石墨熱交換器

石墨熱交換器(graphite heat exchanger)：以不透性石墨為基材制造的換熱設(shè)備。石墨熱交換器是石墨設(shè)備中使用最多、比較典型的化工單元設(shè)備。石墨熱交換器的規(guī)格已實現(xiàn)了大型化，列管式的換熱面積最大已達1670m2。圓塊孔式系列中，換熱面積最大的已達1950m2，已支付使用的已達1200m2。石墨熱交換器的設(shè)計溫度，除樹脂浸漬的為170℃外，二基浸漬的可達320～500℃。

目錄

1 石墨熱交換器簡介

2 石墨熱交換器分類

? 列管式石墨熱交換器

? 塊孔式石墨熱交換器

3 石墨熱交換器制造工藝

石墨熱交換器(graphiteheatexchanger)：以不透性石墨為基材制造的換熱設(shè)備。石墨熱交換器是石墨設(shè)備中使用最多、比較典型的化工單元設(shè)備。

石墨熱交換器簡介

自20世紀30年代問世以來，石墨熱交換器發(fā)展非常迅速。大量性能優(yōu)良的石墨熱交換器使用在處理除強堿、強氧化性介質(zhì)外的、酸、檸檬酸、農(nóng)藥中間體等各種介質(zhì)的工藝過程中，在化學工業(yè)、食品工業(yè)、制藥工業(yè)等眾多工業(yè)部門得到廣泛的應用，主要用于加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等化工單元操作。由于石墨導熱性好、耐腐蝕性能優(yōu)異、不污染介質(zhì)，石墨熱交換器已大量替代不銹鋼或其他貴重金屬制造的熱交換器，解決了化工等行業(yè)中許多設(shè)備的耐腐蝕問題。

　　石墨熱交換器的規(guī)格已實現(xiàn)了大型化，列管式的換熱面積最大已達1670m2。圓塊孔式系列中，換熱面積最大的已達1950m2，已支付使用的已達1200m2。石墨熱交換器的設(shè)計溫度，除樹脂浸漬的為170℃外，二基浸漬的可達320～500℃。在惰性氣氛中，某些品種的石墨熱交換器使用溫度可高達800℃，乃至1200℃。石墨雖屬于脆性材料，但如果設(shè)計、制造與使用得當，石墨熱交換器的使用壽命也很長。

石墨熱交換器分類

石墨熱交換器按結(jié)構(gòu)形式分，可分為列管式、塊孔式、噴淋式、沉浸式等多種形式。其中，應用最廣的是列管式和塊孔式石墨熱交換器。按它們在工藝過程中的應用分，又可分為蒸發(fā)器、加熱器、冷卻器、冷凝器等數(shù)種。

列管式石墨熱交換器

通常由圓筒形金屬外殼和裝于外殼內(nèi)的由不透性石墨管道與管板粘接而成的管束及安于兩端的不透性石墨封頭構(gòu)成。管束一端與筒體通過法蘭連接固定，另一端采用填料函結(jié)構(gòu)，使管束與外殼可以在軸向相對移動，以消除熱應力對設(shè)備的不良影響。管內(nèi)外流體通過石墨管壁進行傳熱。這種石墨熱交換器的結(jié)構(gòu)形式見圖

石墨熱交換器的結(jié)構(gòu)形式

列管式石墨熱交換器具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格較低;可用于冷卻、冷凝、加熱、再沸等各種工藝過程，也適用于升、降膜式蒸發(fā);流體阻力小，重量輕，維修、清洗方便等優(yōu)點。其缺點是，抗熱震性及水錘沖擊性能較差。列管式石墨熱交換器的允許使用溫度視所用管材為壓型石墨管還是浸漬石墨化管而有較大差異，前者通常為120～130℃，后者則可在170℃下長期使用而不損壞。這種型式石墨熱交換器的允許使用壓力一般不超過1MPa。若采用強化措施，如使用炭纖維增強的石墨管，允許使用壓力還可提高。也可以將石墨加工成帶翅片的翅片管，以改善其傳熱效果。 [1] 

塊孔式石墨熱交換器

有圓塊孔式和矩形塊孔式兩種型式。它們都是由石墨熱交換塊疊裝而成，二端有導流腐蝕性介質(zhì)的石墨封頭，一般配有金屬外殼(圓塊孔式)或兩側(cè)平板(矩形塊孔式)，以集流載熱體。石墨熱交換塊是在不透性石墨塊上加工有互不相通的兩種通道的標準零件。流過兩種通道的物料通過通道間余留在石墨塊體上的間壁進行間壁式傳熱。兩種通道絕大多數(shù)為空間互相垂直，但也有互相平行或空間斜交的。這種石墨熱交換器的結(jié)構(gòu)形式見圖2。

石墨熱交換器的結(jié)構(gòu)形式

塊孔式石墨熱交換器的優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)強度高，耐用性好，并能承受一定的熱沖擊和水錘沖擊，不易損壞;結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小;零件通用性好，采用標準零件積木式組裝，制造、拆裝、檢修方便;不采用黏接劑，因而可提高使用溫度，延長使用壽命。它的缺點是，流體阻力較大，并且不適用于膜式蒸發(fā)和處理易結(jié)垢堵塞的介質(zhì)。塊孔式石墨熱交換器的許用溫度根據(jù)浸漬石墨塊材所用浸漬劑的種類也有較大差異，如用樹脂作浸漬劑，則允許使用溫度為150～165℃，而用聚分散液作浸漬劑，使用溫度可提高到230℃。塊孔式石墨熱交換器的使用壓力一般也不超過1MPa，但有的結(jié)構(gòu)型式的塊孔式石墨熱交換器的使用壓力可高達1.6MPa。

搪瓷傳熱元件 

搪瓷傳熱元件，也叫搪瓷蓄熱板，換熱元件，由厚度0.5~0.8mm的薄鋼板軋制成的波紋板和定位板組成。波紋板與定位板相間放置。波紋板的波紋為有規(guī)則的斜波紋，定位板則為垂直波紋與斜波紋相間。波紋板和定位板的斜波紋與氣流方向成一定的夾角，目的是為了增強氣流擾動，改善傳熱效果。定位板不僅起到受熱面作用，而且將波紋板相互固定在一定的距離，保證氣流有一定的流通截面。傳熱元件的板型對于熱交換情況、氣流阻力和受熱面污染程度都有一定的影響。為抵抗低溫腐蝕、脫硝機組帶來的腐蝕、堵灰、水沖洗等，開發(fā)了鍍搪瓷傳熱元件，在基材鋼板表面噴涂瓷粉，經(jīng)過高溫燒結(jié)，形成堅硬、光滑、致密的搪瓷層，從而保護基材不受腐蝕，水沖洗效果更好，不易堵灰。搪瓷傳熱元件廣泛應用于電站鍋爐空氣預熱器冷端，煙氣換熱器。 [1] 

中文名 搪瓷傳熱元件

搪瓷，又稱琺瑯，是將無機玻璃質(zhì)材料通過熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起的一種復合材料，對基體金屬起保護和裝飾作用。

搪瓷釉的基本成分有下列5種：①基體劑:占瓷釉總量的40～60%,是決定搪瓷釉主要性能的成分，有氧化硅、氧化、氧化鈦等②助熔劑：促進搪瓷釉熔融改善其工藝性能和物理化學性能，有、、氧化硼等③乳濁劑：賦予坯體以良好的遮蓋能力，有氧化鈦、氧化、氧化、氧化鍶等④密著劑：使瓷釉同坯體牢固結(jié)合，有氧化鈷、氧化鎳、氧化銅、氧化、氧化鉬等⑤著色劑：賦予搪瓷釉以各種顏色,以達到彩飾效果的成分，有氧化鈷呈鮮藍色，氧化銅呈綠色或紅色，氧化鉻呈深綠色，氧化鐵呈赭紅色等，這類氧化物的用量一般為0.1～2.5%。

根據(jù)不同的使用要求，將各種原材料按一定的比例混合，研磨成極細的粉末用于干法靜電噴涂或濕法靜電噴涂，或?qū)⒃牧匣旌虾蠼?jīng)過熔融、冷卻，形成顆粒，加水及其它配料，用球磨機研磨成漿液，用于濕法浸鍍搪瓷。