繞管式換熱器的制造

王自濤

（開封空分集團有限公司，河南 開封 475004）

目前繞管式換熱器是煤化工行業不可缺少的一臺換熱器設備，繞管換熱器的特點是:換熱管可采用多管程物流與筒體之間的物流進行換熱，可同時實現幾個管箱同時換熱的功能，適用于大負荷物流傳熱和高壓物流的換熱。

1 繞管體的結構及特點

繞管體在結構分布上比較緊湊，其換熱效率也非常高，還有一定的穩定自補能力。該產品是在芯子與筒體之間的間隙內將換熱管成螺旋線形式交替纏繞而成，根據層數的多少，上下兩層換熱管的纏繞方向分為左旋和右旋，在繞制過程中應當先將異型墊條點焊在平墊條上，將其換熱管繞制在異型墊條的槽里，以增強繞管體的傳熱系數［1］。繞管式換熱器繞管體部分換熱管一般采用管徑為￠8～￠21 的換熱管子進行繞制，其中￠15、￠19 這兩種類型的換熱管子用得較為普遍。

2 繞管式換熱器的制造過程及實際生產中遇到的問題及建議

2.1 制作過程:

①將兩端配有管板的預制心軸（中心管）在繞管機上旋轉

②利用分隔墊條逐層纏繞管路（每層管路的纏繞方向有所不同）

③利用不銹鋼薄板制作包扎筒（避免出現殼體側旁流和套裝時碰傷外層管路）

④換熱管管端和管板實施強度脹接加焊接

⑤將管束體套入預制殼體

⑥安裝殼體的錐體以及接管等

⑦殼程耐壓試驗和氣密性試驗

⑧殼程氨檢漏

⑨組裝管箱零部件

⑩管程試壓

○1酸洗、鈍化處理

2.2 實際生產過程中遇到的問題及建議:

2.2.1 我廠加工制造的繞管式換熱器都是只有兩端配有管板，而未來發展方向是具有側管板的繞管式換熱器。這就引出了一系列問題。首先是側管板在繞管子時的固定問題，其次是側管板管束的束管問題，緊接著就是套裝時側管板干涉問題。側管板結構主要優點是可以有效地減小主管板的尺寸，節省材料并減輕設備自重。

圖1 管束形式

如圖1 所示，圖中下半部分是繞制完成管束示意圖。序3 和序8 臨時直接焊接在中心管上可代替兩端主管板在繞管機上支撐、旋轉。序4 和序7 是外殼一部分，有開孔裝側管板，與中心管由圓鋼或槽鋼焊接連接，保證同軸度；序4 為套裝時穿過預制筒體一端，序7 直徑尺寸與預制筒體一致。圖中上半部分是預制筒體示意圖。序1 為預制錐體，裝配前為兩個半錐形式，套裝之后組合成完整的錐體。序2 為預制筒體，長度較長，沒有開孔，便于制作。

利用圖中所示結構，可以完美解決套裝時干涉和繞制時側管板的固定等問題。并且序4 和序7 兩端可以設計成圖中所示形式從而可以不用主管板，這也為以后繞管式換熱器的殼程串聯提供了方便；當然也可以設計有主管板，這時可以在序4 和序7 與各自管板之間添加一個短筒或封頭，這樣可以預留出側管板束管的操作空間。

2.2.2 管束體繞制時由工人將換熱管子放在繞管機小車上，每一根換熱管跟隨繞管機的旋轉一根根地繞制在中心管上，現在的繞管換熱器動輒幾十米長，每臺幾千根換熱管，繞制這個環節是最耗時耗力的。生產制造的繞管換熱器，其換熱管數量不等，最多的換熱器管子數量達到4 000多根，繞管機小車是用來配合繞管機繞制換熱管的一臺輔助設備，其目的是將整盤的換熱管放在繞管機小車圓盤上進行換熱管的輸送，但是由于原始的繞管機小車只能在原始方位角度，不能旋轉，工人們都是將換熱管子放在地上用手拉著管子很費力，而且換熱管還存在刮傷磕碰的現象，影響了產品的質量。針對繞管機小車的弊端，我們將原始的繞管機小車進行改進，將繞管機小車底部加裝可以360°旋轉的，并且可以定位的法蘭用螺栓定位，這樣換熱管就可以放在繞管機小車上面進行換熱管的輸送，也提高換熱管繞制的外觀質量，并且工人們也不用手拉著換熱器管子了，同時也減少了工人們的勞動強度。

2.2.3 為保證繞管換熱器中繞管體的產品質量，繞管體特制定了如何加制管箍方案：

2.2.3.1 所有繞管體必須在有效長度范圍內進頭方向和出頭方向保證有管箍，與管板相對進出頭必須有管箍，每層中第一根換熱管必須加滿管箍（保證下一層墊條焊接與生根）。

2.2.3.2 根據中心筒實際長度及換熱管每層圈數確定：①中心筒長度在5～10m之間的，可在除兩端外中間位置加一圈管箍；在10～15m之間的可在除兩端外均分三等分，加兩圈管箍；以此類推，在15～20m 之間的可四等分，加三圈管箍。②換熱管每層圈數在5～10圈之間時，可在中間位置加一圈管箍；在10～20 圈之間時，可三等分，加兩圈管箍；在20圈以上時，四等分，加三圈管箍。

2.2.4 每一臺繞管換熱器繞制完畢后都要與殼體進行套裝，其繞管體重量自5T 至200T 不等，傳統套裝方法先將芯子一端套入筒體后放穩換用專用吊帶一端用行車吊起，另一端用30T 鋼絲繩緩緩拉動至工藝圖紙要求位置。該套裝方法存在安全系數差，吊帶造價高，鋼絲繩與筒體磨損后一次性報廢等弊端，鑒于上述弊端，設計了一套新型的套裝工裝，現套裝方法為，在筒體上端加裝套裝定滑輪，將芯子一端放入筒體后，兩行車同時用鋼30T鋼絲繩起吊，一端將鋼絲繩放入定滑輪輪槽中再緩緩拉動至工藝要求位置。該套裝方法優點是安全系數高，節約吊帶及鋼絲繩費用（鋼絲繩可以反復使用），同時也解決了有些筒體壁厚薄被鋼絲繩拉變形等問題，有效地解決了實際生產中遇到的難題，保證了生產的順利進行。此工裝成本低，簡單實用。適用于所有繞管換熱器，冷卻器繞管體套裝的使用。按照每年生產30 臺冷卻器計算，30T鋼絲繩單價按照4 000元/根計算，僅鋼絲繩一項費用便可節約10多萬余元。

目前，我國已經基本掌握了繞管式換熱器的設計、工藝制定及制造過程，實現了國產化。但是國外生產制造的繞管式換熱器的技術還是比較先進的［2］。相信在不久的將來，我國生產制造的繞管式換熱器技術一定能夠超越國外的技術，并能夠進一步推動繞管式換熱器技術的發展。

［1］闞紅元.繞管式換熱器的設計［J］.大氮肥，2008（3）：11-12.

［2］王巖.化工科技成果介紹［J］.化工管理，2013（9）：77-79.