全焊接板式换热器技术经济性能及应用情况概述

全焊接板式换热器技术经济性能及应用情况概述

论文导读：中海油惠州炼油项目常减压蒸馏装置的原油－常顶油气换热器在基础设计中选择了4台U型管式换热器，通过技术交流，我们了解到法国AlfaLavalVicarb公司从1997年开始已经为外国炼油厂在常减压装置的相同部位提供过12台Compabloc全焊接板式换热器，用于替代普通U型管式换热器并且取得了满意的使用效果。

关键词：全焊接板式换热器，结构，技术经济性能

0.概述中海油惠州炼油项目常减压蒸馏装置的原油－常顶油气换热器在基础设计中选择了4台U型管式换热器，通过技术交流，我们了解到法国AlfaLavalVicarb公司从1997年开始已经为外国炼油厂在常减压装置的相同部位提供过12台Compabloc全焊接板式换热器，用于替代普通U型管式换热器并且取得了满意的使用效果。采用AlfaLaval公司板式换热器替代原U型管式换热器方案，可以达到大幅度降低该部位投资的目的。1.全焊接板式换热器的结构、特点及优点图一全焊接板式换热器结构示意图1.1结构：全焊接板式换热器主体结构参见图一，主要由以下几大部件构成：（1）换热板片（2）支撑柱（3）立柱护套（4）板框1.2性能特点（1）流动状态湍流，高效热传导（2）高壁面剪切力（3）不同的传热单元数（4）强度高1.3与管壳式换热器相比的优点（1）提高热回收（2）减少结垢（3）优化设计（4）受振动影响小2.与管壳式换热器的经济、技术性能比较以中海油惠州炼油项目常减压蒸馏装置的原油－常顶油气换热器为例，对比采用板式换热器替代原U型管式换热器方案，从而对两种换热器进行经济、技术性能比较。表1板式换热器与管壳式换热器的经济、技术性能比较表

技术参数比较U型管式换热器AlfaLaval公司板式换热器设备型号BIU1400-4.0/4.0-540-6/25-2CPL75-H-200设备台数4台4台操作方式并联并联单台设备净重28吨6.792吨换热管/板材质TA1ASMESB265TiGrade1设备投资（4台）2228.8万元RMB1700万元RMB原油侧耐压性能4.0/5.0Mpa（设计/试验表压）3.2/4.16Mpa（设计/试验表压）设计温度250℃/220℃（油气/原油）250℃/250℃（油气/原油）压降0.068/0.0025MPa（油气/原油）0.068/0.0019MPa（油气/原油）外型尺寸DN1400×76001861×1603×1760从上表中可以清晰地比较出板式换热器比U型管式换热器节约投资500余万元，存在巨大的降投资空间。3.板式换热器应用中的技术问题及解决方法3.1板式换热器耐腐蚀和冲蚀情况⑴采用材料标准将符合ASMESB265TiGrade1的钛板，板片厚度为1毫米，换热器与介质接触的部位全部采用Ti板或Ti复合板材料，完全可以应对高温下环烷酸和低温下湿H2S的腐蚀。⑵对于板式换热器，在流体线速很低的情况下就能够保证高度湍流，通过控制每个板片的入口流速和流道的流速，大大降低冲蚀的发生；同时，由于钛板硬度非常高，理论上冲蚀的减薄率为0。3.2原油中所含颗粒物可能造成板式换热器堵塞⑴热侧和冷侧的流动状态均为激烈湍流，对于颗粒直径小于2毫米且总量在0.1％（重量比）内的颗粒物，以及某些可能的絮状物沉积，堵塞都不可能发生。从物理构造上看，每个板片是垂直地面放置，板片间隙可达5毫米，存在堵塞的可能性很小。⑵在油田上有大量的板式换热器成功安装实例，同时，在炼油厂的常减压装置上，AlfaLaval公司已经有超过10个介质为原油的板式换热器业绩（见业绩表），至今未出现堵塞的情况。3.3设备机械强度⑴板式换热器的机械可靠性与设备的压力和温度有直接的关系。板式换热器板片厚度选择原则有两个，即保证换热效率和保证机械强度。换热效率与板厚成反比，机械强度与板厚成正比。板式换热器板片之间有大量的接触点，这些接触点将所有板片连接成为一个整体，使板片的机械强度和抗振动能力大大增强。板片厚度只是为了保证焊接的需要，两侧差压的高低对板片焊接质量有很高要求，板片的焊接工艺采用激光焊，该技术要求钛板厚度1毫米就足够了。焊接之后要对焊缝进行严格的质量检测，其单侧气压试验压力为设计压力的1.15倍,即3.68MPa，远高于正常工作时的差压2.0MPa和开车时的最大压力2.9MPa。⑵单侧设计压力的高低对端板的厚度有重要影响，设计时根据ASMEVIIIDIV.I规范来确定两侧端板的厚度。设备的液体试验压力为设计压力的1.3倍，即4.16MPa（表压）。⑶AlfaLaval公司在瑞士Tamoil公司Collombey炼油厂原油-常顶油气钛板换热器业绩中，冷侧和热侧差压达2.54MPa（冷侧和热侧2.6／0.6MPa），该换热器1997年投入运行至今未仍未发现问题。3.4板式换热器的检修。⑴板式换热器检修时可以方便地进行冷侧和热侧的压力试验，发现泄漏时可以将该换热通道用两个端板堵死。⑵该板式换热器设计温度为250度，设计压力为3.2MPa，适合蒸汽吹扫。⑶由于拆卸端板非常容易，也可以用高压水枪直接冲洗板片，冲洗压力可达50MPa。同时，由于持液量非常小，可以采用在线化学方法进行清洗。4.板式换热器在常减压装置的业绩情况全焊接板式换热器在国外已有数十台成功应用业绩，以我们现场实际调研过的瑞士TAMOIL炼厂常顶4台型号为CP75型Compabloc全焊接板式换热器的生产应用实况为例进行分析研究。TAMOIL炼厂的常减压装置的处理量为230万吨／年，原料是利比亚的低硫原油，换热器的冷热侧的差压高达2.54MPa，详细设计参数参见表二，现场安装使用图见图二。改组换热器于1997年3月投入生产，至今已经运行了将近十年，期间有2次（2003年、2006年）随装置停工正常的在线清洗。2003年在装置检修时，该换热器做了一次全面的技术鉴定，没有发现板片的泄漏及变形情况，也没有发生过结垢、腐蚀及堵塞现象。表二瑞士TAMOIL炼厂常顶全焊接板式换热器设计数据

热侧冷侧介质名称常顶油气介质名称原油设计压力MPa（G）0.35设计压力MPa（G）3.3设计温度℃183设计温度℃100操作压力MPa（G）0.06操作压力MPa（G）2.6最高操作压力MPa（G）0.15最高操作压力MPa（G）3.0进／出口操作温度℃120／80进／出口操作温度℃20／60

图二瑞士TAMOIL炼厂常顶全焊接板式换热器现场图其他全焊接板式换热器在常减压的应用业绩情况参见表三表三全焊接板式换热器应用业绩表

所属公司安装位置型号材质台数日期巴尔及利Lukoil-Neftochim公司Bourgas炼油厂Lukoil-Neftochim公司，Bourgas炼油厂常顶油气－原油CP75316L42005俄罗斯Novoshahtinsk炼油厂柴油－原油CP50254SMO22006CP75254SMO12006常顶油气－原油CP75316L42006CP50254SMO12006汽油－原油CP50254SMO12006瑞士Tamoil公司Collombey炼油厂常顶油气－原油CP75Ti21996美国ConocoPhillips公司Ponca炼厂HVGO－原油CP75254SMO22003美国SinclairOil公司Tulsa炼油厂常顶油气－原油CP75254SMO22006煤油－原油CP50254SMO12006常底－原油CP75254SMO42006瑞典Nynäs公司Gothenburg炼油厂原油－除盐水CP50Ti120045.结束语目前，国产板式换热器在常减压装置没有成功使用业绩，同时要求换热器冷侧和热侧差压不大于1.5MPa，钛板厚度不大于0