管壳式换热器维修改造

管壳式换热器维修改造

仇瑞乐,魏大彬,胡木根

浙江镇田机械有限公司    浙江省温州市   325000

摘要：换热器的种类较为多样，根据不同使用场合和使用目的进行选用。其中，管壳式是最常见的结构之一，以其显著的优势被广泛运用与工业生产部门。管壳式换热器是化工领域常见的换热设备之一，运用广泛。但是，在实际运行中，管壳式换热器也存在较多的不良现象，大大降低了换热效果，不利于化工生产。本文分析了常见的换热器故障问题，列举了几类换热器的维修改造方法，以期为相关单位和人员提供参考。

关键词：管壳式换热器；维修；改造

管壳式换热器也被称为列管式换热器，是目前应用最为广泛的换热器类型之一[1]。炼化企业在生产过程中，管壳式换热器的使用较为普遍，其换热效能对生产工艺具有直接的影响。管壳式换热器维修改造是化工企业常会遇到的问题之一，其各组成部分均可进行更换，通常情况下以更换管束最为常见。在实际的维修改造中，既有按照原设计图纸，使用原材料进行维修改造的，也有选用新材料，按照原图纸进行维修改造的，还有同更换材料，重新设计图纸的情况。以下进行简要概述：

1 常见换热器类型

三种换热器综合对比见表1。其中，紧凑性数值越大，占地面积越小；经济性数值越小，价格更低。

表1三种换热器综合性能对比

1.1固定管板式换热器

固定管板式换热器结构紧凑，制造简单，其维修改造既包括单独管箱，也包括带壳体管束。在维修固定管板式换热过程中，若采用原材料进行维修，相应的尺寸参数也需与原设计图纸相同；若选用新材料进行维修，需保持相邻密封垫片之间的距离不变。

1.2 U形管式换热器

U形管式换热器的维修操作简单便捷，既可以选择原材料，也可以选择耐腐蚀性能更好的材料。同时需要注意，如果选择奥氏体不锈钢材料，由于管板的厚度发生了变化，因此，还需同时调整接管管线。

1.3浮头式换热器

浮头式换热器的维修工序较为复杂，各组合成部分均可单独维修，在实际的维修过程中，主要更换管束。管束的更换又分为以下几种情形：

（1）按照原图纸进行更换。按照原设计图纸维修部件，需要按照现行标准设计，材料标准也需统一[2]。在应力作用下，重新计算得出的厚度会存在一定差异，可能更薄，但是为了保证其与部件能够正常使用，因此新管板厚度需与原厚度一致。

（2）管板、换热管材料与原图纸不同。部分用户考虑到物料的变化以及后续维护成本，在维修时会要求将管板、换热管使用奥氏体不锈钢。通常情况下，受到材料应力提高的影响，低合金钢与奥氏体不锈钢复合后的厚度，与原来相差无几。因此，在改造时，可抛弃原有的碳钢管束，优先选择不锈钢复合管板、不锈钢换热管。同时需注意，在管板长度受到规定的情况下，新管板的厚度应不变，以维持原始设计。

（3）浮头式改造成U形管式。在检修浮头式换热器时，由于检验操作较为复杂，无法在短时间内完成检修工作[3]。因此，部分用户要求将其改造成U形管式，以提高检修速度。改造过程为：原管箱、壳体和外盖头不变，重新设计U形管束。通常情况下，Φ25mm的换热管，在改造后，其退热面积大致与原来相同，而外径为Φ19mm的换热管，在改造后，其退热面积较原面积则更大。图1为改造后的换热器结构图。

图1 浮头式换热器改造成U形管式示意图

在改造过程中，需要注意U形管束的尾部是否与外盖头互相影响。同时，若DN超过了1200mm，则不适宜改造，否则管束的尾部支撑难以处理。改造完成后，管板会相应增厚，需对管箱上接线进行适当的调整。

1.4 引进设备的维修改造

在维修改造管壳式换热器时，可能存在对引进设备的改造，在改造进口设备时，应当按照国际标准与体系进行，严格管控材料、设计、制造和监检这四个环节。在发生变动时，需及时、准确告知用户。

2 管板式换热器检修问题

2.1前期准备

根据换热器运行情况，合理安排清洗、中修和大修周期。在对换热器进行检修前，需制定详细的检修方案，按照相应的技术规范展开检修工作。向检修人员做好技术交底工作，便出现质量隐患，检查好检修所用设备，并进行校验[4]。

2.2维修、设计、制造和监检问题

在清洗时，技术人员需做好管壁污垢的清理工作，更换垫片；在中修时，技术人员需清理好壳程、浮头和管程污垢，检查构件有无变形、松动、腐蚀等，对泄露部位进行补焊、堵管，检查密封垫与螺栓，并进行校验；在大修时，技术人员需在中修基础上，修理、更换壳体和管束，检查设备基础，对换热器整体进行防腐和保温处理。按照相关监察规定与监察条例，浮头式改造为U形管属于重大维修。相关部门需加强对换热器改造行为的资质审核力度，加强对图纸设计、改造的管理。改造后的换热器在投入使用前，相关部门需做好验收工作，严格审查其设计图纸及相关资料，从根源上杜绝安全隐患

[5]。通过国家标准的审核，能够为化工企业换热器的运行安全提供硬件保障。改造单位需严格按照国家规范和要求，设计改造图纸，技术人员需严格按照设计图纸展开维修改造，以保证最终的产品质量。

2.3后期维护问题

技术人员需做好换热器的日常维护工作，精心保养，结合点检与面检，着重检查重点项目，例如温度、压力、泄露、振动、腐蚀和保温等。当出现换热效率降低时，应及时清洗换热器，以提高换热效率，避免温差应力；当发现进出口压力差异常时，需判断内部的污垢情况，及时分析异常原因，并采取相应的措施进行解决；需定期排液，观察石油存在泄露；若换热器在运行时发出异常响动，应检查是否有螺丝松动；定期检查设备腐蚀情况。管壳式换热器常见故障及处理方法见表2。

表2管壳式换热器常见故障及处理方法

结语

管壳式换热器的结构简单，成本低廉，管板清洗方便，无内漏。在化工生产中被广泛使用。化工企业需做好对换热器的定期维修检查工作，及时清洗污垢，更换垫片，检查校验，视情况修理、更换部件，以保证换热器正常运转，保证安全生产。在检修时，技术人员需严严格按照相关工艺操作，注意安全事项，避免设备超压、超温，在维修改造后，需进行试运行，在为发现问题，技术资料齐全下方可办理验收，投入生产。

参考文献

[1]张伟华.管壳式换热器的检修方法与维护措施探析[J].中国设备工程,2021(09):69-70.

[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,2019,26(06):178-179.

[3]刘金丽,苏显勇.管壳式换热器故障与检修[J].煤炭加工与综合利用,2019(06):78-79+82.DOI:10.16200/j.cnki.11-2627/td.2019.6.026.

[4]陈军民,骆凤荣,陈梦漪.管壳式石墨换热器管板裂纹修复[J].化肥设计,2019,57(02):36-38.

[5]刘文兵.管壳式换热器故障维修方法[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(05):27-28.