纏繞管式換熱器在常減壓蒸餾裝置上的應(yīng)用分析

武萌

（中國昆侖工程有限公司，北京 100037）

當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的發(fā)展，石油產(chǎn)業(yè)處理原油也日趨多樣化，同時也出現(xiàn)劣質(zhì)原油，導(dǎo)致原油變更頻繁，加劇了常頂系統(tǒng)中的換熱器低溫腐蝕嚴(yán)重性，常頂油氣管束也出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏，為了及時止損，改善這一狀況，當(dāng)前較為有效的方法就是更換纏繞管式換熱器，為了推動纏繞管式換熱器幫助處理更多油氣管束泄漏的問題，本文將會就這一裝置的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討，希望能夠提供更有價值的參考信息。

1 簡述纏繞管式換熱器概況

隨著現(xiàn)代化科技智能建設(shè)的深化，有關(guān)纏繞管式的換熱器研發(fā)也逐漸深入。學(xué)術(shù)界也從2004年的纏繞管式換熱器進(jìn)行低溫實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)被公開后，對于纏繞管式變熱器的開始投入大量的研究實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)探究得出的數(shù)據(jù)信息大大推動了纏繞管式換熱器的發(fā)展。然而，相比國外學(xué)術(shù)界豐碩的研究成果，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對于纏繞管式換熱器研究仍然是冰山一角。以前，這種低溫變熱的裝置大多應(yīng)用于天然氣、液氮洗等化學(xué)工序上，運(yùn)用纏繞管式換熱器優(yōu)勢，使其能夠同時多種氣體循環(huán)熱傳熱，加快傳熱速率。然而，現(xiàn)時纏繞管式換熱器對于纏繞方式、材質(zhì)以及管束確定等方面有待解決相關(guān)問題。

2 常減壓蒸餾裝置的運(yùn)作原理及常見問題

2.1 常減壓蒸餾裝置的運(yùn)作原理

在運(yùn)用廠家壓的蒸餾裝置進(jìn)行原油加工時會產(chǎn)生對應(yīng)的氯化物，哪怕是進(jìn)行脫鹽處理，還是會殘留少量的鈣鹽、鈉鹽或者鎂鹽等元素。而由于這些元素在設(shè)備裝置中的交叉影響，導(dǎo)致蒸餾裝置常常會出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題。

2.2 普通換熱器所引發(fā)的問題

然而，在使用普通的管殼式換熱器時，對于這種腐蝕甚至泄漏的裝置漏洞，是無法長期保證的。通常常減壓蒸餾裝置在運(yùn)用3臺管殼式換熱器大概一年左右，就會出現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重甚至是泄漏的情況，部分企業(yè)通常為了節(jié)省設(shè)備再投入的成本，就選用堵管檢修這種治標(biāo)不治本的方式進(jìn)行維護(hù)，但是維護(hù)不久后又會陸續(xù)發(fā)生腐蝕情況。而這種普通的管殼式變熱器實(shí)際的使用壽命大概只有兩年。在進(jìn)行管束詳細(xì)檢查時，就可以發(fā)現(xiàn)管芯在常頂油氣的入口會出現(xiàn)大大小小的腐蝕傷口，腐蝕穿孔后就會造成泄漏的情況。

后來，隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，也曾經(jīng)使用過板式變熱器的裝置改善這種腐蝕情況。雖然可以加快傳熱效率，在首次使用周期時也沒有出現(xiàn)腐蝕的問題，但是，在進(jìn)行詳細(xì)檢修時，卻發(fā)現(xiàn)板片出現(xiàn)泄漏，在后來的使用周期也開始出現(xiàn)內(nèi)漏問題，同時板片生銹情況嚴(yán)重，而諸如此類的問題，如果不考慮更換裝置，那也只能是運(yùn)用治標(biāo)不治本的方法，要么是堵塞管束或者貼板堵塞等方式進(jìn)行維修。可是板式變熱器還存在另外一個問題，就是由于維護(hù)以及檢修所投入的時間成本、人力物力等的經(jīng)濟(jì)成本過大，但是不按照檢修流程進(jìn)行維護(hù)，泄漏的情況又會繼續(xù)加劇，嚴(yán)重影響企業(yè)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 纏繞管式換熱器的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢

與普通管式變熱器和板式變熱器相比，通常纏繞的管式換熱器則具備更多使用優(yōu)勢。相對于前者兩種傳統(tǒng)裝置，采用纏繞管式換熱器，其初始投資會較板式換熱器高一些，但設(shè)備的使用周期卻遠(yuǎn)高于板式變熱器。從設(shè)備的整個使用周期看，纏繞式變熱器的實(shí)際運(yùn)營成本相對較低，總投入性價比最高，同時又能夠有效保障設(shè)備的安全運(yùn)行，使原油處理量能夠得到保證，從而大大提升了公司的實(shí)際經(jīng)濟(jì)收益。

對比板式換熱器的抗機(jī)械干擾和抗沖擊性能都得到明顯的提升，使設(shè)備運(yùn)行期進(jìn)行（如壓力和溫度）操作期間更好地避免因波動引起的設(shè)備泄漏（內(nèi)部泄漏或外部泄漏）。纏繞管式換熱器在進(jìn)行現(xiàn)場檢查和日常維護(hù)時也相對簡便，既縮短了檢測時間，又能夠?qū)z測質(zhì)量有效把控，使設(shè)備裝置能夠不受檢修影響而正常運(yùn)作。同時，纏繞式的裝置也同樣存在無法堵塞管子，使整體熱量轉(zhuǎn)換的壓力和能效都未能得到更有效的保證。

雖然常壓蒸餾設(shè)備通出現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕問題，但鈦質(zhì)纏繞管式換熱器的應(yīng)用為這部分的常壓蒸餾設(shè)備選擇提供了參考，它能夠推動擴(kuò)展換熱器。其應(yīng)用前景除了在低溫設(shè)備和低溫設(shè)備中應(yīng)用的盤管式換熱器外，也能夠越來越多地用于高溫應(yīng)用中。例如，在熔鹽工藝中，盤管式熱交換器可用于增強(qiáng)傳熱區(qū)。

與普通的管殼式熱交換器相比，盤式熱交換器的傳熱性能相對于高壓和低溫更具優(yōu)勢。隨著研究和加工工藝的發(fā)展，纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，適用于纏繞管式換熱器的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。目前，國內(nèi)外纏繞管式換熱器的研究和開發(fā)還不成熟，還需要進(jìn)一步研究和開發(fā)盤管式換熱器。

4 纏繞管式換熱器的未來展望

隨著卷繞式管式換熱器領(lǐng)域的發(fā)展，熱交換器越來越多地用于液化天然氣、芳烴等領(lǐng)域。然而，因?yàn)檫@些裝置中介質(zhì)的高黏度，它們會產(chǎn)生結(jié)垢，增加阻力，影響傳熱系數(shù)，也對裝置的傳熱能力造成影響，還會引起內(nèi)部能源消耗大的問題。密集的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得難以清潔纏繞的管狀熱交換器，并且裝置內(nèi)的水垢極大地增加了裝置的維護(hù)難度。隨著現(xiàn)代化加工工藝技術(shù)的發(fā)展，有必要徹底探索防止纏繞管式換熱器結(jié)垢的方法，以便可以廣泛使用這種類型的換熱器。

盤管式換熱器中的泄漏情況通常是由于管束破損和管束入口的破損造成的。值得贊賞的是，業(yè)界已有機(jī)械企業(yè)研發(fā)了一種螺旋纏繞式管式換熱器，分別在換熱器兩端設(shè)有第一殼體頭裝置和第二殼體頭裝置。該裝置可以有效地防止纏繞管式換熱器內(nèi)介質(zhì)混合的情況。

纏繞管式換熱器的振動引起纏繞管式換熱器繞組束之間的碰撞，甚至可能破壞管束。所以，對纏繞的管束進(jìn)行連續(xù)的振動研究十分重要，以找出如何減少由纏繞的管式換熱器的振動造成的損壞。

由于能量再利用可以大大地減少熱交換器內(nèi)部的能量損失，熱交換器內(nèi)的熱能被線圈管熱交換器內(nèi)的熱能加熱，以恢復(fù)能量消耗，幫助它可以重復(fù)使用，在運(yùn)行期間減少管式熱交換器的能量消耗。

5 結(jié)語

常減壓蒸餾裝置使用纏繞式換熱器可以提升傳熱速率，降低壓力，幫助裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，強(qiáng)化裝置的抗腐蝕性能，同時更耐臟。通過在裝置上的運(yùn)行觀察，這種纏繞管式換熱器比傳統(tǒng)的普通管殼式換熱器更可靠，而且投入成本更低。而選用鈦這種材質(zhì)更能夠幫助頂部換熱的需求，在常減壓的蒸餾裝備中具有很高的便利性和應(yīng)用價值。由于其熱交換效率高，占地面積小，總投資少，檢查維護(hù)方便，可以更好地說明重建和擴(kuò)建舊設(shè)備的好處。