0.概述

中海油惠州煉油項目常減壓蒸餾裝置的原油-常頂油氣換熱器在基礎設計中選擇了4臺U型管式換熱器，通過技術交流，我們了解到法國Alfa Laval Vicarb公司從1997年開始已經(jīng)為外國煉油廠在常減壓裝置的相同部位提供過12臺Compabloc全焊接板式換熱器，用于替代普通U型管式換熱器并且取得了滿意的使用效果。采用Alfa Laval公司板式換熱器替代原U型管式換熱器方案，可以達到大幅度降低該部位投資的目的。

1.全焊接板式換熱器的結構、特點及優(yōu)點

圖一 全焊接板式換熱器結構示意圖

1.1結構：全焊接板式換熱器主體結構參見圖一，主要由以下幾大部件構成：

(1)換熱板片(2)支撐柱 (3)立柱護套(4)板框

1.2性能特點

(1)流動狀態(tài)湍流，高效熱傳導 (2)高壁面剪切力

(3)不同的傳熱單元數(shù)(4)強度高

1.3與管殼式換熱器相比的優(yōu)點

(1)提高熱回收(2)減少結垢

(3)優(yōu)化設計(4)受振動影響小

2.與管殼式換熱器的經(jīng)濟、技術性能比較

以中海油惠州煉油項目常減壓蒸餾裝置的原油-常頂油氣換熱器為例，對比采用板式換熱器替代原U型管式換熱器方案，從而對兩種換熱器進行經(jīng)濟、技術性能比較。

表1 板式換熱器與管殼式換熱器的經(jīng)濟、技術性能比較表

從上表中可以清晰地比較出板式換熱器比U型管式換熱器節(jié)約投資500余萬元，存在巨大的降投資空間。

3.板式換熱器應用中的技術問題及解決方法

3.1板式換熱器耐腐蝕和沖蝕情況

⑴采用材料標準將符合ASME SB265 Ti Grade 1 的鈦板，板片厚度為1毫米，換熱器與介質接觸的部位全部采用Ti板或Ti復合板材料，完全可以應對高溫下環(huán)烷酸和低溫下濕H2S的腐蝕。

⑵對于板式換熱器，在流體線速很低的情況下就能夠保證高度湍流，通過控制每個板片的入口流速和流道的流速，大大降低沖蝕的發(fā)生;同時，由于鈦板硬度非常高，理論上沖蝕的減薄率為0。

3.2原油中所含顆粒物可能造成板式換熱器堵塞

⑴熱側和冷側的流動狀態(tài)均為激烈湍流，對于顆粒直徑小于2毫米且總量在0.1%(重量比)內的顆粒物，以及某些可能的絮狀物沉積，堵塞都不可能發(fā)生。從物理構造上看，每個板片是垂直地面放置，板片間隙可達5毫米，存在堵塞的可能性很小。

⑵在油田上有大量的板式換熱器成功安裝實例，同時，在煉油廠的常減壓裝置上，Alfa Laval公司已經(jīng)有超過10個介質為原油的板式換熱器業(yè)績(見業(yè)績表)，至今未出現(xiàn)堵塞的情況。

3.3設備機械強度

⑴板式換熱器的機械可靠性與設備的壓力和溫度有直接的關系。板式換熱器板片厚度選擇原則有兩個，即保證換熱效率和保證機械強度。換熱效率與板厚成反比，機械強度與板厚成正比。板式換熱器板片之間有大量的接觸點，這些接觸點將所有板片連接成為一個整體，使板片的機械強度和抗振動能力大大增強。板片厚度只是為了保證焊接的需要，兩側差壓的高低對板片焊接質量有很高要求，板片的焊接工藝采用激光焊，該技術要求鈦板厚度1毫米就足夠了。焊接之后要對焊縫進行嚴格的質量檢測，其單側氣壓試驗壓力為設計壓力的1.15倍,即3.68MPa，遠高于正常工作時的差壓2.0MPa和開車時的最大壓力2.9MPa。

⑵單側設計壓力的高低對端板的厚度有重要影響，設計時根據(jù)ASME VIII DIV.I規(guī)范來確定兩側端板的厚度。設備的液體試驗壓力為設計壓力的1.3倍，即4.16MPa(表壓)。

⑶AlfaLaval公司在瑞士Tamoil公司Collombey煉油廠原油-常頂油氣鈦板換熱器業(yè)績中，冷側和熱側差壓達2.54MPa(冷側和熱側2.6/0.6MPa)，該換熱器1997年投入運行至今未仍未發(fā)現(xiàn)問題。

3.4板式換熱器的檢修。

⑴板式換熱器檢修時可以方便地進行冷側和熱側的壓力試驗，發(fā)現(xiàn)泄漏時可以將該換熱通道用兩個端板堵死。

⑵該板式換熱器設計溫度為250度，設計壓力為3.2MPa，適合蒸汽吹掃。

⑶由于拆卸端板非常容易，也可以用高壓水槍直接沖洗板片，沖洗壓力可達50MPa。同時，由于持液量非常小，可以采用在線化學方法進行清洗。

4.板式換熱器在常減壓裝置的業(yè)績情況

全焊接板式換熱器在國外已有數(shù)十臺成功應用業(yè)績，以我們現(xiàn)場實際調研過的瑞士TAMOIL煉廠常頂4臺型號為CP75型Compabloc全焊接板式換熱器的生產(chǎn)應用實況為例進行分析研究。TAMOIL煉廠的常減壓裝置的處理量為230萬噸/年，原料是利比亞的低硫原油，換熱器的冷熱側的差壓高達2.54MPa，詳細設計參數(shù)參見表二，現(xiàn)場安裝使用圖見圖二。改組換熱器于1997年3月投入生產(chǎn)，至今已經(jīng)運行了將近十年，期間有2次(2003年、2006年)隨裝置停工正常的在線清洗。2003年在裝置檢修時，該換熱器做了一次全面的技術鑒定，沒有發(fā)現(xiàn)板片的泄漏及變形情況，也沒有發(fā)生過結垢、腐蝕及堵塞現(xiàn)象。

表二瑞士TAMOIL煉廠常頂全焊接板式換熱器設計數(shù)據(jù)

圖二 瑞士TAMOIL煉廠常頂全焊接板式換熱器現(xiàn)場圖

其他全焊接板式換熱器在常減壓的應用業(yè)績情況參見表三

表三 全焊接板式換熱器應用業(yè)績表

5.結束語

目前，國產(chǎn)板式換熱器在常減壓裝置沒有成功使用業(yè)績，同時要求換熱器冷側和熱側差壓不大于1.5MPa，鈦板厚度不大于0.8mm，板片的焊接工藝采用自動焊或密封焊，激光焊的焊接工藝目前仍在開發(fā)階段。但隨著機械設備制造工藝、技術的發(fā)展，設備可靠性及技術性能的大幅提升，板式換熱器的使用范圍會越來越大，前景越來越好。

6.參考文獻

[1]ASME VIII DiV.1.

[2]阿法拉伐板式換熱器制造標準.

[3]ASME規(guī)范中的檢驗試驗規(guī)程.