繞管式換熱器的制造

王自濤

（開封空分集團(tuán)有限公司，河南 開封 475004）

目前繞管式換熱器是煤化工行業(yè)不可缺少的一臺(tái)換熱器設(shè)備，繞管換熱器的特點(diǎn)是:換熱管可采用多管程物流與筒體之間的物流進(jìn)行換熱，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)管箱同時(shí)換熱的功能，適用于大負(fù)荷物流傳熱和高壓物流的換熱。

1 繞管體的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

繞管體在結(jié)構(gòu)分布上比較緊湊，其換熱效率也非常高，還有一定的穩(wěn)定自補(bǔ)能力。該產(chǎn)品是在芯子與筒體之間的間隙內(nèi)將換熱管成螺旋線形式交替纏繞而成，根據(jù)層數(shù)的多少，上下兩層換熱管的纏繞方向分為左旋和右旋，在繞制過(guò)程中應(yīng)當(dāng)先將異型墊條點(diǎn)焊在平墊條上，將其換熱管繞制在異型墊條的槽里，以增強(qiáng)繞管體的傳熱系數(shù)［1］。繞管式換熱器繞管體部分換熱管一般采用管徑為￠8～￠21 的換熱管子進(jìn)行繞制，其中￠15、￠19 這兩種類型的換熱管子用得較為普遍。

2 繞管式換熱器的制造過(guò)程及實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題及建議

2.1 制作過(guò)程:

①將兩端配有管板的預(yù)制心軸（中心管）在繞管機(jī)上旋轉(zhuǎn)

②利用分隔墊條逐層纏繞管路（每層管路的纏繞方向有所不同）

③利用不銹鋼薄板制作包扎筒（避免出現(xiàn)殼體側(cè)旁流和套裝時(shí)碰傷外層管路）

④換熱管管端和管板實(shí)施強(qiáng)度脹接加焊接

⑤將管束體套入預(yù)制殼體

⑥安裝殼體的錐體以及接管等

⑦殼程耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)

⑧殼程氨檢漏

⑨組裝管箱零部件

⑩管程試壓

○1酸洗、鈍化處理

2.2 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及建議:

2.2.1 我廠加工制造的繞管式換熱器都是只有兩端配有管板，而未來(lái)發(fā)展方向是具有側(cè)管板的繞管式換熱器。這就引出了一系列問(wèn)題。首先是側(cè)管板在繞管子時(shí)的固定問(wèn)題，其次是側(cè)管板管束的束管問(wèn)題，緊接著就是套裝時(shí)側(cè)管板干涉問(wèn)題。側(cè)管板結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)是可以有效地減小主管板的尺寸，節(jié)省材料并減輕設(shè)備自重。

圖1 管束形式

如圖1 所示，圖中下半部分是繞制完成管束示意圖。序3 和序8 臨時(shí)直接焊接在中心管上可代替兩端主管板在繞管機(jī)上支撐、旋轉(zhuǎn)。序4 和序7 是外殼一部分，有開孔裝側(cè)管板，與中心管由圓鋼或槽鋼焊接連接，保證同軸度；序4 為套裝時(shí)穿過(guò)預(yù)制筒體一端，序7 直徑尺寸與預(yù)制筒體一致。圖中上半部分是預(yù)制筒體示意圖。序1 為預(yù)制錐體，裝配前為兩個(gè)半錐形式，套裝之后組合成完整的錐體。序2 為預(yù)制筒體，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，沒(méi)有開孔，便于制作。

利用圖中所示結(jié)構(gòu)，可以完美解決套裝時(shí)干涉和繞制時(shí)側(cè)管板的固定等問(wèn)題。并且序4 和序7 兩端可以設(shè)計(jì)成圖中所示形式從而可以不用主管板，這也為以后繞管式換熱器的殼程串聯(lián)提供了方便；當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)有主管板，這時(shí)可以在序4 和序7 與各自管板之間添加一個(gè)短筒或封頭，這樣可以預(yù)留出側(cè)管板束管的操作空間。

2.2.2 管束體繞制時(shí)由工人將換熱管子放在繞管機(jī)小車上，每一根換熱管跟隨繞管機(jī)的旋轉(zhuǎn)一根根地繞制在中心管上，現(xiàn)在的繞管換熱器動(dòng)輒幾十米長(zhǎng)，每臺(tái)幾千根換熱管，繞制這個(gè)環(huán)節(jié)是最耗時(shí)耗力的。生產(chǎn)制造的繞管換熱器，其換熱管數(shù)量不等，最多的換熱器管子數(shù)量達(dá)到4 000多根，繞管機(jī)小車是用來(lái)配合繞管機(jī)繞制換熱管的一臺(tái)輔助設(shè)備，其目的是將整盤的換熱管放在繞管機(jī)小車圓盤上進(jìn)行換熱管的輸送，但是由于原始的繞管機(jī)小車只能在原始方位角度，不能旋轉(zhuǎn)，工人們都是將換熱管子放在地上用手拉著管子很費(fèi)力，而且換熱管還存在刮傷磕碰的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。針對(duì)繞管機(jī)小車的弊端，我們將原始的繞管機(jī)小車進(jìn)行改進(jìn)，將繞管機(jī)小車底部加裝可以360°旋轉(zhuǎn)的，并且可以定位的法蘭用螺栓定位，這樣換熱管就可以放在繞管機(jī)小車上面進(jìn)行換熱管的輸送，也提高換熱管繞制的外觀質(zhì)量，并且工人們也不用手拉著換熱器管子了，同時(shí)也減少了工人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2.3 為保證繞管換熱器中繞管體的產(chǎn)品質(zhì)量，繞管體特制定了如何加制管箍方案：

2.2.3.1 所有繞管體必須在有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)頭方向和出頭方向保證有管箍，與管板相對(duì)進(jìn)出頭必須有管箍，每層中第一根換熱管必須加滿管箍（保證下一層墊條焊接與生根）。

2.2.3.2 根據(jù)中心筒實(shí)際長(zhǎng)度及換熱管每層圈數(shù)確定：①中心筒長(zhǎng)度在5～10m之間的，可在除兩端外中間位置加一圈管箍；在10～15m之間的可在除兩端外均分三等分，加兩圈管箍；以此類推，在15～20m 之間的可四等分，加三圈管箍。②換熱管每層圈數(shù)在5～10圈之間時(shí)，可在中間位置加一圈管箍；在10～20 圈之間時(shí)，可三等分，加兩圈管箍；在20圈以上時(shí)，四等分，加三圈管箍。

2.2.4 每一臺(tái)繞管換熱器繞制完畢后都要與殼體進(jìn)行套裝，其繞管體重量自5T 至200T 不等，傳統(tǒng)套裝方法先將芯子一端套入筒體后放穩(wěn)換用專用吊帶一端用行車吊起，另一端用30T 鋼絲繩緩緩拉動(dòng)至工藝圖紙要求位置。該套裝方法存在安全系數(shù)差，吊帶造價(jià)高，鋼絲繩與筒體磨損后一次性報(bào)廢等弊端，鑒于上述弊端，設(shè)計(jì)了一套新型的套裝工裝，現(xiàn)套裝方法為，在筒體上端加裝套裝定滑輪，將芯子一端放入筒體后，兩行車同時(shí)用鋼30T鋼絲繩起吊，一端將鋼絲繩放入定滑輪輪槽中再緩緩拉動(dòng)至工藝要求位置。該套裝方法優(yōu)點(diǎn)是安全系數(shù)高，節(jié)約吊帶及鋼絲繩費(fèi)用（鋼絲繩可以反復(fù)使用），同時(shí)也解決了有些筒體壁厚薄被鋼絲繩拉變形等問(wèn)題，有效地解決了實(shí)際生產(chǎn)中遇到的難題，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。此工裝成本低，簡(jiǎn)單實(shí)用。適用于所有繞管換熱器，冷卻器繞管體套裝的使用。按照每年生產(chǎn)30 臺(tái)冷卻器計(jì)算，30T鋼絲繩單價(jià)按照4 000元/根計(jì)算，僅鋼絲繩一項(xiàng)費(fèi)用便可節(jié)約10多萬(wàn)余元。

目前，我國(guó)已經(jīng)基本掌握了繞管式換熱器的設(shè)計(jì)、工藝制定及制造過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。但是國(guó)外生產(chǎn)制造的繞管式換熱器的技術(shù)還是比較先進(jìn)的［2］。相信在不久的將來(lái)，我國(guó)生產(chǎn)制造的繞管式換熱器技術(shù)一定能夠超越國(guó)外的技術(shù)，并能夠進(jìn)一步推動(dòng)繞管式換熱器技術(shù)的發(fā)展。

［1］闞紅元.繞管式換熱器的設(shè)計(jì)［J］.大氮肥，2008（3）：11-12.

［2］王巖.化工科技成果介紹［J］.化工管理，2013（9）：77-79.