基于此类换热器的结构特点，在生产加工时需要采取电弧焊的方式对管板和列管进行焊接连接，如果焊缝质量不佳或者长期受到腐蚀性物质的影响，则容易引发此位置的腐蚀、泄漏问题。而且在开展电弧焊制作业时，由于焊接技术工艺、焊工技术水平、现场管理等不确定因素而导致焊接作业中的气泡、凹槽和夹渣等焊接质量问题，如果换热器中的流体中含有离子和氧气，在经过管板时会导致腐蚀、泄漏问题。此外，换热器运行中所用介质及其使用环境也是引发泄漏的重要原因。通常煤化工行业中应用换热器时，如果使用海水等含氯离子和氧浓度较高的介质，则会加速对换热器管板及列管焊缝的腐蚀危害。加之其运行环境温度较高且pH较小、流速加快，对于碳钢制作而成的管板和列管，容易造成腐蚀而导致泄漏问题。

2.2换热器换热效率低及其原因分析

换热器运行中被污垢堵塞、介质流速或流程变小都会导致热交换效率的降低。对于前者来说，由于流体中含有部分固体颗粒，在换热器中运行时，会逐渐在表面沉积而形成污垢；在流体溶液发生溶解度变化时，在换热器表面会出现晶体析出的情况，造成析晶污垢；在换热器表面还会逐渐吸附微生物体和宏观生物体等而造成生物污垢；流体中的部分化学元素发生化学反应会在换热器表面形成化学污垢；流体溶液中含有不同组分，其中的高溶剂组分会与纯净液体在换热器表面凝固并形成凝固污垢；换热器表面材料被腐蚀之后也会形成腐蚀污垢。对于后者来说，为了预防换热器由于介质流程变小而降低热交换效率的问题，通常将隔板安装在换热器中，将整个管程分为双程或者多程，从而延长介质流程。长时间运行之后，隔板受到腐蚀危害会出现穿孔或由于密封垫片损坏而出现隔板短路的问题，此时介质就不通过换热器，而是直接进入下一个管程，缩短了介质流程，降低热交换效率。此外，还可以采取将折流板安装在换热器的壳程中的方式，对介质的流动方向加以控制，实现传热系数的增加。此折流板也容易被腐蚀而难以发挥其折流作用，导致热交换效率降低。

3管壳式换热器故障维修处理措施

3.1泄漏处理

在进行泄漏处理时，需要依据腐蚀程度，分析是否需要进行修复。若修复后可以继续使用，则采用打磨补焊的方法进行修复。若修复后不可以使用，则需要更换新的设备。如果情况严重，则要优化材质设计。完成检修后，采取液压试验以及气压试验的方式，进行试漏试压。严格按照试漏程序进行，做好严格的把控，保证泄漏检测的准确性和全面性，避免存在泄漏情况。首先安装打压工具试验压环和假封头；其次进行壳体打压，检查是否存在泄漏的情况；最后拆除安装的工具。

3.2污垢处理

3.2.1机械清洗

对于换热器的管程和壳体内壁等容易出现污垢的位置，采取多次机械清洗的方式加以处理，虽然可以有效去除污垢，但是处理效率和效果较低，且容易对设备造成损害。

3.2.2高压水射流清洗

通过高压水泵送出高压水，由高压水枪向换热器中结垢且需要清洗的部位喷射，结合不同的清洗部位选择不同的高压水枪类型。比如将手持枪应用在壳体内壁和管束外壁的清洗工作中，这些位置的操作空间较大，便于手持枪的应用。针对带弯头的换热管或者其他不便于清洗的管线，可以采用柔性枪。如果是换热管的清洗，则可以使用刚性枪。此类方法对于比较致密且坚硬的垢层清洗效果较差，需采取机械清洗的方式并配合高压水射流方式。此种方式的操作难度和风险较大，要求操作人员具有较高的专业水平，在操作之前需要专门培训。

3.2.3化学清洗

通过化学试剂的应用来溶解和消除污垢，可以使用强制循环和浸泡喷淋的方式来清洗无法拆卸的部件。为了避免所用化学试剂对换热器造成二次腐蚀危害，需要在使用之前评估化学试剂的腐蚀性，选择对换热器无腐蚀性的试剂。

3.2.4超声波除垢

除垢效果较好，但是针对换热器中比较特殊的部件或者特殊工况下的换热器，需要综合多种清洗方法来保证清洗效果。

4结束语

管壳式换热器的运行故障，要结合故障发生的原因和特点，采取相应的措施，做好相应的处理。在具体实践中，需要利用专用的工具按照故障处理程序和要求，进行相应的处理，最大程度上保证处理的效果，进而确保设备运行的效益。

参考文献

[1]吴让建.管壳式换热器故障分析及维修处理[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38(17):30-31.

[2]宋明远.浅析管壳式换热器故障分析及维修处理[J].石化技术，2019(6):178-179.