基本介紹
- 中文名：浮頭式換熱器
- 外文名：Movable Tube Sheet Heat Exchanger
- 別 稱：熱交換器
- 套用領域：化工、石油、動力
簡介,結構,設計要求,優缺點,優點,缺點,製造工藝,質量檢驗,特點,故障及對策,
簡介
浮頭式換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應力。
結構
在凹型和梯型凹槽之間鑽孔並套絲或焊設多個螺桿均布，設浮頭法蘭為凸型和梯型凸台雙密封，分程隔板與梯型凸台相通並位於同一端面的寬面法蘭，且凸型和梯型凸台及分程隔板分別與浮頭管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相對應匹配，該浮頭法蘭與無折邊球面封頭組配焊接為浮頭蓋，其法蘭螺孔與浮頭管板的絲孔或螺桿相組配，用螺栓或螺帽緊固壓緊浮頭管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其墊片，該結構必要時可適當加大浮頭管板的厚度和直徑及圓筒的內徑，同時相應變更加大相關零部件的尺寸；另配置一無外力輔助鋼圈，其圈體內徑大於浮頭管板外徑，鋼圈一端設法蘭與外頭蓋側法蘭內側面凹型或梯型密封面連線並密封，另一端設法蘭或其他結構與浮頭管板原凹型槽及其墊片或外圓密封。
浮頭式換熱器結構
浮頭式換熱器結構設計要求
隨著經濟的發展，各種不同型式和種類的換熱器發展很快，新結構、新材料的換熱器不斷湧現。為了適應發展的需要，中國對某些種類的換熱器已經建立了標準，形成了系列。完善的換熱器在設計或選型時應滿足以下基本要求：
浮頭式換熱器
浮頭式換熱器（1） 合理地實現所規定的工藝條件；
（2） 結構安全可靠；
（3） 便於製造、安裝、操作和維修；
（4） 經濟上合理。
浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，而另一端的管板可在殼體內自由浮動，殼體和管束對膨脹是自由的，故當兩種介質的溫差較大時，管束和殼體之間不產生溫差應力。浮頭端設計成可拆結構，使管束能容易的插入或抽出殼體。（也可設計成不可拆的）。這樣為檢修、清洗提供了方便。但該換熱器結構較複雜，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況。因此在安裝時要特別注意其密封。
浮頭換熱器的浮頭部分結構，按不同的要求可設計成各種形式，除必須考慮管束能在設備內自由移動外，還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。
在設計時必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑應小於殼體內徑Di，一般推薦浮頭管板與殼體內壁的間隙b1=3~5mm。這樣，當浮頭出的鉤圈拆除後，即可將管束從殼體內抽出。以便於進行檢修、清洗。浮頭蓋在管束裝入後才能進行裝配，所以在設計中應考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。
鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要作用。隨著浮頭式換熱器的設計、製造技術的發展，以及長期以來使用經驗的積累，鉤圈的結構形式也得到了不段的改進和完善。
鉤圈一般都為對開式結構，要求密封可靠，結構簡單、緊湊、便於製造和拆裝方便。
浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應性，在長期使用過程中積累了豐富的經驗，不斷促進了自身的發展。故迄今為止在各種換熱器中仍占主導地位。
優缺點
優點
（1）管束可以抽出，以方便清洗管、殼程；
浮頭式換熱器
浮頭式換熱器（2）介質間溫差不受限制；
（3）可在高溫、高壓下工作，一般溫度小於等於450度，壓力小於等於6.4兆帕；
（4）可用於結垢比較嚴重的場合；
（5）可用於管程易腐蝕場合。
缺點
（1）小浮頭易發生內漏；
（2）金屬材料耗量大，成本高20%；
（3）結構複雜
製造工藝
選取換熱設備的製造材料及牌號，進行材料的化學成分檢驗，機械性能合格後，對鋼板進行矯形，方法包括手工矯形，機械矯形及火焰矯形。
備料－－劃線－－切割－－邊緣加工（探傷）－－成型－－組對－－焊接－－焊接質量檢驗－－組裝焊接－－壓力試驗
質量檢驗
化工設備不僅在製造之前對原材料進行檢驗，而且在製造過程中要隨時進行檢查。
特點
浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內自由移動，這個特點在現場能看出來。這種換熱器殼體和管束的熱膨脹是自由的，管束可以抽出，便於清洗管間和管內。其缺點是結構複雜，造價高（比固定管板高20%），在運行中浮頭處發生泄漏，不易檢查處理。浮頭式換熱器適用於殼體和管束溫差較大或殼程介質易結垢的條件。
故障及對策
在生產過程中，由於浮頭式換熱器的管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學介質的腐蝕，管板焊縫處經常出現滲漏，導致水和化工材料出現混合，生產工藝溫度難以控制，致使生成其它產品，嚴重影響產品質量，降低產品等級。冷凝器管板焊縫滲漏後，企業通常利用傳統補焊的方法進行修復，管板內部易產生內應力，且難以消除，致使其它換熱器出現滲漏，企業通過打壓，檢驗設備修復情況，反覆補焊、實驗，2～4人需要幾天時間才能修復完成，使用幾個月後管板焊縫再次出現腐蝕，給企業帶來人力、物力、財力的浪費，生產成本的增加。通過高分子複合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新換熱器的保護，這樣不僅有效治理了新換熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用後化學物質腐蝕換熱器金屬表面和焊接點，在以後的定期維修時，也可以塗抹高分子複合材料來保護裸露的金屬；即使使用後出現了滲漏現象，也可以通過技術及時修復，避免了長時間的堆焊維修影響生產。正是由於此種精細化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現的機率大大降低，不僅降低了換熱器的設備採購成本，更保證了產品質量、生產時間，提高了產品競爭力。
