簡介

螺旋板式換熱器是一種新型換熱器，傳熱效率好，運(yùn)行穩(wěn)定性高，可多臺(tái)共同工作。螺旋板式換熱器是一種高效換熱器設(shè)備,適用汽－汽、汽－液、液－液，對(duì)液傳熱。

它適用于化學(xué)、石油、溶劑、醫(yī)藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業(yè)。按 結(jié)構(gòu)形式可分為 不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋 板式換熱器。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為JB/T4751-2003《螺旋板式換熱器》。

結(jié)構(gòu)性能

1、本設(shè)備由兩張卷制而成，形成了兩個(gè)均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質(zhì)可進(jìn)行全逆流流動(dòng)，大大增強(qiáng)了換熱效果，即使兩種小溫差介質(zhì)，也能達(dá)到理想的換熱效果。

2、在殼體上的接管采用切向結(jié)構(gòu)，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均勻的，液體在設(shè)備內(nèi)流動(dòng)沒有大的轉(zhuǎn)向，總的阻力小，因而可提高設(shè)計(jì)流速使之具備較高的傳熱能力。

3、I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性。

4、II型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同，但其中一個(gè)通道可拆開清洗，特別適用有粘性、有沉淀液體的熱交換。

5、III型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同，但其兩個(gè)通道可拆開清洗，適用范圍較廣。

基本參數(shù)

1.螺旋板式換熱器的公稱壓力PN規(guī)定為0.6，1，1.6、2.5Mpa（即原6、10、16、25kg/cm）（系指單通道的至大工作壓力）試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.25倍。

2.螺旋板式換熱器與介質(zhì)接觸部分的材質(zhì)，碳素鋼為Q235A、Q235B、不銹鋼酸港為SUS321、SUS304、3161。其它材質(zhì)可根據(jù)用戶要求選定。

3.允許工作溫度：碳素鋼的t=0-+350℃。不銹鋼酸鋼的t=-40-500℃。升溫降壓范圍按壓力容器的有關(guān)規(guī)定，選用本設(shè)備時(shí)，應(yīng)通過恰當(dāng)?shù)墓に囉?jì)算，使設(shè)備通道內(nèi)的流體達(dá)到湍流狀態(tài)。（一般液體流速1m/Sec氣體流速10m/Sec）.設(shè)備可臥放或立放，但用于蒸氣冷凝時(shí)只能立放；用于燒堿行業(yè)必須進(jìn)行整體熱處理，以消除應(yīng)力。

4.選用設(shè)備時(shí)，應(yīng)通過適當(dāng)?shù)墓に囉?jì)算，使設(shè)備通道內(nèi)的液體達(dá)到湍流狀態(tài)（一般液體速度≥0.5m/s；氣體≥10m/s）。

5.設(shè)備可臥放或立放，但用于蒸汽冷凝時(shí)只能立放。

6. 用于燒堿行業(yè)必須進(jìn)行整體熱處理，以消除應(yīng)力。

7.當(dāng)通道兩側(cè)流量值差較大時(shí)，可采用不等間距通道來優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)。

防堵塞原理

螺旋板式換熱器與一般列管式換熱器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小貝殼等懸浮顆粒雜質(zhì)不易在螺旋通道內(nèi)沉積，主要體現(xiàn)在：

1.因?yàn)樗菃瓮ǖ离s質(zhì)在通道內(nèi)的沉積一形成周轉(zhuǎn)的流還就會(huì)提高至把它沖掉；

2.因?yàn)槁菪ǖ纼?nèi)沒有死角，雜質(zhì)容易被沖出。

特點(diǎn)

1、傳熱效率高（性能好）

一般認(rèn)為螺旋板式換熱器的傳熱效率為列管式換熱器的1-3倍。等截面單通道不存在流動(dòng)死區(qū)，定距柱及螺旋通道對(duì)流動(dòng)的擾動(dòng)降低了流體的臨界雷諾數(shù)，水水換熱時(shí)螺旋板式換熱器的傳熱系數(shù)至大可達(dá)3000W/（㎡.K）。

2、有效回收低溫?zé)崮?

螺旋板式換熱器由兩張卷制而成，進(jìn)行余熱回收，充分利用低溫?zé)崮堋?

3、運(yùn)行可靠性強(qiáng)

不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性，保證兩種工作介質(zhì)不混合。

4、阻力小

在殼體上的接管采用切向結(jié)構(gòu)。比較低的壓力損失，處理大容量蒸汽或氣體；有自清刷能力，因其介質(zhì)呈螺旋型流動(dòng)，污垢不易沉積；清洗容易，可用蒸汽或堿液沖洗，簡單易行，適合安裝清洗裝置；介質(zhì)走單通道，允許流速比其他換熱器高。

5、可多臺(tái)組合使用

單臺(tái)設(shè)備不能滿足使用要求時(shí)，可以多臺(tái)組合使用，但組合時(shí)必須符合下列規(guī)定：并聯(lián)組合、串聯(lián)組合、設(shè)備和通道間距相同。混合組合：一個(gè)通道并聯(lián)，一個(gè)通道串聯(lián)。 [1] 

使用說明

1、 設(shè)備安裝，應(yīng)請(qǐng)熟悉該系統(tǒng)工藝的工程技術(shù)人員指導(dǎo)，按照本說明書和產(chǎn)品質(zhì)量證明書及其系統(tǒng)工藝特點(diǎn)，確定安裝工藝方案。在安裝中，應(yīng)考慮盡量利用管道的走向吸收熱膨脹，并且安裝要水平、對(duì)正，不能產(chǎn)生附加應(yīng)力，以免對(duì)設(shè)備造成不利影響。管道聯(lián)接應(yīng)使兩流程完全逆流狀態(tài)，以提高傳熱效果。

2、 安裝之前應(yīng)清洗管道系統(tǒng)，不得有泥砂、雜物等存留其中；檢查換熱器在運(yùn)輸中是否損壞，是否有大雜物落入管口中。

3、設(shè)備安裝完畢，設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

4、水壓試驗(yàn)完畢，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保溫。

5、循環(huán)必須軟化或加藥處理。（按低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB1576-96），由于水處理不當(dāng)造成結(jié)垢，可用化學(xué)清洗除垢。 [2] 

故障處理

在生產(chǎn)過程中，由于螺旋管板式換熱器的管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，管板焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致水和化工材料出現(xiàn)混合，生產(chǎn)工藝溫度難以控制，致使生成其它產(chǎn)品，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品等級(jí)。冷凝器管板焊縫滲漏后，企業(yè)通常利用傳統(tǒng)補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù)，管板內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，且難以消除，致使其它換熱器出現(xiàn)滲漏，企業(yè)通過打壓，檢驗(yàn)設(shè)備修復(fù)情況，反復(fù)補(bǔ)焊、實(shí)驗(yàn)，2～4人需要幾天時(shí)間才能修復(fù)完成，使用幾個(gè)月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕，給企業(yè)帶來人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本的增加。通過福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對(duì)新?lián)Q熱器的保護(hù)，這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接點(diǎn)，在以后的定期維修時(shí)，也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材料來保護(hù)裸露的金屬；即使使用后出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象，也可以通過福世藍(lán)技術(shù)及時(shí)修復(fù)，避免了長時(shí)間的堆焊維修影響生產(chǎn)。正是由于此種精細(xì)化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現(xiàn)的概率大大降低，不僅降低了換熱器的設(shè)備采購成本，更保證了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)時(shí)間，提高了產(chǎn)品競爭力。

泄漏處理

螺旋板式換熱器是由兩個(gè)封閉且獨(dú)立的螺旋通道構(gòu)成,通道內(nèi)出現(xiàn)了串漏則對(duì)于串漏點(diǎn)的確定比較困難。為了準(zhǔn)確的查出漏點(diǎn),采用了鉆孔的方法。鉆孔時(shí),鉆孔位置應(yīng)定在換熱器一端的同一個(gè)螺旋通道上,且為十字交叉形排列,在鉆孔時(shí)還應(yīng)盡量保證不讓鐵屑掉進(jìn)換熱器內(nèi),以使其通道暢通。

灌水打壓查漏

從未鉆孔的一個(gè)通道上,用壓力水泵向換熱器內(nèi)灌水,并形成一定的壓力,這時(shí)換熱器串漏的位置就會(huì)竄出水來,流到另一通道(鉆過孔的通道),并從離漏點(diǎn)至近的那層鉆孔往下滴水,(這時(shí)換熱器鉆過孔的一端應(yīng)是朝下放置),通過滴出水的位置,就能確定在第幾層有內(nèi)泄漏,這時(shí)再將換熱器相同層未鉆孔的一側(cè)封頭割開一段作為觀察孔,從觀察孔處就能準(zhǔn)確確定具體串漏點(diǎn)。

內(nèi)漏處的修理

1、挖孔：在確定了內(nèi)漏點(diǎn)的位置后,從換熱器至外層對(duì)應(yīng)著漏點(diǎn)的地方,開始割孔,順序是由外向里,一直割到有內(nèi)漏點(diǎn)的那一層為止。割出的孔應(yīng)為橢圓形,且尺寸的大小是外層大,向里逐漸小,一般每層板上孔的大小相差40mm,如漏點(diǎn)位置較深,在外層割出的孔應(yīng)較大。

2、清渣：在割完孔后,應(yīng)對(duì)留在每層板上的氧化渣認(rèn)真進(jìn)行清理,這是在對(duì)焊回補(bǔ)板時(shí),回補(bǔ)板與每層螺旋板能否貼緊焊牢的關(guān)鍵,可用鏨子和修整模具用的小手砂輪清理氧化渣,注意應(yīng)盡量將清理的渣子清出,不讓其掉進(jìn)換熱器內(nèi)。

3、配回補(bǔ)板：為保證修理的質(zhì)量,從換熱器上每層割下來的板料,不再使用,重新配回補(bǔ)板,另配的回補(bǔ)板要用與換熱器螺旋板相同的材料和板厚,其周邊應(yīng)比換熱器上每層割出的孔分別大15mm?20mm,且也為橢圓形,并做成和換熱器每層螺旋板弧度相一致的弧形。

4、焊內(nèi)漏點(diǎn)和回補(bǔ)板：

1)焊內(nèi)漏點(diǎn)時(shí)要仔細(xì)檢查漏點(diǎn)是裂縫還是砂眼,有必要時(shí)可用手砂輪對(duì)漏處進(jìn)行清理,磨出溝槽,以保證焊接質(zhì)量。

2)焊補(bǔ)時(shí)采用J422焊條,焊條直徑是3.2mm,電流控制在100-120A之間[1],先焊漏點(diǎn)再焊每層回補(bǔ)板,順序從里向外逐層焊接。

3)橢圓形回補(bǔ)板是緊貼在換熱器的內(nèi)弧面來進(jìn)行焊接的,其目的是“方便操作,保證焊接質(zhì)量”。

4)為使橢圓形回補(bǔ)板順利裝進(jìn)換熱器內(nèi),可在回補(bǔ)板上焊上一截圓鋼,點(diǎn)焊好橢圓形回補(bǔ)板后,再將其去掉。

5)每層回補(bǔ)板之間還焊有短圓鋼撐,(主要是為了增加橢圓形回補(bǔ)板相互的剛度)。每層回補(bǔ)板上焊短圓鋼撐的數(shù)量由回補(bǔ)板的大小而定,一般在靠外稍大的幾層回補(bǔ)板上焊23個(gè),靠內(nèi)層的回補(bǔ)板上焊1~2個(gè)。

6)至外層鋼板因有δ12mm厚,所以可將原割下的鋼板直接裝在原位置對(duì)齊焊接即可。

7)在焊接中應(yīng)做到,焊完每層橢圓形回補(bǔ)板后,應(yīng)仔細(xì)檢查焊接位置,如有砂眼要進(jìn)行補(bǔ)焊,確保其每層的焊接質(zhì)量。

試壓并封堵鉆孔

在內(nèi)漏點(diǎn)和回補(bǔ)板焊接完后,用壓力水泵向末鉆過孔的通道灌水,并形成0.5?1.0MPa的壓力,并保持一定時(shí)間,應(yīng)不出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象。封堵鉆過的孔:用于鉆孔直徑相同的短圓鋼段,封堵、焊接鉆過的孔的位置和觀察孔,而后對(duì)該通道進(jìn)行水壓試壓,壓力為0.51.0MPa,應(yīng)不出現(xiàn)泄漏。試壓過程須注意事項(xiàng):1)在對(duì)換熱器割孔前,應(yīng)用蒸汽將殘留在換熱器內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)吹凈,以免氣割時(shí)產(chǎn)生燃燒,發(fā)生安全事故。2)在對(duì)換熱器修理前,應(yīng)對(duì)其是否腐蝕嚴(yán)重進(jìn)行確認(rèn),決定其還有無修理的必要。 [3] 

防腐蝕技術(shù)

1.電化學(xué)保護(hù)法

電化學(xué)保護(hù)法分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。陰極保護(hù)是利用外加直流電源，使金屬表面上的陽極變?yōu)殛帢O而受到保護(hù)。這種方法消耗電量大，費(fèi)用高，采用極少。陽極保護(hù)法是把被保護(hù)的設(shè)備接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而達(dá)到保護(hù)。碳鋼螺旋板式換熱器的造價(jià)低，但耐腐蝕性差。通過采用犧牲陽極保護(hù)技術(shù)可以提高螺旋板式換熱器的使用壽命，但這一技術(shù)的保護(hù)作用限于管子入口處的有限長度內(nèi), 管內(nèi)深處難以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，所以犧牲陽極保護(hù)法在螺旋板式換熱器上的應(yīng)用受到了很大限制。

2.耐腐蝕材料

采用耐蝕材料(如雙目不銹鋼、哈氏合金、鈦、鈦合金、銅等)，這些材料耐腐蝕性強(qiáng)，可以提高螺旋板式換熱器的使用壽命，但這些高耐腐蝕性的材料價(jià)格昂貴，制造成本高，一次性投入的成本大，企業(yè)一般難以接受，推廣困難。

3.防腐蝕涂層法

在金屬表面，通過一定的涂覆方法，覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護(hù)層，以避免金屬表面與腐蝕介質(zhì)的直接接觸。這種技術(shù)方法至為經(jīng)濟(jì)有效，至初用于防止氣體介質(zhì)腐蝕，所用涂料大部分為有機(jī)高分子混合物溶液。人們逐漸向防油及防溶劑涂料、高溫涂料、重防腐涂料及特殊環(huán)境用涂料方向發(fā)展。

4.添加緩蝕劑法

在腐蝕性介質(zhì)中，加入少量的某些物質(zhì)，而這些物質(zhì)能使金屬的腐蝕大大降低，甚至停止，這類物質(zhì)稱為緩蝕劑。緩蝕劑的加入應(yīng)以不影響生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量為原則。

金屬侵蝕的現(xiàn)象與機(jī)理較復(fù)雜,涉及的范圍又十分廣泛。按反應(yīng)機(jī)理,金屬侵蝕可分化學(xué)侵蝕和電化學(xué)侵蝕。而金屬表面與電解質(zhì)溶液因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的電化學(xué)侵蝕是至普遍、至常見的侵蝕。電化學(xué)侵蝕通常又以應(yīng)力侵蝕破裂、點(diǎn)蝕(小孔侵蝕)、縫隙侵蝕等局部侵蝕的形式泛起。

侵蝕與防護(hù)的主要目的是為了增產(chǎn)節(jié)約。

優(yōu)、缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積提供的傳熱面很大，如直徑￠1500mm高1200mm的螺旋板換熱器的傳熱面可達(dá)130m2。流體在螺旋板內(nèi)允許流速較高，并且流體沿螺旋方向流動(dòng)，滯流層薄，故傳熱系數(shù)大，傳熱效率高。此外還因流速大，臟物不易滯留。

缺點(diǎn)：螺旋板式換熱器要求焊接質(zhì)量高，檢修比較困難。重量大，剛性差，螺旋板式換熱器運(yùn)輸和安裝時(shí)應(yīng)特別注意。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，螺旋板式換熱器與一般列管式換熱器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小貝殼等懸浮顆粒雜質(zhì)不易在螺旋通道內(nèi)沉積，分析其原因；一是因?yàn)樗菃瓮ǖ离s質(zhì)在通道內(nèi)的沉積一形成周轉(zhuǎn)的流還就會(huì)提高至把它沖掉，二是因?yàn)槁菪ǖ纼?nèi)沒有死角，雜質(zhì)容易被沖出。