關(guān)于換熱器種類、故障分析及解決方法探析

張海燕

摘要：伴隨我國換熱器生產(chǎn)制造工藝不斷創(chuàng)新，如何對其進行故障進行分析及有效處理已經(jīng)成為當下諸多專家學者關(guān)注議題。通過近年來大多研究發(fā)現(xiàn)，故障分析及解決方法的科學性與合理性對換熱器在生產(chǎn)加工中的穩(wěn)定運行十分重要。本次研究從換熱器入種類及市場角度出發(fā)，對換熱器進行全面的故障分析及解決方法剖析，為下一步工作開展提供依據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：換熱器;故障分析;解決方法

0? 引言

換熱器的種類選擇、故障分析及解決方法對該設備在生產(chǎn)運行中的穩(wěn)定可靠、功能發(fā)揮影響頗大。然而現(xiàn)階段關(guān)于換熱器種類、故障分析及解決方法研究相對較少，基于該問題現(xiàn)狀，要求行之有效的方法對其進行分析研究，如選型方面解決方法、介質(zhì)及工藝條件解決方法、腐蝕方面解決方法等。本次研究對關(guān)于換熱器種類、故障分析及解決方法進行分析，有十分重要的理論意義。

1? 當下我國換熱器市場情況分析

換熱器作為重要基礎設備之一，在各行業(yè)及領域中應用都較為廣泛。我國換熱器在研發(fā)及制造方面已經(jīng)獲得相關(guān)核心技術(shù)。主要包括傳熱面積有效減少、傳熱效率提高、熱強度裝置添加等。這些都對日后我國換熱器整體市場銷量起到積極推動作用。通過對換熱器市場行情調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)，當下我國換熱器市場需求量逐漸增大。主要以電力、化工、食品、機械、石油冶金黨方面較為明顯。并顯示我國換熱器市場需求量正在逐年遞增。在2015-2020年間，基本換熱器產(chǎn)業(yè)保持年均12-20%的速度增長。同時，伴隨著我國科學技術(shù)不斷提升，多種形式且功能特殊的換熱器也逐漸研發(fā)應用，從結(jié)構(gòu)、技術(shù)、功能、穩(wěn)定、材料等方面都取得較大突破?；诖耍覈蚕嗬^建立了換熱器規(guī)范體系，對其功能、參數(shù)等相關(guān)指標也進行標準化評估，提升了國內(nèi)換熱器的研發(fā)質(zhì)量及性能保障。因此，對換熱器進行設計及選型就尤為重要，其基本要求如下：第一、對工藝條件進行合理配置及營造;第二、結(jié)構(gòu)必須安全、穩(wěn)定與可靠;第三、具有一定的便利性，主要體現(xiàn)在操作、安裝、維修等方面;第四、經(jīng)濟上較為合理，價格可以接受等[1]。

2? 換熱器的分類

2.1 間壁式換熱器? 間壁式換熱器在換熱器市場最為常見，其主要原理是對不同溫度的多種流體進行有效分開，保證其可以在間壁空間內(nèi)進行快速流動。并且利用界面功能，通過導熱及對流方式，實現(xiàn)多種不同溫度流體可以在一定條件下完成換熱。間壁式換熱器的主要結(jié)構(gòu)形式主要包括夾套式、噴淋式、沉浸式、板式及管殼式等。在市場銷量及應用方面都非常廣泛，是目前應用最廣泛的換熱器。

2.2 蓄熱式換熱器? 蓄熱式換熱主要以能量儲存為主，通過填料的方式提升能量的儲備效應。對能量進行快速轉(zhuǎn)移，即從當下某種流體進行作業(yè)，將其傳遞到另外一種流體當中去。其蓄熱體主要是通過固體物質(zhì)組織構(gòu)成。將蓄熱體的中的熱量有效傳遞到低溫流體中。順序是熱介質(zhì)首先將其熱量傳輸?shù)綗嵝顭狍w中去，然后冷介質(zhì)在經(jīng)過與蓄熱體融合后產(chǎn)生熱量[2]。進而實現(xiàn)快速熱量傳遞最終目的。第一、在一定的加熱時間周期當中，熱氣流會不斷進入蓄熱式換熱器當中的蓄熱體內(nèi)部，使其熱能量在熱流體中進行轉(zhuǎn)移，即傳遞方向為蓄熱體內(nèi)部，這樣就造成了從熱流體自身溫度的降低。在該周期終結(jié)后，該冷流體經(jīng)過蓄熱體內(nèi)部，該流體會在蓄熱填料當中吸收大大量熱量。在該過程當中蓄熱體、流體中各個部位中的溫度都會隨時間持續(xù)波動而出現(xiàn)改變。在其系統(tǒng)啟動完成后，一定要通過相對周期連續(xù)切換，此時該蓄熱式換熱器方可處在穩(wěn)定運行狀態(tài)當中，保證該蓄熱體內(nèi)部各部位吸、放熱速率的穩(wěn)定、持續(xù)。

2.3 直接接觸式換熱器? 直接接觸式換熱器，也稱其為“混合式換熱器”。主要是以兩種存在不同相態(tài)的流體接觸碰撞，形成一種混合性熱交換方式[3]。進而起到最終的換熱目的。通過分析后發(fā)現(xiàn)，直接接觸式換熱器在一定程度方面都具有優(yōu)化功能，規(guī)避了傳統(tǒng)型熱換氣當中傳熱間壁處及兩側(cè)污垢形成后造成熱阻情況出現(xiàn)。保持流體之間接觸性能良好，則會迅速提升其傳熱速率。因此，只要可以滿足其流體之間可以相互混合的條件，都可進行混合式熱交換器采用。

3? 換熱器故障分析

換熱器在日常運行過程當中也必然會遇到這樣或那樣的問題。通過對相關(guān)故障問題進行總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)，換熱器泄漏是當下最為常見的故障之一。從泄漏影響及因素角度分析，主要包括磨損泄漏、腐蝕泄漏、靜密封失效造成的泄漏情況。造成這種情況的因素也諸多，主要包括生產(chǎn)工藝方面問題、設備質(zhì)量問題、檢測監(jiān)督及其他因素。在化工行業(yè)當中換熱器作為一種極為重要的輔助設備，一旦出現(xiàn)故障問題則會導致很多連鎖反應出現(xiàn)。這些都會對化工生產(chǎn)及工作運行造成一定影響。管殼式換熱其在化工生產(chǎn)中最為常見，主要因為其優(yōu)點較多，如符合高溫高壓條件、操作簡單、可靠性強等，但其問題也頗多。所以，在實際應用過程中一定要對管殼式換熱器的故障形成及問題進行有效排除，在方法選擇方面也應該科學、考量[4]。

4? 換熱器故障處理措施及解決方法

4.1 選型方面解決方法? 需要從選型方面入手，對相關(guān)型號進行分析研究，一定要注重其結(jié)合性，根據(jù)行業(yè)需求及生產(chǎn)條件的進行科學選擇。目前我國市售換熱器存在種類繁多特定，當然在材質(zhì)方面也各有特點，差異性較大?；诖?，設計與工作人員一定要對其進行認真研究、分析，不斷從生產(chǎn)工藝及條件方面出發(fā)，科學、合理的對換熱器進行選擇[5]。在對換熱器本身考量過程中中需要從介質(zhì)、壓力及溫度三個指標參數(shù)入手，對其進行逐一分析。并按照工藝具體參數(shù)對換熱器體積、結(jié)構(gòu)及質(zhì)量等進行考量。在此同時也要考慮換熱器日后維護保養(yǎng)與經(jīng)濟成本。如要進行特殊應用，則需要對工作環(huán)境中的高溫、高壓及高腐蝕等因素進行均衡，在選型方面更應該格外重視。

4.2 介質(zhì)及工藝條件解決方法? 首先，需要對換熱介質(zhì)屬性進行充分了解，如介質(zhì)中的強酸堿、高極性、易結(jié)晶及易揮發(fā)等特征需要進行特別重視。只有對介質(zhì)屬性充分了解、掌握方可對其進行設計開展。其次工藝條件，工藝條件是換熱器設備得以高效運行、穩(wěn)定保障及安全可靠的重要前提基礎。所以，在工藝條件營造方面一定要從多方面、多角度進行考慮分析，將可能造成換熱器故障的問題因素進行發(fā)現(xiàn)排除，如避免其出現(xiàn)超載、超限及超負荷等設備應用，需要結(jié)合換熱器設備參數(shù)指標對相關(guān)生產(chǎn)能力進行設計[6]。最后，設備配置，根據(jù)日后的安全運行及性能發(fā)揮，將設備檢修作為重中之重，即設備預留。主要根據(jù)換熱量的20%進行設備預留。也建議采用裝置備機模式進行加工生產(chǎn)。其目的是保障整體設備在不停產(chǎn)的情況下，通過單獨設備也可以快速實現(xiàn)其更換、檢修。這樣可以有效避免因單個設備故障所造成的停產(chǎn)情況發(fā)生。

4.3 腐蝕方面解決方法? 通過分析后發(fā)現(xiàn)換熱器金屬在一定的濕熱條件下必然會出現(xiàn)相對腐蝕開裂。這種必然性也會對化工生產(chǎn)中的換熱器設備功能造成影響。應力腐蝕開裂情況的出現(xiàn)主要是拉伸應力、腐蝕介質(zhì)在一定作用條件下融合產(chǎn)生的。拉伸應力主要是因該設備在制造及焊接當中所產(chǎn)生的殘余應力、工作載荷而形成的。而應力腐蝕主要是在具備Cl-環(huán)境條件下出現(xiàn)的。例如板式換熱器板片表面出現(xiàn)大量污垢后，該介質(zhì)當中的大量腐蝕元素則會依附在污垢中。同時在其底部縫隙節(jié)點中也會形成一定的化學效應導致成縫隙腐蝕發(fā)生。因此，需要對應用現(xiàn)場及條件進行優(yōu)化，在針對腐蝕問題的嚴重影響，可以采用定期內(nèi)部清洗及表面清潔等方式。這樣才能有效降低因腐蝕問題造成的故障發(fā)生[7]。

5? 結(jié)論

綜上所述，通過對關(guān)于換熱器種類、故障分析及解決方法進行分析研究，從多方面、多角度對當下我國換熱器種類、市場行情進行闡述。并結(jié)合實際問題及發(fā)展需求，對換熱器故障進行分析，提出相關(guān)優(yōu)化措施，主要包括：間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、直接接觸式換熱器、選型方面解決方法、介質(zhì)及工藝條件解決方法、腐蝕方面解決方法等，為我國換熱器研發(fā)及應用打下堅實基礎。

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