石墨換熱器維護(hù)及制造

1、實用石墨換熱器.不透性石墨加工制造工藝不透性石墨設(shè)備及其元件的加工制造工藝， 隨設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同而 異。不透性石墨的機(jī)械加工性能與鑄鐵相似，它比鑄鐵硬度小，一般 采用金屬切削工具就能進(jìn)行加工。由于石墨本身的強(qiáng)度較差、性脆。 一般采用兩次浸漬和兩次加工的方法，以提高其強(qiáng)度，保證加工精度。 因此石墨材料及其任何制品和元件， 在任何搬運過程中，要做到輕搬 輕放，嚴(yán)禁亂仍亂摔，嚴(yán)禁用金屬錘敲打，在必須敲打的場合，應(yīng)采 用帶有橡皮的木槌敲打。材料的選擇制作不透性石墨設(shè)備國內(nèi)目前主要以人造石墨為主， 在制造過程 中，由于高溫焙燒而逸出揮發(fā)物，以致形成許多細(xì)致的孔隙，有時會 產(chǎn)生裂紋，孔隙率過大勢必在浸脂時浸

2、脂數(shù)量過大， 制造的產(chǎn)品傳熱 會較差。國外采用壓型石墨的也較多。材料的拼接當(dāng)零件的最大尺寸超過石墨毛坯的最大尺寸時， 石墨件需要進(jìn)行 拼接，在石墨塊拼接過程中，將粘結(jié)面進(jìn)行仔細(xì)的精加工，甚至磨光, 使粘結(jié)面充分接觸，而粘結(jié)劑勻且薄，從而獲得良好的粘結(jié)效果。換熱設(shè)備的制造制造工藝文檔實用*S -i機(jī)修和.句Lfil 即加司一璉諭：_t據(jù)沿闡 T褶為二H石膻橋 ., d_._ .|樹月后 恒坦I T林慶一 a石梟管也L近工;-松靜| ;列管式換熱器制造工藝流程組裝組裝方法目前有兩種。一種是將管板、 管束、折流板等在支架上 用粘結(jié)劑粘成一體，然后待粘結(jié)劑固化后再裝進(jìn)鋼殼體內(nèi)，通常稱之 為殼外組裝。另

3、一種是直接在殼體內(nèi)試裝后用粘結(jié)劑在殼體內(nèi)粘結(jié)。換熱面積大于200n21, 一般均采用殼內(nèi)組裝。傳宿小II -77 丁 里 -Ii埠 q_J!聯(lián):卡濟(jì)士國注:學(xué) 】管殼式換熱器組裝流程.石墨換熱設(shè)備簡介管殼式石墨換熱器簡介目前世界上制造石墨換熱器的廠家并不多，世界上有影響的公司 是德國的西格里公司和法國的卡朋羅蘭公司； 國內(nèi)有大連振興石墨防 腐設(shè)備廠和沈陽化工機(jī)械廠等。國外公司都采用浸漬石墨化管，管子文檔實用的規(guī)格大多為50mmx7m詔過第二次高溫石墨化的石墨碳化管， 管 材內(nèi)部有許多微小空隙，經(jīng)過真空浸漬處理，空隙被樹脂添滿，抗?jié)B 透性能較好，抗拉強(qiáng)度比國內(nèi)的壓型石墨高。由于石墨化程度高，所

4、以傳熱系數(shù)高，但抗彎強(qiáng)度（縱向）、抗壓強(qiáng)度比壓型石墨管稍低。管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)形式為浮頭式，上管板（固定管板）和下管板（滑動管板）大都用400mm?的浸漬石墨制作。為了防止酸對管板的沖刷，在進(jìn)酸端管板（滑動管板上）粘貼一層50mn的高強(qiáng)度纖維板或其他防腐蝕材料。國產(chǎn)的管殼式石墨換熱器大多采用壓型石墨 管，以熱固性樹脂（如酚醛樹脂，味喃樹脂）和人造石墨粉為原料， 按一定的比例混合后投入擠壓機(jī)中，壓制成型后再經(jīng) 300C的高溫處 理而制得。管材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實，強(qiáng)度較高，但傳熱系數(shù)低，線脹系 數(shù)比浸漬石墨管大一倍。列管式換熱器粘結(jié)組裝良好，一般不易發(fā)生泄漏現(xiàn)象。但由于制 作所用的三種材料的線脹系數(shù)差

5、異很大， 在一定溫度下使用，會出現(xiàn) 管子斷裂或粘結(jié)縫泄漏，分析斷裂原因可能有以下幾種：石墨換熱器列管受熱不均在系統(tǒng)升溫時，由于升溫速度太塊，會導(dǎo)致?lián)Q熱器殼程壓力急驟升高，石墨管經(jīng)受沖擊而破裂。由于石墨換熱器使用時間的增加，會在列管上出現(xiàn)部分結(jié)垢現(xiàn) 象，結(jié)垢的石墨換熱管與未結(jié)垢的石墨換熱管膨脹系數(shù)不一樣，溫差應(yīng)力過載，造成石墨換熱管破裂。清理過程中如果用力過大，也會造成列管損壞。文檔實用預(yù)防措施:防止大量蒸汽沖擊換熱管開車升溫速率和停車時降溫速率要穩(wěn)定，防止石墨管膨脹系數(shù) 不一樣。避免工藝指標(biāo)波動太大。清理應(yīng)在降溫?zé)嵯垂茏邮柰ê筮M(jìn)行。ET11換熱器簡介石墨換熱器是三聚甲醛PUT11中的關(guān)鍵設(shè)備。

6、來自甲醛真空濃縮 工序的60%的甲醛連續(xù)送入甲醛儲罐 VT11,從這里經(jīng)PT11泵進(jìn)入 TOX合成反應(yīng)器RT11A/R TOX合成過程是在催化劑硫酸存在條件下 的沸騰混合反應(yīng)。反應(yīng)器內(nèi)液體加熱蒸發(fā)所用的熱源來自蒸發(fā)器 ET12 來補(bǔ)充。由于硫酸的腐蝕性，在確定換熱器材料時，由于沒有很多的 選擇余地。最常用的材料就是石墨，因為它既可以滿足導(dǎo)熱性好而且 又耐腐蝕的基本要求。常用的耐酸不銹鋼在硫酸中耐蝕性能欠佳，在國外類似的設(shè)備上有使用哈氏合金的經(jīng)驗， 但價格昂貴。在我單位裝 置中，考慮到工藝和投資的因素，使用石墨材料制作換熱器。石墨換熱器分為塊孔式和管殼式兩種。塊孔式石墨換熱器的主要 優(yōu)點是強(qiáng)度高

7、，體積小，不易破裂，可以使用壓力較高的蒸汽，傳熱 系數(shù)高，受熱介質(zhì)的進(jìn)出口溫差可以較大；缺點是一旦出現(xiàn)泄漏很難 查出，也不容易修復(fù)。管殼式石墨換熱器的優(yōu)點是出現(xiàn)泄漏容易查找，管子損壞后容易 修復(fù)；缺點是石墨管的強(qiáng)度相對較低，使用的蒸汽壓力不能超過文檔實用1.6MPa,最高溫度不得大于200 C ；受熱介質(zhì)的流速低，只能控制在23m/s之內(nèi)；進(jìn)出口溫差只能控制在24C,換熱器體積大。據(jù)專 利商介紹，換熱器成本可占到 PUT11整個系統(tǒng)的40%,大約70萬歐 元。制造時管板采用整塊石墨，而國內(nèi)一般采用樹脂高溫拼接而成。在進(jìn)料管板加陶瓷用以保護(hù)，可以承受 2m/s流速的沖擊，浮頭式換 熱器采用O形圈

8、密封，不用傳統(tǒng)的填料密封，壽命可耐180c的高溫， 折流板全部采用石墨制造，換熱器殼體都加裝膨脹節(jié)，管子與管板粘 結(jié)采用石墨粉與樹脂，浮頭采用襯四氟乙稀保護(hù)，壽命可達(dá) 10年， 制造周期約6個月?？赡蜐舛? %硫酸的腐蝕。2.3管殼式石墨換熱器的修理管殼式石墨換熱器在操作狀態(tài)下，要承受管內(nèi)外介質(zhì)產(chǎn)生的徑向 和軸向力（包括換熱器不同部位溫差引起的拉伸應(yīng)力）的共同作用。 在這些應(yīng)力的共同作用下，換熱器的失效形式有兩種：石墨管拉斷， 石墨管爆破。這兩種形式在管殼式石墨換熱器損壞中占有較大的比 例。從使用情況來看壓型石墨管失效形式主要是拉斷，進(jìn)口的浸漬石墨化管主要是爆破，當(dāng)換熱器的列管損壞時，如何在現(xiàn)

9、場對其進(jìn)行快 速修理，難點在于如何對石墨管進(jìn)行檢漏。如下三種方法，只要交叉 使用便可快速的查出已損壞的石墨管。石墨管損壞的檢漏方法常規(guī)的檢漏方法是對換熱器中的石墨管逐根地進(jìn)行試壓。用這種方法檢漏最徹底，但速度慢，每根管子大約耗時5min。一臺400m2管殼式石墨換熱器大約有 490根長6m50mmX7mm管子，全部檢文檔實用查大約需要40h。由于石墨管在操作過程中突然損壞，所以不可能再 用熱水對換熱器進(jìn)行清洗。因為管殼式換熱器的外殼大約有80%的殼體是用碳鋼制造，如果清洗，酸性水會對換熱器的外殼產(chǎn)生腐蝕， 此時必須用一臺高壓清洗機(jī)，逐根對管子進(jìn)行清洗。清洗每根管子大 約用3min。因為石墨管比

10、較脆，選用的清洗機(jī)水量不易太大，以每 小時4m3為宜，清洗水的壓力控制在2MPa以下。清洗機(jī)還有一個更 重要的因素，就是工作壓力必須穩(wěn)定，目前國內(nèi)市場上的清洗機(jī)水壓 波動較大。檢漏前應(yīng)關(guān)閉換熱器的蒸汽自動調(diào)節(jié)閥和手動總閥，拆去換熱器的冷凝液排放管，并在此接口上裝上閥門，供檢漏時用于排放 殼程內(nèi)的水。方法一向管殼式石墨換熱器的殼程內(nèi)灌水，使水位高出換熱器上管板端 面約50100mm快速地打開冷凝液排放管接口上的閥門，將從管程 漏到殼程的水快速排完；此時斷裂嚴(yán)重的的管子在上管板的水面上會 出現(xiàn)漩渦，應(yīng)快速的用橡皮塞子塞上此管子的上端口， 并關(guān)上冷凝液 排放管口上的閥門。重復(fù)以上動作，就可以把嚴(yán)重斷

11、裂的管子找出來。接下來再排空換熱器管程中的水，對嚴(yán)重斷裂的管子進(jìn)行臨時堵漏。用長100mm M18的螺栓在其外套上直徑為035.5mm/018.5mm長60mm勺純橡膠套組成1#膨脹螺塞，插入泄漏的管子內(nèi)，擰緊螺栓 上的螺母。橡膠套由于受到軸向力的作用中部鼓起與管壁緊密貼合達(dá) 到堵漏的目的。此法的優(yōu)點是快捷，省時、省力。但是只能作為一種 臨時處理措施，使用壽命一般不超過半年。文檔實用械膠套大喝fii圖1 鷹脹金塞管子的上端用與壓力表相連接的.2膨脹螺塞塞住.3石*口方法 用軸流風(fēng)機(jī)從管殼式石墨換熱器的上端頭向下吹風(fēng)，把所有列管文檔實用內(nèi)的水珠吹干凈。此時，拆去換熱器蒸汽進(jìn)口管上的安全閥，從這里

12、 向換熱器的殼程注入清水，使殼程內(nèi)的壓力達(dá)到0.020.1MPa。然后在換熱器的下端口進(jìn)行檢查，泄漏稍大一點的管子可以看出在滴 水，用1#膨脹螺塞塞上。泄漏稍小的微泄漏管子，下管口上會有些 水珠和出現(xiàn)潮濕，用棉紗擦干，如再出現(xiàn)水珠和潮濕，就用書寫用的 涂改液做上記號。方法三在長180mm M18的螺栓中心線上鉆一個6mmi勺通孔，并套上純 橡膠套，組成2#膨脹螺塞。檢漏時膨脹螺塞應(yīng)與膠管接頭、壓力表 和加水管連接。由方法二檢漏確定或懷疑泄漏的的石墨管用1#膨脹螺塞塞在該管子的下段并擰緊螺母，管子的上端用與壓力表相連接的 2#膨脹螺塞塞住，并擰緊螺帽。此時接通與 2#膨脹螺塞相連的水源， 使水壓

13、達(dá)到0.2MPa在確定管子下段不漏的情況下，保持 2min,如 果壓力保持不降則此管不漏。確認(rèn)被檢查的石墨管不漏后，此時由于 管子內(nèi)有0.2mpa水壓，不能立即擰松膨脹螺塞上的螺母，以免塞子 受壓脫離石墨管傷人。必須打開泄壓閥排水，直到壓力表為零時，才 能松開2#膨脹螺塞上的螺母。以上三種方法，可以較快的完成檢漏 工作。堵漏方法檢查出損壞的石墨管后，采用堵管的方法對管殼式石墨管換熱器 進(jìn)行處理。換熱器的換熱面積在設(shè)計時，都有一定的余量。在不超過 10 %都不需要換管子。只需把損壞的管子從兩端堵死就可以恢復(fù)生文檔實用產(chǎn)。目前采用的堵管方法主要有以下三種。膨脹螺塞堵塞法用316L加工螺栓、螺母和大

14、墊圈組合成的 1#膨脹螺塞。檢查出 漏點后，用1#脹塞從兩頭堵上，擰緊螺帽使橡膠套變形，中間鼓起 與管壁緊密結(jié)合達(dá)到堵漏目的。此法的優(yōu)點是快速、省時、省力。但 是使用壽命一般不超過半年。管螺紋堵塞法用絲錐在損壞的石墨管內(nèi)壁上加工出螺紋，然后用帶螺紋的石墨 塞子涂上耐酸膠泥堵上。絲錐最好采用管螺紋。塞子的材料可用金屬 或非金屬，但因金屬與石墨管的膨脹系數(shù)不同，最好用石墨材料。因 為石墨比較脆，加工塞子時要特別小心。加工塞子用的石墨其碳含量 必須足夠高。最好用不透性石墨的管螺紋塞把損壞的石墨管兩端的管 板上的孔堵住。由于這種方法在實施過程中難度較大， 必須由有經(jīng)驗 的施工人員操作。施工后，等膠泥完

15、全固化后就可以投入使用。雙塞堵塞法在檢查出損壞管子的固定管板與滑動管板兩端，每端用兩個石墨 塞子塞上膠泥，進(jìn)行堵塞。這種方法耗時較長，從完工到使用大約需 要12小時，這是一種比較徹底的、使用壽命較長的方法。該法對塞 子的要求不高，可以用一般的碳磚加工，甚至可以用含碳量為80%的三級碳石專加工，且加工簡單，成功率達(dá) 100%。文檔實用圖4雙堵管板上的管孔對固定管板（上端板）用風(fēng)扇把需要堵塞的石墨管內(nèi)的水分吹干； 用砂布將管板上孔的內(nèi)壁打磨干凈，深度等于兩個塞子的長度外加 7mm用丙酮清洗管板上孔的內(nèi)壁和塞子表面，并晾干；塞子的直徑 應(yīng)稍小于管板上孔的直徑 1.01.5mm在管板上孔的內(nèi)壁和塞子表

16、 面涂上膠泥，塞入第一個塞子，并控制好深度，在其后端面上涂上一 定的膠泥；在第二個塞子上鉆一個4mm勺孔用于排氣，其外表面涂 上膠泥后，塞入第二個塞子，使兩塞間的膠泥從的孔內(nèi)壓出，如小孔 未添滿，則填入膠泥后用3mm?條頭倒實小孔內(nèi)的膠泥，確保兩塞 子膠泥的厚度為12mm隨后用膠泥填平塞子末端約5mnW的凹坑; 全部施工完畢后，用碘鴇燈烘烤，待膠泥完全固化后就可投入使用；換石墨管當(dāng)管殼式石墨換熱器內(nèi)堵管的數(shù)量超過總管數(shù)的 10%時，其生產(chǎn) 負(fù)荷就不能滿足生產(chǎn)能力的要求。如要穩(wěn)定產(chǎn)量，就必須提高蒸汽的 溫度，這種操作的結(jié)果是使石墨管的使用壽命明顯降低。 此時最好的 辦法是更換石墨管。管殼式石墨換

17、熱器的管子和管板的連接方式與鋼制換熱器不同。通常在石墨管兩端加工成一定的錐度， 只是部分插入管板，我們在換熱器兩端面看到的只是管板與管子相同的孔， 看不到石墨管。他們之文檔實用間用膠泥粘結(jié)。所以管殼式石墨換熱器的換管方法通常有兩種方法整管法更換的新管子從上管板到下管板是一根完整的石墨管，更換后把多余部分切除。其操作方法如下。用外徑等于更換新石墨管內(nèi)徑的風(fēng)鉆和麻花鉆，重新校準(zhǔn)管板 上孔的內(nèi)徑，把管內(nèi)的堵塞物鉆出。用比石墨管外徑稍微大的帶中心引導(dǎo)的組合鉆頭，在管板上鉆 孔，深度稍大于管板的厚度，使損壞的石墨管與管板脫離。抽出損壞的石墨管，并檢查是否有碎片殘留在相鄰的石墨管縫 隙內(nèi)。必須把碎片清理干

18、凈。清洗新石墨管與管板的連接部位，晾干后涂上耐酸膠泥，把石 墨管推到位，膠泥固化后把多余的管子切除。全部管子更換好后，從殼程試壓，合格后吊裝。這種方法在操作過程中成功率只有 80%左右。即使當(dāng)時更換的石 墨管通過了水壓試驗，使用一段時間后，管板上其管口周圍大多會出 現(xiàn)泄漏，所以這種方法的可靠性低。2.3,3.2組合管法更換的新石墨管由幾部分組成，分別為主管、接管、套管等。采 用分段組合的方法可有效解決管子與管板的連接問題，操作方法如 下。用外徑等于需更換新石墨管內(nèi)徑的風(fēng)鉆和麻花鉆，重新校準(zhǔn)管 板上孔的內(nèi)徑，把管內(nèi)的堵塞物鉆出。文檔實用用比石墨管外徑稍大的帶中心引導(dǎo)的組合鉆頭， 在管板上鉆孔, 深度稍大于管板的深度，使損壞的石墨管與管板脫離。抽出損壞的石墨管，并檢查是否有碎片殘留在相鄰的石墨管縫 隙內(nèi)。必須把碎片清理干凈。用0.07mpa的壓縮空氣吹掃，并檢查周圍的管子是否損壞。根據(jù)兩管板的距離和管板的厚度，設(shè)計出更換的新石墨管（主管）、標(biāo)準(zhǔn)石墨管和碳纖維石墨的套管長度，并把它們連接端加工成帶錐度的承插配合明5臂板內(nèi)主管，接管、套管的連接結(jié)的示意:口貨