1、 本文由mayongming311贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第2期-5-行 业 分 析近年来国内石墨换热设备发展概况程治方1 单新华2（1.中国化工机械动力技术协会，北京 100011） （2.无锡市红旗日用化工机械有限公司，江苏 无锡 214133）摘 要 石墨换热器具有换热效果好、耐腐蚀性强、结构紧凑、占地面积小和易于安装维修等特点。随着化工工艺技术的 发展和环境 要 的 ， 有 好 用 。 石墨换热器 腐蚀 强化 热 石 和化 工业在 程中 用换热设 备， 中 换热的 有强、强 currency1 ，“换热设备fifl腐蚀，
2、会有 、”和环境 等 。要 换热设备不要有好的换热性能， 要有 的耐腐蚀性。石墨换热器具有换热效 果好、耐腐蚀性强、结构紧凑、占地面积小和易于 安装维修等特点， 80-90年在国内市 到 用。近 年来随着化工工艺技术的不 发展，化工 装 的 日 化， 新 或 的发 ， 能 环境 的要 不 ， 石墨换热器在换 热设备中的“有 下 ， 有 石墨换 热设备 会 设备 。 “近年来国内石墨换热设备的发展概况行综 合评述， 说明石墨换热设备 有 好 用 ， 希望有 部门和企业 注 技术的发展并给予力支持。1 统石墨换热设备技术发展概况工业发达国家从 40年起，便继 发了结构 异的石墨换热器。1947年，
3、英国爱 奇逊电 公司研制 了 石墨换热器，鲍 威尔杜富林公司发了DELAN1UM石墨换热器。 1949年，日本碳素公司 地制出RESBON石墨 换热器，法国和 苏联在 60-70年先后 出 具特色的石墨换热器。如法国罗兰碳素公司 的 换热器， 换热面积达1500m2， 换热器的换热面积已于1500m 2，作 石墨换 热器的换热石墨 的直径达1800mm。我国自1980 年 来，伴随改革放后化工业的发展，石墨换 热器的 基本呈 年直线 趋势。 80年 末期全国石墨换热器总 超4万m2。据了解 国内从石墨换热器研究与 的企业达百 家， 中南通碳素厂、海碳素厂、沈阳化工机械厂、辽阳碳素厂等 经达到定
4、的 实力。国 内最早从石墨换热器研究与 的单位沈阳 化工研究院，1956年已始“酚醛树脂浸渍石墨 行研究，并制了板 石墨换热器。1959年掌 握了酚醛石墨的制方法， 我国 换热 器的 行了技术储备。1964年沈阳化工 机械厂研制 石墨换热器和矩形 石墨换热器，创了我国石墨换热器 用的 先河。1995年，冶 建筑研究院用聚四氟乙烯分 散液浸渍石墨 换热器，用于冶 洗钢板， 小了我国与国 在这领域的差距。南通碳素 厂从 60年末始起步，到 80年 已能 结构 、 格的石墨换热 器，跃居全国第。 入 90年 后，我国石墨换热器的需 步达到个“稳 定 。 企业始从 能 技术 改 的 入，或 与国 公司
5、建 合 企业， 第 能后定单 期 不 的 面。 国内 石墨换热器的 工艺技术 线 用 的有四 。第 不 性石墨工艺， 石墨 与合树脂 合，经 、 化、机 械 工和装 。 工艺 期，制方 便，本，制的换热器机械强， 热 性能“。 苏联、日本和我国 用这技术， 用于制 石墨换热器。如 苏联 ATM 石墨 ， 方 currency1石墨 33%，“currency1石墨43.6%，酚醛树脂23.4%。 国内 企业用这 工艺 了 的石墨换 热器。 了 石墨换热器能fi特fl ， 国厂家用了不 的结。如 苏联尔 电 厂 了石墨换热器的腐蚀性能，作 ”程治方（1951），江苏无锡， 工，中国化工机械动力技
6、术协会 。-6-行业分析石 与化工设备 2010年第13展了用酚醛合树脂的研究，并 了定 的效。国内不企业从 70年始 聚 乙烯 石墨 ，用于制 石墨换热器。 有的在基 维 石墨的 强。第 电 浸渍酚醛树脂的工艺， 用 currency1的 与 合，经 、 、 石墨化、浸渍、机械 工， 装 。这 工艺 的石墨 强， 热性好，能制 格 、换热面积 的 或 石墨换热器， 期 ，本，基的。这 工艺 在 国的 用 ，在已基本 。 我国 部分石墨换热器用这 工艺 。第 综合性工艺技术 线， 用“currency1 的石墨 与 合后，经 动 、 、浸渍树脂、 工、装 ， 本第、 工艺 线 ，制的石墨 强
7、， 稳定，特石墨化电 紧 ， 。我国林市江碳素厂用这 工艺 石墨换热器。第四 用化工 用石墨浸渍 树脂的工艺技术线。 “currency1的石 (currency1 0.10.2mm)与 合，经 、 、 、 、石墨化、浸渍树脂、机械 工 装 。这 不 性石墨 currency1“、 、 用 力达0.51.5MPa、换热效 好，能制 的石墨换热器，工业发达国家 用这 工 艺 石墨换热器。国内化工建设 的石墨 换热器 这 。国内新电碳厂自1981 年 来，用性能“currency1结构的不 性石墨 ， 了KSH 石墨换热器，达到国 。述四 工艺 线中，我国要 用 工艺 石墨换热器， 与国 有定差距
8、。 八五”计划 来 国家四 工艺 线纳入fl 技术装备攻 ， 委托新电碳厂等单位展 的研究，并 了 定的果。 ，与 面 的 换热设备， 石墨换热设备机械强和 用温不的弱点 明显， ，近年来国内 科研和 部 门用了许措施 石墨换热设备的整机 性能。 首先用 增强技术，石墨换热器用 浸渍石墨 的用在石墨 表面涂敷耐 陶瓷 氧化的方法， 的耐 蚀性， 宜于在 流速快、 体 的 中 用。德国西格里 公司发了这 表面涂敷耐 陶瓷氧化涂层的 OIABON石墨 。 ， 换热器用于有 体currency1或流速快存在腐蚀危 险的合 ，也可 在 板的 侧涂腐这 涂 层，涂腐这 涂层的本并不。石墨换热器 用增强石
9、墨 的先碳维束浸入树脂或树脂溶 液， 后缠绕在石墨 的 表面，缠绕后， 子 热到120180， 树脂 化形坚 的 力桥。这 增强石墨 在负载骤和 力波 动 ，也能 持 增强效果。石墨 之间、 板 与石墨 之间的结强也 到了，石墨 的破坏 力可增 3040%。 发浸渍 。浸渍石墨的不 性靠浸渍来实 的。浸渍的 直接影 响石墨换热器的 用性能。 用的浸渍有热 性、的酚醛树脂、改性酚醛树脂、糠酮树 脂、有机硅树脂等， 用温约170。 ， 国发出fi独特的浸渍，如日本 发的 乙烯基苯树脂N210 ， 用温 180320， 拓展了石墨换热器的 用 范围。美国发了聚脂树脂作 石墨 的浸 渍，用于制食工业用
10、换热设备。 美、 法、日、 苏联等国石墨换热器能在温下 用，用了 碳浸渍法”， 用碳 的碳氢化合在温下气热解，形的热 解碳沉积在碳 隙中， 达到石墨 的不渗 性。这 制的石墨换热器的 用温达 400。我国除 用的酚醛树脂和 的聚四氟 乙烯浸渍的石墨换热器 ，在浸渍发方面与 有定的差距。 改 石墨换热器结构，设备的 用 性能和运行稳定性。罗兰碳素公司的 换热 器的结构设计在 最 的， 结构特 点在于强化液体的流动性，在石墨 的、下两 端面 23mm的湍流槽， 装堆叠 后构湍流增 器。尽 公司的GMS/8 换 热器通 设计 单 程结构形 ，由于在每层 之间设有湍流增 器 径达到13.5， 了 热效
11、 。通 用壳程结构，在每 两个换热 中间放折流板，与壳体侧折流板错 ，强制流体经横 道流动换热效 。2 近年来国内石墨换热设备技术的新发展我国石墨换热器经 近 年的发展，已经 做到了国 用的 部分都能 ， 用 也从电 石墨 化工 用石墨，并出 了批能 、 格齐全的石墨换热 器厂家。改革放 来我国石 和化 工业 到第2期程治方等近年来国内石墨换热设备发展概况综述-7-了 未有的发展，石墨换热器的要用户化肥 工业，经 50年的发展已形了包括科研、设 计、设备制、施工安装、 、销售、农化服 务等套完整的工业体 。氮肥和合氨 居 第，磷肥居 第 ，我国已经 最 的化肥 国和消费国。化肥自给 已接近90
12、%， 中氮肥自给达到100%，磷肥 自给 已达到94%。2008年我国磷肥总 超 1325万吨，已达到2020年磷肥需 预测 。化 工业的兴旺 带动了我国石墨换热器的发 与 用。近年来，用户“ 格 异、性能好、 的石墨换热器的迫切需 ，促 国内石墨换 热器厂家纷纷 能力， 科研 入，改 工艺技术装备，有的与 商合作的 方 石墨换热器的 ，从 小 了我国石墨换热器技术与国 的差距。 步 要表 在” 发了增强不 性石墨 ， 换 热器的 用范围。石墨换热器用不 性石墨 的增强技术在美、日、德、法等国已 到 的 用。如用碳维增强 石墨换热器 的浸渍石墨 或 石墨换热器的石墨 和石 墨 板， 发表面涂敷
13、耐 陶瓷氧化涂层 的石墨 等新技术等。天华化工机械与自动化 研究设计院 地研制出碳维增强石墨 ， 性能基本达到德国西格里公司的增强石墨 的性 能，从 了石墨换热器的热震性、 蚀性和裂性，拓展了石墨换热器在温、 等环境中的 用范围。 发化工 用石墨 。国 分注fl 发展“currency1、 隙 、强的石墨 。英 国摩根碳素公司制的化工 用石墨的currency1 小于0.35mm，法国罗兰碳素公司的 格“currency1 耐温石墨的currency1 0.1-0.2mm和0.5-2.0mm， 美国联合碳化公司拥有 今 独特的 “currency1结构不 性石墨， 最 currency1 0.
14、15mm。化工 用石墨 currency1“、机 械强和换热性能好， 国制石墨换 热器的首选 。国内新电碳厂、 岛碳制厂、海碳素厂等经 努力 出了强、“ currency1的化工 用石墨，从 改 了制化工 用石墨设备用冶 电 石墨 的 况。 发出批 格、 石墨换热 器。国 石墨换热器的 格 化、性能 化趋势已 分明显， 国内江西 化肥厂、 磷 厂等国家fl点建设 门从法国罗兰碳素公司和维 公司 了 石墨换热器。 八五”计划 来，新电碳厂在化工部的支持 下 备了 合设备 动 机，继 出直径 1000mm、1200mm、1300mm的 ，并 在 、浸渍和石墨化工艺方面 行了有 的 ， 解了国内 石
15、墨换热器需 方 面的 。 天华化工机械自动化研究设计院发研制 的 氟 -石墨板 换热器 90年 来 的技术果。由于氟 -石墨板 换热器板 由 合 制， 在 板 能 行换热的 下，要在 板 具有 的强并能 制形方面做 的工作。在板 设计方面， 到 合 的特点(如与 性 强 )， 院 板 换热器板 设计经验，设 计单板换热面积 0.34-0.6m2板 从 板 的2.1到2.8， 板 基本 持不 ， 结果 在换热器中流 的 线 ，由于在换热器内 的 间 ， 换热 分，了换热器总 热 。在板 研制方面，要 的 热 ，解 板 和板 ，包括基本 分、 的选， 合方 “板 力 性能影响的研究，“不 热 制方
16、法 制 的板 行力 性能测等，最定制作 板的最佳 温、 间、方 和 方 。在 currency1结构方面，不用国 单的 面 currency1结构，用线面结合的 currency1结构， 结构 currency1面积小， 等 currency1 紧力下可在 currency1面 的单位面积 紧力， 在 currency1件 强 。实“ 明 currency1方 效果好。 由天华院研制 的 氟 -石墨板 换 热器具有如下特点”由氟 、石墨等 合制的形波板 作 热件 用 线面结合的 currency1结构 用 定端板fifl结构作 紧 件 用 紧 、动端板结构作 件 解板 之间 与 起的 力破坏等
17、。 2003年10在齐分公司万吨装 中作 溶”换热设备 用，今设备已稳定运行年， 不换热效果好、耐腐蚀性强，结构紧 凑、占地面积小、易于安装维修。设备技术 达到设计要 ， 了 需要。 溶” 了每3个需换 石墨换热器的 况，年增 900万、 400万，约 70万。2005年8由中国石 化工公-8-行业分析石 与化工设备 2010年第13司科技发部 的技术 定会 定 技术 果已达到国 先 。 岛 化工设备有限公司发的 合 磷 换热器也个有特色的 ， 这 技术的出 在定程解 了 统石墨换热器结构结与浸渍石墨 两 不 线 的明显差异 起的 力破坏。 石墨换热器换热 与 板接要分 两 ， 统结 和 性
18、currency1 。 合 石墨换热器用石墨作 结构 ，两端 板 定 板， 板与换热 结合 用 性 耐腐蚀 实 性 currency1接。石墨换热器 结构单，震， 热性能好，作 力小，易 维 和 ，消除了 统石墨换热器结构 结与浸渍石墨 两 不 线 的明 显差异 起的 力破坏， 在温差 的工 艺 件下，作 稳定可靠 设备全部用 接，维修方便，换 单，不换热面 积不可 出 整机。 通 结 石墨换热器结与浸渍石墨 两 不 线 的明显差异，易 起 力破坏 在温差的作用下石墨 差异 ”，温不 素 力破坏， 板 性接，维修不 方便 作 程中易结 ， 热性能 ， 作 力增 ，易出 整机。 合 石墨换热器
19、了结 换热器的不 ， 格国 的1/10 ，具有 的市 和。 钢 维增强 ，特点机 械强“，维缠绕 钢的 强 超 通钢的 限强， ，化 性能 稳定，钢设备的 格于碳钢于不 钢和 有色 。河北工业 发明了 石 墨与钢 合 换热器， 中换热 用石墨 换热 ，currency1、 板等用钢制，这 换 热器不具有 强的耐腐蚀、耐氧化性能， 换热效 、 能力强。换热器 子与 板的 接， 最易 的部位。 子与 板 接接设计 合与 制 的好坏，都 会影响到换热器的 用 与性能，有 影 响到整个装 的运行。钢 板与石墨 之间 的接 于异 接， 的 接、 接 等方法 用 统的 currency1”接 板、 换热
20、和 currency1”这 热 不 ， 温 ， 之间由于 的差会 的温差 力， 结裂，腐蚀 。“石墨与钢 合 换热器研制 的 新 异 currency1接技术有着 分fl要 的 。在钢 板与石墨 之间的接结构 中，紧fi 和 板用fi接，两个紧fi 之间放 。在两个紧fi 的 下 发 形和换热 fi 紧 ，从 了换热器壳 程内的 不 。 结构有 好的耐 性 能，并实 了异 之间的性接便 于换热 安装 与维修。3 用 热合 的新 紧凑 板壳 换热器聚四氟乙烯(PTFE) 特fl的工程 ， 具有独特的、化 机械性能 ”。60年美国杜 公司 先PTFE热 换器 用于工业 ， 解 腐蚀性 热 程 的设
21、备。国内 的PTFE热 换 器有道，要用PTFE性 束构 壳 换热器。 优点要表 在”(l)有强 的，氧化能力， 用于 溶。(2)许 内有的流速。(3)运行费用 统的 ( 合 不 钢、 合 或合 ) 壳 换热器的 3366%。(4)具有 的表面、热和 性的特点， 性好。(5)fl 的?，有 于运 、制，安装费用。(6)在 结 程中， 的湿角小，易实 珠 结。在 侧的热 递 换热 器。PTFE换热器的 用也有fi缺陷，要 有”(l)氟 热 的1/1001/300。1X10 4m厚的 与lXl2m厚的不 钢 的热 。(2)氟 束制工艺作 未机械化， 不费工费 劳动效 。用石墨 PTFE， 热 的
22、，可 改 PTFE的 力 性能。石墨子可通 散强化 的强， 增强原在于分散的子 止基体晶 格的位错和移 散。 认 ，子越“，表 面积越 ，与聚合结力越 ，增强效果越显 著。验表明靠石墨currency1 PTFE 有效合 的 热性和力 性能， 碳维增强后形 具有优的力 性能、 耐腐蚀性和 稳定性 好的腐蚀性和耐 老化性能的 热合 。郑州 经 年的 努力，研制出用石墨 用碳维增强的 热合 ，并发出新的效 换热 设备紧凑 板壳 换热器，这 换热设备热效 ， 的 可显著设备台套 ，1台紧 凑 板壳 换热器可与5台 换热面积的石墨 换热器 。换热器核 件芯体的 不到第2期程治方等近年来国内石墨换热设备
23、发展概况综述-9-力的5% 板翅 结构不在1MPa的工作 载荷下强可靠 形 小，从 了 热 的“稳定。有 部门通 “紧凑 板壳 换热 器的性能评 和经济性评 ，说明选用这换热器 能 未来化 工业的发展。 紧凑 板壳 换热器不用 热合 ，服了 通 热 换器不耐腐蚀，合 换热器 格昂 等缺点，在结构形 也不 沿用 板 换热器的结构。换热器用钢制 壳和紧凑 芯体、芯体与currency1板”结、currency1板与壳 体法兰联结的结构。要 达到”(l)耐有机、无机 化合腐蚀 (2)耐温-100 +250 (3)耐 最 达1MPa (4) 用 要达6年 (5)制 本与石墨换热器 。紧凑 板壳 换热器
24、 的核 部件芯体由隔板、翅 和currency1 等 ，翅 由聚四氟乙烯合和制(或不 钢)翅 由 隔板分间 。隔板与翅 、currency1 之间用 结结合。这 ，完全由聚四氟乙烯合 的 腐蚀通道， 间腐蚀性、易结 的 (如硫溶液)，间 的通道内洁净的 (如 气)。两 可 形完全的逆 流换热。改 了 氟 壳 换热器的 束 结构，也不 于 的板壳 换热器的板间点 结构，形紧 的紧凑 换热通道， 之 翅 的强化热， 了换热的效性， 结 构强 ，载能力。芯体结构自体， 可 与GB15199设计的结构、零部件尺寸 合。“于 格的 壳直径和法兰的 壳 换 热器 石墨 换热器，可本设计的芯体 替换 用，尤
25、 用在有壳侧有 、 程有 腐蚀和结 的换热情况，由于流道狭窄，要 无currency1悬浮等。 了尽可能 设备制 本， 用板厚和 选准 格，并 的 热性可 工性，选用准 直翅 (聚 四氟乙烯合 翅 )和 直 翅 ( 或 不 钢翅)。 综 述，紧凑 板壳 换热器的要技术效 果归纳 ”(l)紧凑 板壳 换热器换热效 ， (2)板翅 换热器特 用于侧有 的 环境。在 ，换热器的给热 ， 小。换热器芯体的 不 力的50Pa， 芯体 幅小，换热效 的优点 到 步 体 (3)统的板 、板翅 换热器受 力和 温能力强， currency1性好，安全可靠。 统的 壳 换热器紧凑，fl ， 的板壳 换热 器 工
26、工艺单，易 currency1和强要 (4)板翅 结构不在1MPa的工作载荷下强可靠， 形 小， 两侧换热面积的稳定，从 热 的“稳定。 如化工厂工段 用13台( 中12台工作， 1台轮流除 )石墨 换热器，每台 4-5t/ h，总 50吨 紧凑 板壳 换热器 台的 可达40-50t/h。设备体积等 于台 石墨 ，占地面积 幅小， 费用 幅 。 ，设备占地面积约 石墨 换热器的1/5。换热器作 工艺 程必不可 的作设备，在国民经济 个领域都有fl要的 用。据统计，在 石 化工企业中，换热器 约占40% 。正合地设计和制换热器 有 fl要的 。随着 热技术的发展，换热 器日 体积小、fl 的方发
27、展， 在 热效 的 下，要运行费用最。这fi要 之间有的互 和互制约的，有fi方 面定 的，有fi方面定性的。， 找 到个或几个 可 全部或 部分包括 有的 素来评 台换热器。单从 热 的 小、制费用的、清洗的易程等 行 不全面的。 从年的总经费的 行经济核 算。“于腐蚀性、易结 中服役的换热设备 来说， 从设备的初 日 维修费用两方 面 ，清洗除 维修费用也 fl视的 内。在 工艺要 的 下 选用定 间内 热 ， 定费用和可 费用之和 最小的设备。由述化工厂实1台 热合 紧凑 板壳 换热器的 热 于在役石墨 换热器12台的 (1台除 备用)， 入费用估算方法 ”由 尺寸的石墨 换热器 格+碳
28、维增强PTFE市面 工 格PTFE 合 fl +4 格fl ， 到不 维修的需要， 热合 换热器按两台 入，选用 热合 紧凑 板壳 换热器显 有 的。有强 、结构可靠、便 于制安装维修和经济效 显著几方面的优 点，可 化工 程中 部分耐“腐蚀 的要 。4 结束语在化工 中，换热设备好的换热性能 与 的耐腐蚀性能在 情况下有 的。 通 换热器有易腐蚀、能耗和 热 化 等缺点 、钽、锆等稀有 制的换（下 19页）第2期白宁深 台 器橇制工艺优化- 19 -阶段 实 的 的准备 阶段 ? 和来源的 性，增 了 的 ?详“设计与施工设计两个阶段并存 ?甲乙双方和第方检验的协工作。 施工的fl要基，根据
29、 总 结， 要解 好 ，要注 做 好 下几方面工作” ?“ 程序的 环 实施有效的监控 ? 准、全面，并妥善 有 合 文件 ?“于评中的到货 间必须fi格控制，并 实 追踪， 按期到货 ? 好 验工作，明 验 方的责，做出验告，跟踪 验中 的。5 结束语本文“海洋 台 器橇 制工艺 行了详“阐述，包括橇 设计、制 程，施工 方案和工艺 绍，既 制 程供技术的支 持，也 范化、准化 深 台 器 橇 供依据。 文献 1 JB4735-1997，钢制 接 器S. 2 文翰编. 接技术手册M.郑州”河南科 技术出版 社，2000.稿日期”2010-01-12 修回日期”2010-01-29（接9页）热
30、器 格 于昂 ， 化工厂家 受 不 钢则耐许腐蚀性 ，并 晶间腐蚀。 统的石墨换热器有着 热性，耐化 腐蚀、 稳定性强和热稳定性好的优点，不 用氧化性 、强、fi强溶 ，有体积 、易 碎、换 子困等缺点。发先 的，换 热效果好、耐腐蚀性强、结构紧凑、占地面积小 和易于安装维修的石墨换热器直业内研究单 位和 企业的奋斗 。先 的石墨换热装备技 术 于两个方面的 展， 新 的研发， 新结构的 用。郑州 根据先 设计 论，研究石墨(维)改性来聚四氟乙烯基 合 的热 ，研究石墨维增强技术来聚 四氟乙烯基合 的强，出 用于强、强 等苛性腐蚀环境的新 效 的合 换热 器，并“技术 行研究，出了 用于工程 用的设计准则， 今后国内石墨换热设备技术的 新发展找到了好 快的 子。 文献 1 刘刚. 氟 -石墨板 换热器研制与 用J.石 化 工设备，2005.6. 2 梁若清，冯勇祥，陆木林，李培德，刘京辉.国内 石墨 换热器的发展与分析J.化工设备设计，1997.6.3 刘海龙，赵 .石墨 与钢 板的 紧 currency1接 C.河北工业 . 4 孙爱芳，刘敏 . 热合 紧凑 板壳 换热器 技术研究C.郑州 . 5 李 民， . 合 石墨换热器在磷工业中 的 用J.磷肥与肥，2007.3.稿日期”2010-1-11 修回日期”2010-02-011
