浅谈换热器内部小改造

浅谈换热器内部小改造

冯山伟

天津兴辰工程工程技术服务有限公司    天津300400

一、背景介绍

某燃料国投燃料乙醇项目的8台发酵醪水冷器，设计压力0.9Mpa,设计温度100摄氏度，内部为发酵液体，流程组合为3*18，由于发酵液流量大，达到了1400000 kg/h，循环冷却水流量达941685 kg/h，故在系统启动时若发生如阀门瞬时开关，会产生水锤等现象，发酵醪液容易对内部折流板造成瞬时的冲击，存在造成折流板失效的风险隐患。

进料及出料侧折流板原有两根支撑筋，在设备正常运行状况下未超出材料屈服205MPa，基本可以满足使用要求。但是如果发生如进料阀门和出料阀门瞬时开开或瞬时关闭，则会产生水锤等现象，瞬时产生很大的冲击力，发酵醪液容易对内部折流板造成瞬时的冲击会导致瞬间冲击力很有可能超出材料抗拉强度520MPa，易造成设备局部结构损坏失效，对设备折流板甚至换热芯体造成损伤，存在造成折流板失效的风险隐患现象时，从而影响设备正常运行。

二、改进措施

为了避免系统启动时若发生如阀门瞬时开关，会产生水锤等现对内部折流板造成瞬时的冲击，造成折流板失效的风险隐患，现场项目组及时联系设计人员和厂家人员对换热器内部结构进行会审，通过讨论拿出了切实可行的改进措施进行改进。具体改进措施如下：

对现场8台发酵醪水冷器设备内部物料进口处进行加固处理，经过力学计算，在物料侧进口、物料侧出口两侧各增加两块折流板支撑筋，两块折流板支撑筋尺寸为：500mm×80mm×8mm，支撑筋板为S30408不锈钢的材质，见下图：

具体实施方案如下：

1．联系车间操作人员切断关闭物料进口阀门和物料出口阀门，关闭切断循环冷却水阀门，并将换热器壳层内部的物料进行排空放净，同时将换热器管程内部的循环冷水排净，用压缩空气将设备内部的物料和水吹扫置换干净；用用气体检测仪检测合格。

2．准备好拆除工具，对设备两侧的盲板进行临时支撑，以保证拆除安全；按照对称螺栓拆除设备一端的盲板螺栓，同样按照对称螺栓拆除的方法拆除设备的进物料侧盲板螺栓，缓慢打开物料侧两端的盲板；检查内部结构是否有损伤，如下图所示：

3. 检查内部结构后，清理了折流板的根部残留的物料后，用抛光机抛出折流板的母材，在打磨抛光处安装支撑筋板，支撑筋板为S30408材质，尺寸：500×80×8mm。选用A102 Ø3.2焊条进行焊接；点焊支撑筋板、调整支撑筋板、焊接支撑筋板。先进行间断焊接，看支撑筋板是否变形，如变形再进行调整，调整合格后 进行焊接，角焊缝焊缝为满焊，焊肉高度为支撑筋板的板厚，焊接完成后，进行焊缝清理，无损检测UT\MT，焊缝的无损检测合格后，进行清理。

4. 所有的折流板处的加强筋板安装焊接完毕后，清理施工焊接遗留杂后，进行把合盲板，将料侧盲板合拢，合拢前要检查换热器内是否有螺栓螺母等，把合料侧盲板时需注意密封胶条的完整性，保证密封胶条在密封槽内，并保证其密封性；并按对称的把合要求紧固螺栓；紧固螺栓用扭矩扳手；扭矩按照要求规范进行设置，法兰盲板螺栓把和顺序和法兰盲板密封间隙把紧后的要求如下两图：

图一 图二

以上图示中，图一为螺栓把合次序，图二为把紧后的尺寸要求

三、经验总结

换热器在设计选型时，要充分考虑工艺介质的换热要求，冷却温度，环境条件、最大流量、突发状况以及所建装置的水源，电力情况，进行换热器的技术经济比较，以确定换热器的合理性；应充分考虑最恶劣的工况；对选的清号进行精确核算，管内膜传热系数及阻力降、管外传热系数及阻力降、总传热系数，有效平均温差等进行有效的考虑，同时根据装置生产特点，综合考虑换热器的安装布置、使用方式，检修等方面；还要考虑使用时的噪音、震动、腐蚀、维护等各方面综合考虑；更重要的是在选择换热器还综合考虑换热器的结构强度、材料来源，加工制造条件，密封性及安全性等多个方面，以保证能够选出符合实际需求的换热器设备；换热器选型后一旦制造、安装完毕，再进行改造，不但影响生产，改造成本也将增加。同时改造时，充分和厂家沟通，按照事先编制的方案进行，以最小的成本保质保量的完成改造。

四、改造后的效果（输出成果）

为保证了发酵醪水冷器运行的本质安全；通过对发酵醪水冷器内部结构优化改造、加固，以最小的改造加固成本增加了水冷换热器设备耐物料冲击可靠性；在改造时，合理地实现了所规定的工艺条件，改造后的结构安全可靠，经济上的合理；通过近半年的实际生产运行的检验，内部加固后的换热器运行平稳，可靠；避免了因误操作及长时间运行造成的折流板变形甚至损坏本体，保证了发酵醪水冷器运行的本质安全；避免了在实际生产中因设备内部出问题而因影响了装置正常生产而造成损失。