引蒸汽操作規(guī)程

1、換熱設(shè)備的換熱過程圖3經(jīng)過語嚨的 換熱過程Q現(xiàn)以間壁式換熱器為例說明其換熱過程。在間壁式換熱設(shè)備中，主要是傳導(dǎo)和 對流兩種傳熱方式。如圖3-1所示，溫度不同的 兩種流體被器壁隔開，溫度為右的 熱流體以對流的方式將熱量傳 給器壁的一側(cè)，器壁以傳導(dǎo)方式將熱量從一側(cè)傳向另 一側(cè)，最后器壁的另一側(cè)又以對流方式將熱量傳給溫度為t 2的冷流體。即對流導(dǎo) 熱對流的傳熱過程。經(jīng)理論分析，在此傳熱過程中，熱流體傳給冷流體的傳熱速 率與傳熱面積、冷熱流體的溫度差及傳熱系數(shù)成正比。因此增大傳熱面積、提高傳 熱系數(shù)、增大冷熱流體的溫度差都可提高傳熱速率，但在實際應(yīng)用中溫度差是不能 隨意改變的，增大傳熱面積又會使設(shè)備的

2、結(jié)構(gòu)龐大，制造成本加大，而傳熱系數(shù)又 與諸多因素有矢，所以在工程實際中應(yīng)全面考慮各種因素，綜合分析，設(shè)計出既能 滿足工藝要求，又結(jié)構(gòu)緊湊，且成本低廉、效率高的換熱設(shè)備。一般應(yīng)從如下幾方面考慮。(1) 增加流體的流速，以增加流體的湍流程度來提高流體的傳熱系數(shù)，但增大流速會增加流體流 過換熱元件時的壓力降，使泵、壓縮機的負荷加大，能耗增加，故應(yīng)將傳熱系數(shù)和壓力降綜合考慮， 選擇適宜的流速。就流體本身而言，粘度越小則傳熱系數(shù)越大，液體的傳熱系數(shù)遠大于氣體的傳熱系 數(shù)。另外，在冷凝或汽化時傳熱系數(shù)比無相變換熱過程要高得多，這些都是設(shè)計、使用換熱器時應(yīng) 注意的。(2) 盡量采用導(dǎo)熱T生能好的材料作為換熱

3、元件，如鋼、銅、鋁等金屬材料，并且在強度和結(jié)構(gòu)允 許的情況下盡量使器壁薄一些；在使用過程中，器壁面上往往會沉淀結(jié)垢，如水垢、油垢、結(jié)焦等， 這些污垢的傳熱系數(shù)很低，會大大降低設(shè)備的傳熱系數(shù)，所以換熱設(shè)備要定期清掃除垢。(3) 流體的溫度是由工藝條件確定的，所以兩種流體的溫度差是不可隨意增大的，但若使兩種流 體在設(shè)備中按逆流方式流動，則可使其平均溫差大于順流時的平均溫差，有利于熱量的傳遞。(4) 可通過在管式換熱器中采用翅片管、波紋管和小直徑的換熱管等方式來增大傳熱面積，在板 片式換熱器中由于傳熱表面是薄板，更易壓制成各種形狀，以增大傳熱面積和增加流體的湍流狀態(tài)， 提高傳熱效率。按用途分類化工生

4、產(chǎn)中所用的各種換熱設(shè)備因其功用不同，也相應(yīng)地有不同的名稱。(1) 冷卻器用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻液體或氣體。用空氣冷卻或冷凝工藝介質(zhì)的稱為空冷器；用 低溫的制冷劑，如冷鹽水、氨、氟利昂等作為冷卻介質(zhì)的稱為低溫冷卻器。(2) 冷凝器冷凝蒸氣或混合蒸氣。若蒸氣經(jīng)過時僅冷凝其中一部分，則稱為部分冷凝器；如果全 部冷凝為液體后又進一步冷卻為過冷的液體，則稱為冷凝冷卻器；如果通入的蒸氣溫度高于飽和溫度，則在冷凝之前，還經(jīng)過一段冷卻階段，這就叫冷卻冷凝器。(3) 加熱器用蒸汽或其他高溫載熱體來加熱工藝介質(zhì)，以提高其溫度。(4) 換熱器在兩個不同工藝介質(zhì)之間進行顯熱交換，即在冷流體被加熱的同時，熱流體被冷卻。

5、(5) 再沸器用蒸汽或其他高溫介質(zhì)將蒸館塔底的物料加熱至沸騰，以提供蒸館時所需的熱量。(6) 蒸氣發(fā)生器用燃料油或氣的燃燒加熱生產(chǎn)蒸氣。如果被加熱汽化的是水，也叫蒸汽發(fā)生器， 即鍋爐；如果被加熱的是其他液體物，則統(tǒng)稱為汽化器。(7) 過熱器將水蒸氣或其他蒸氣加熱到飽和溫度以上。(8) 廢熱(或余熱)鍋爐凡是利用生產(chǎn)過程中的廢熱(或余熱)來產(chǎn)生蒸汽的統(tǒng)稱為廢熱鍋爐。按換熱方式分類換熱設(shè)備根據(jù)熱量傳遞方法的不同，可以分為間壁式、直接接觸式和蓄熱式三大類。(1) 間壁式換熱器溫度不同的兩種流體通過隔離流體的固體壁(器壁)面進行熱量傳遞,兩流體之 間因有器壁分開，故互不接觸，這是化工生產(chǎn)經(jīng)常要求的條件

6、，也是應(yīng)用最廣泛的一類。(2) 直接接觸式換熱器又稱混合式換熱器，冷流體和熱流體在進入換熱器后直接接觸傳遞熱量。 這種方式對于工藝上允許兩種流體可以混合的情況下，是比較方便而有效的，如涼水塔、文氏管、噴 射式冷凝器等。(3) 蓄熱式換熱器又稱蓄熱器，是一個充滿蓄熱體(如格子磚)的蓄熱室，熱容量很大。溫度不同 的兩種流體先后交替地通過蓄熱室，高溫流體將熱量傳給蓄熱體，然后蓄熱體又將這部分熱量傳給隨 后進入的低溫流體，從而實現(xiàn)間接的傳熱過程。這類換熱器結(jié)構(gòu)較為簡單，可耐高溫，常用于高溫氣 體的冷卻或廢熱回收，如回轉(zhuǎn)式蓄熱器?；どa(chǎn)中應(yīng)用最多的是各類間壁式換熱器。在間壁式換熱器中，由于傳熱過程不同

7、，操作條件、 流體性質(zhì)、間壁材料及制造加工等因素，決定了換熱器的結(jié)構(gòu)類型也是多種多樣的。根據(jù)間壁的形狀，間壁式換熱器大體上分為管式和板面式兩大類。管式換熱器有管殼式、套管式、蛇管式、螺旋管式等，板面式換熱器有板式、螺旋板式、板 翅式、板殼式等。管殼式換熱器管程結(jié)構(gòu)管板管板是換熱器的主要部件之一現(xiàn)代高溫高壓大型換熱器中管板的重量可超過20t厚度達300mm 以上。它在換熱器制造成本中占有相當大的比重。在選擇管板材料時，除要滿足機械強度的要求以外， 還必須考慮管內(nèi)和管外流體的腐蝕性，以及管板與管子材料的電化學(xué)兼容性等問題。最常見的材料是碳 鋼和合金鋼。但合金鋼很貴，從經(jīng)濟上考慮，采用復(fù)合板或堆焊襯

8、里是合適的。管子管子材料常用的為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅、海軍銅、銅鐮合金、鋁合金。此外還有一些非 金屬材料(如 石墨、陶瓷等)亦有采用。在現(xiàn)代化工和石油 工業(yè)中，高溫、高壓和腐蝕常常同時存 在。在設(shè)計和制造換熱器時，正確選用材料很重要，既要滿足工藝條件要求，又要經(jīng)濟。目前一般認為 在高溫應(yīng)用中，金屬復(fù)合材料是發(fā)展方向，這樣可以節(jié)省大量貴重金屬。管板和管子的連接管板和管子的連接是管殼式 換熱器制造中最主要的問題。連接方法基本上還 是脹接和焊接。對 于高溫高壓管子，常常焊、脹并用。目前手工脹管已逐漸被自動或半自動脹管設(shè)備代替。在大 批量生 產(chǎn)中，已釆用雙頭和多頭脹管器及整套設(shè)備，一臺自動多頭脹

9、管器每小時可脹接一千多根管子，效率很 高。由于脹接是靠管子的變形來達到密封和壓緊的一種機械連接方法，當溫度升高時，材料的剛性下 降，熱膨脹應(yīng)力也增大，可能引起接頭脫落或松動，發(fā)生泄漏。因此，在高溫下，不宜用脹接。除操 作溫度外，壓力、材 質(zhì)等對脹接質(zhì)量及適用范圍都有影響。近年來焊接法所占的比重日益增加,一般 認為，焊接比脹接更能保證嚴密性。對于碳鋼或低合金鋼，溫度在300 C以上，大都采用焊接連接。因 為當溫度在300C以上時，蠕變造成脹接殘余應(yīng)力松弛，將使脹口失效。目前廣泛采用焊接加脹接。這 種方法能夠提高接頭的抗疲勞性能，并且能消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，從而延長接頭的使用壽命。強化傳熱表面如

10、果管內(nèi)、外的傳熱膜系數(shù)相差大，設(shè)法強化膜系數(shù)較低一側(cè)的壁表面是很有效的。常用的方法 有兩種：一種是增大表面積，這有各種各樣的翅片管，如橫向的高翅片和低翅片管、縱向翅片管。不僅 管外壁面有翅片，內(nèi)壁面亦可有翅片。根據(jù)具體情況來選用合適的翅片管，如高翅片管大多用于空氣冷 卻器；對于管殼式換熱器，常用的是低翅片管（或稱螺紋管），它可增加外壁面積2? 5倍（相對于同 樣管徑的光管而言）。管子兩端沒有翅片，以便于管子和管板連接。翅片 的外徑應(yīng)略小于無翅片部分， 使管子能順利地通過管板和支撐板或折流板上的管孔。另一種方法是提高傳熱系數(shù)。針對不同的傳熱機 理，采取不同的措施。溝槽管用于冷凝；多孔表面用于沸騰

11、；還有波紋管，不僅可以增大傳熱面積，而 且可以提高湍流程度，從而提高膜系數(shù)。封頭和管箱封頭和管箱是換熱器的主要部件，位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。如管內(nèi)流體有 腐蝕性，封頭或管箱所用的材料應(yīng)與管子和管板相匹配。當殼體直徑較小時，常采用封頭，接管和封頭 可用法蘭連接或用螺紋連接。封頭與殼體之間則用螺栓連接。檢查或清洗管子時，必須卸下封頭。殼徑 較大的換熱器，大多采用管箱。管箱具有一個可卸蓋板，因此在檢查或清洗管子時，無須卸下管 箱。 這樣，管箱上的接管可不受干擾。管箱維修方便，但價格較高。管箱與殼體 用螺栓連接。管箱的結(jié)構(gòu)、 密封形式、法蘭連接和管箱上開孔等都是設(shè)計時應(yīng)多加考慮的問題

12、。這些部件的好壞，直接影響換熱器的效率。在高壓下，應(yīng) 盡量減小各種開口尺寸，以 便采用較小尺寸的法蘭連接。在高溫下，還應(yīng)盡可能地減少法蘭連接。因為在高溫下，特別是當溫度超 H500C時，材料的強度便急劇下降，結(jié)果會使連接的法蘭和螺栓都要設(shè)計得十分粗大。管殼式換熱器殼程結(jié)構(gòu)殼體殼體有各種形式，但基本上就是一個圓筒形狀的容器，器壁上焊有接管，供殼程流體進入和排 出之用。直徑小于400mm的殼體，通常用鋼管制成，大于400mm時都用鋼板卷焊而成。殼體的圓度很 重要，圓度差的殼體，會使折流板與殼體之間的縫隙加寬，漏流增大，降低傳熱效率。在殼程進口接管處常裝有防沖板或稱緩沖板，以防止進口流體直接撞擊管束

13、上部的管排。這種 撞擊會侵蝕管子，并且會引起振動。圖312所示為兩種進口接管和防沖板的布置。圖a是普通接管， 為了不使進口處局部阻力過大，必須抽出一些管子，傳熱面積因而略有減小。圖b是一擴大型接管， 防沖板放在擴大部分，不影響管數(shù)。也有采用導(dǎo)流筒裝置，位于管束兩端，它不僅能起防沖板作 用，而且還可以改善兩端的流體分布，提高傳熱效率。圖3-13所示為兩種不同結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流筒，圖a 的結(jié)構(gòu)比較簡單，但要抽去一部分管子；圖b是在殼體外焊有一段環(huán)狀夾套，原來的殼體構(gòu)成了夾套 的內(nèi)層。在它的壁面上，沿著圓周開有方形或長方形孔，孔的總面積遠遠大于進接管的截面積。這 種結(jié)構(gòu)常作為氣體或蒸汽進口的分布器，故又稱為

14、帶狀蒸汽分布器。這種結(jié)構(gòu)型式，不用抽去管子， 傳熱效率有所提高，但造價較高，導(dǎo)流筒不僅用丁進口，也可用于出口。目前采用導(dǎo)流筒的換熱器不 多，但研究證明，在許多情況下是應(yīng)該采用的，尤其是大型換熱器在高流速條件下工作，將更顯示出 其優(yōu)越性。導(dǎo)流爾(a) a IA接管擴大型接鶯312進口接管&防沖扳的布逍口接管導(dǎo)浙:Hs (b)圖3-13導(dǎo)流PI結(jié)構(gòu)示意圖折流板折流板的作用是引導(dǎo)殼程流體反復(fù)地改變方向作錯流流動或其他形式的流動，并可調(diào)節(jié)折流板 間距以獲得適宜流速，提高傳熱效率。另外，折流板還可起到支撐管束的作用。(1) 縱向折流板。其目的是使殼程和管程流體達到完全逆流，提高平均溫差。但由于密封困 難

15、，常常發(fā)生泄漏，不僅達不到原來的目的，甚至破壞操作。而且制造上也較復(fù)雜，故很少采用。(2) 圓缺形(弓形)折流板。如圖314所示，這是一種錯流式折流板。缺口的大小用切除高度與 殼內(nèi)徑之比值來表示。常用的缺口大小為20%? 25%。對于低壓氣體系統(tǒng)，水平切口垂宜切口轉(zhuǎn)角切口圖3-14折流板缺口方位示意圖為了盡量減小壓降，缺口大小常達40%? 45%。大多數(shù)換熱器采用水平缺口的折流板，但它不適用于水平放置的冷凝器，因為不利于凝液的排放；也不適用于較臟的流體，因為臟物可能沉積在折流板之間，這時應(yīng)采用垂直缺口。圖315所示為各種形式的折流板。其中最常用的是單缺口和雙缺口折流板。當要求壓降特別低時，采用

16、三缺口或缺口無管式較好。孔流式及盤與環(huán)折流板已很少見。圖316所示為缺口無管的換熱器示意圖。由于缺口區(qū)不排管子，傳熱面積略有減小，但缺口無 管時壓降很小，可以適當?shù)靥岣吡魉?，從而提高傳熱系?shù)。另外，這種換熱器具有很好的防振動的性 能。圖:iPfi % 無野換熱器確定折流板間距的原則主要是考慮流體流動，比較理想的是使缺口的流通截面積和通過管束的錯流流動截面積大致相等。這樣可以減小壓降，并且避免或減小“靜止”區(qū)，從而改善傳熱效果。板間距不得小于殼內(nèi)徑的1/5或501IIIII還應(yīng)考慮振動問題。折流板上管孔及折流板直徑的大小應(yīng)使管孔與管子之間及折流板與殼內(nèi)壁之間的間隙合乎要 求。間隙過大，泄漏嚴重，

17、對傳熱不利，而且還會有振動的問題。間隙過小，安裝困難。蒸汽操作規(guī)程引送蒸汽以前，必須首先排凈管道內(nèi)的積水，以防汽水相擊，造 成“水錘”效應(yīng)，引起不必要的安全事故。因此，必須小心謹慎，不能 操之過急，須按照以下程序進行：一、引用蒸汽：1 、首先打開送蒸汽管線上的所有倒淋閥門，排凈管道內(nèi)的積水。2 、暖管操作：A、通知調(diào)度，先微開蒸汽輸送閥“暖管”，從倒淋處排除冷凝水。B、當?shù)沽芴幏e水排盡，有干蒸汽冒出時，方可尖閉閥門，從前往 后逐段進行，直到管線內(nèi)積水完全排盡。C、 在暖管過程中，應(yīng)注意檢查管道支架與膨脹節(jié)的情況，如發(fā)3、引蒸汽操作：暖管過程結(jié)束后通知調(diào)度，逐步打開蒸汽輸送閥， 使管道升壓直至完全開啟，開啟后應(yīng)加尖半圈，以防熱脹而卡死。操作 時應(yīng)緩慢起壓，防止管道震動，造成破壞，升壓速率應(yīng)不超過每 分鐘 0.2MPa 為宜。二、引用蒸汽進裝置：1、通知各用蒸汽單位，開啟蒸汽