换热器是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备,对于迅速发展的化工、石油和石油化学工业来说,换热器尤为重要。通常,在化工厂的建设中,换热器约占总投资的11%,在现代石油冶炼厂中,换热器约占全部工艺设备投资的40%左右。随着生活质量的提高,采暖供热也越来越普及,换热器是供热系统的主要设备,换热器的先进性、合理性和运转可靠性将直接影响石油化工产品的质量、数量和成本以及供热的经济成本。
换热器的作用是进行热量交换,如空压系统中的冷却器,是为了降低空气的温度,通过冷却水在器内把空气的热量带走,降低了空气的温度,而冷却水吸收了热量,水温上升。锅炉采暖系统中的汽水热交换器、水水热交换器是把从锅炉出来的高温高压蒸汽或高温水通过热交换器使水蒸气温度或热水温度降低,而采暖供水温度升高,转化成经济性好、适合采暖的供水温度。换热器用途广泛,根据使用条件的不同,换热器可以有各种各样的型式和结构。在生产中换热器有时是一个单独的化工设备,有时则是某一工艺设备的组成部分(如化肥厂的氨合成塔)。常见的换热器有管壳式余热锅炉、汽水热交换器、水水热交换器、冷却器、加热器、冷凝器等。
换热器的型式和类别虽多,但衡量一台换热器好坏的标准是相同的,即传热效率高,流体阻力小,强度足够;结构可靠;材料节省;成本低,经济性好;制造、安装、检修方便。
换热器常见的类型有管壳式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器、容积式换热器等。
任何一种换热器的性能总不可能十全十美,例如板式换热器传热效率高,金属消耗量低,但流体阻力大,强度和刚度差,制造、检修困难,而管壳式换热器虽在传热效率、紧凑性、金属消耗量等方面均不如板式,但其结构坚固、可靠程度高、适应性强、材料范围广,因而目前仍是石油、化工生产中,尤其是高温、高压和大型换热器的主要结构型式。对于近期发展较快的城市供热采暖系统(即热力管网系统)也主要采用的是管壳式换热器。
本章主要介绍钢制管壳式换热器的一些基本知识和操作规程。
钢制管壳式换热器的设计、制造、使用、检验、修理和改造应符合如下标准、规范:
GB150《钢制压力容器》
GB151《钢制管壳式换热器》
《压力容器安全技术监察规程》