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管殼式換熱器和板式換熱器在海洋平臺(tái)的應(yīng)用

文檔作者：王光明，李雅智，童國(guó)斌，曲偉文檔來(lái)源：海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司深圳分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年09月21日
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上一篇：管殼式換熱器與板式換熱器選型參考

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工藝與設(shè)備化 工 設(shè) 計(jì) 通 訊
Technology and Equipment Chemical Engineering Design Communications
·114·
第45卷第3期
2019年3月
國(guó)內(nèi)海洋石油平臺(tái)在換熱器方面的應(yīng)用已經(jīng)日漸成熟，
特別是BEM（立式固定管板）、BEU（U 型管）型式的管殼式
換熱器及膠墊可拆板式、全焊板式換熱器，得到了較全面的
應(yīng)用，換熱器主要應(yīng)用在原油換熱流程。但是隨著部分平臺(tái)
投入時(shí)間的增長(zhǎng)，原油的物性相對(duì)于前期已經(jīng)有較大的變化，
工藝流程上的更新勢(shì)在必行，擺在面前的其中一個(gè)更新就是
換熱器的選型。根據(jù)GB/T 151《熱交換器》、NB/T 47004《板
式熱交換器》及海洋石油平臺(tái)上換熱器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)
BEM、BEU 型式的管殼式換熱器及膠墊可拆板式、全焊板式
換熱器在傳熱、堵塞、尺寸重量、安裝維修等方面的分析對(duì)比，
為換熱器的選型提供參考借鑒。
1 換熱器選型分析
1.1 管殼式換熱器
管殼式換熱器是通過(guò)多跟管束實(shí)現(xiàn)不同溫度的介質(zhì)之間
的對(duì)流換熱。其管束直徑一般用φ19或φ25，管徑愈小的換
熱器愈緊湊、愈便宜，且可以獲得較好的對(duì)流換熱系數(shù)與阻
力系數(shù)的比值。但是，管徑愈小的換熱器的壓降愈大，在滿
足允許壓力降的情況下，一般推薦選用φ19 管子。對(duì)于易結(jié)
垢的流體，為方便清洗，推薦采用外徑為φ25 管子。管束厚
度一般選用2mm。管殼式換熱器對(duì)壓力要求不敏感，一般最
大可以達(dá)到10 MPa，這是與板式換熱器的一個(gè)顯著區(qū)別。管
式換熱器換熱效率低于板式換熱器，因此同樣換熱功率下，
管殼式換熱器的尺寸會(huì)大很多，這對(duì)于海上平臺(tái)“寸土寸金”
的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)是一個(gè)較大的缺點(diǎn)。
1.1.1 BEM換熱器
BEM 換熱器及立式固定管板式換熱器，其最大特點(diǎn)是兩
端管束焊在罐體法蘭上與罐體成一體，因此管束無(wú)法拆除，
這就制約了其清洗方式只能在線清洗；其管束內(nèi)流體從進(jìn)口
到出口是直線型，中間不需要拐彎，有利于介質(zhì)內(nèi)部含砂較
多的流體流動(dòng)，同時(shí)對(duì)于容易結(jié)垢的流體，直線型管束利于
流體流動(dòng)，不易結(jié)垢，其換熱效率相對(duì)較低。
1.1.2 BEU換熱器
BEU 換熱器即U 型管式換熱器，其最大特點(diǎn)是管束可拆
卸，將一端管束焊在管板上，另一端管束為U 型彎，其清洗
方式就比較多樣，可以在線清洗也可以拆下來(lái)機(jī)械清洗，拆
下來(lái)需要考慮其拆除通道。U 型彎的設(shè)計(jì)使其容易結(jié)垢，但其
換熱效率比BEM 換熱器要高一些。
1.2 板式換熱器
板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝
而成的一種高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通
過(guò)板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器具有換熱效率高、熱損失小、
結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管式換熱器高3~5 倍，
占地面積為管式換熱器的1/3。板式換熱器適用的壓力條件有
限，同時(shí)其流道很小，容易堵塞和結(jié)垢，這是其固有缺點(diǎn)。
1.2.1 膠墊可拆板式換熱器
膠墊可拆板式換熱器板片與板片之間通過(guò)膠墊密封。其
最大特點(diǎn)是可以自由拆卸，可以增加或減少板片。但其適用
壓力很小，一般低于2MPa。
1.2.2 全焊板式換熱器
全焊板式換熱器板片與板片之間通過(guò)焊接密封，因此板
片無(wú)法拆除和增加。其適用壓力比膠墊板式換熱器大一些，
但也不會(huì)超過(guò)5MPa，適用壓力與板片的使用材質(zhì)相關(guān)。
2 案例分析
案例：某海上平臺(tái)原油需加熱，通過(guò)熱介質(zhì)油來(lái)給其加熱。
原油與熱介質(zhì)油的設(shè)計(jì)壓力為1.5MPa，原油含砂量大，易結(jié)垢。
分析：一般海上平臺(tái)換熱器能用板式換熱器的盡量用板
式換熱器，這樣節(jié)約空間和重量。本案例設(shè)計(jì)壓力不大，可
以選用膠墊式換熱器，但是原油含砂量大，易結(jié)垢，選用板
式換熱器后會(huì)經(jīng)常堵塞流道，需要經(jīng)常清洗，這是很不利的。
注意到本案例的含砂量大，易結(jié)垢，推薦選用BEM管式換熱器，
而且原油還必須走管程，原油走殼程帶來(lái)的問(wèn)題是砂會(huì)聚集
在折流板下緣兩側(cè)。BEU 型換熱器由于管束U 型彎，同樣不
利于排砂。如果本案例一味追求尺寸重量的優(yōu)勢(shì)而選用板式
換熱器，結(jié)果可能是需要頻繁清洗甚至更換換熱器而影響平
臺(tái)運(yùn)行。
3 結(jié)束語(yǔ)
雖然換熱器是靜設(shè)備，但是換熱器運(yùn)行的好壞也直接影
響最終的流程能否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。因此，換熱器的選型至關(guān)重要，
換熱器的選型需要具體問(wèn)題具體分析，找到問(wèn)題的核心，有
針對(duì)性地選型，隨意套用肯定達(dá)不到理想的效果。管式換熱
器和板式換熱器各有優(yōu)劣，只有掌握了它們的特點(diǎn)，才能將
其優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大。
參考文獻(xiàn)
[1] 金管會(huì)，陳廣智. 利用熱交換器進(jìn)行變換觸媒升溫硫化[J]. 化工設(shè)
計(jì)通訊，2009，35（2）：27-29.
摘　要：根據(jù)GB/T 151《熱交換器》、NB/T 47004《板式熱交換器》及海洋石油平臺(tái)上換熱器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，從多個(gè)角度對(duì)
換熱器的應(yīng)用方案進(jìn)行了分析對(duì)比，包括BEM 及BEU 管殼式換熱器和膠墊可拆板式、全焊板式換熱器在傳熱、堵塞、尺寸重量、
安裝維修等方面的優(yōu)劣對(duì)比。
關(guān)鍵詞：管殼式換熱器；板式換熱器；BEM BEU 膠墊式；全焊式；換熱效率；流道；堵塞
中圖分類號(hào)：TQ051.5　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B　　文章編號(hào)：1003–6490（2019）03–0114–01
Application of Shell-and-tube Heat Exchanger and Plate Heat Exchanger
in Offshore Platform
Wang Guang-ming，Li Ya-zhi，Tong Guo-bin，Qu Wei
Abstract ：According to the application experience of GB/T 151 “Heat Exchanger”，NB/T 47004 “plate heat exchanger” and heat
exchanger on offshore oil platform，the application scheme of heat exchanger is analyzed and compared from various angles.Including
BEM and BEU shell-and-tube heat exchangers and padded detachable plate type，all-welded plate heat exchangers in terms of heat
transfer，blockage，size and weight，installation and maintenance，etc.
Key words ：shell-and-tube heat exchanger ；plate heat exchanger ；BEM BEU rubber pad type ；full welding type ；heat exchange
efficiency ；flow path ；blockage
管殼式換熱器和板式換熱器在海洋平臺(tái)的應(yīng)用
王光明，李雅智，童國(guó)斌，曲 偉
（海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司深圳分公司，廣東深圳 518000）
收稿日期：2018–11–16
作者簡(jiǎn)介： 王光明（1984—），男，廣東深圳人，工程師，主要從事
海洋石油平臺(tái)設(shè)計(jì)工作。

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