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列管式石墨换热器的检漏和检修
摘 要：石墨换热器是磷酸浓缩装置的关键设备；生产中因各种因素影响，会导致换热器损坏。出现故障，如何检查、修理及如何更换管子等，是我们在工作中必须面对的问题。本文将我们处理以上问题的经验进行总结，得出“检漏三法”、“堵漏三法”、“换管两法”。以供大家参考。
关键词：磷酸；浓酸；石墨换热器；修理
1前言
石墨换热器是磷酸间接传热、真空蒸发浓缩工艺流程装置中的关键设备。磷酸在这里，经低压蒸汽加热后，进入真空蒸发室，经急速蒸发水分后、而达到浓缩目的。由于磷酸的腐蚀性很强，在确定建造材料时，没有很多选择的余地。金属材料，只有高铬高镍不锈钢 Sanicro28 制作的设备，在国外磷酸浓缩装置中有使用的报道。非金属材料最常用的就是石墨，因为它可以满足导热性好又耐腐蚀的基本要求。然而，石墨较脆、强度低、膨胀系数较大。制造的换热器在操作状态下，要承受管外介质产生的径向和轴向压力（包括换热器不同部位温差引起的拉伸应力）的共同作用。在这些应力的共同作用下，换热器的失效形式有两种：石墨管拉断，石墨管爆破。这两种形式，在列管式石墨换热器损坏中占有较大的比例。从使用的情况来看，国产石墨换热器使用的压型管，主要是管子被拉断；进口换热器使用的浸渍石墨化管，主要是管子被爆破（纵向破裂）。换热器损坏了，如何进行修理，是磷酸制造企业所面临的难题。现在，就我厂在这方取得的经验进行综述。
2石墨换热器分类
石墨换热器分为块孔式换热器和列管式换热器。块孔式换热器的主要优点是：坚固、强度高，可以使用压力较高的蒸汽，磷酸的流速高，传热速率高，传热系数高；设备温差可以较大，体积小，不易破裂。缺点是：一旦出现泄漏，很难查找出，也不容易修复。
列管式换热器的优点：出现泄漏.，容易查找，管子损坏后容易修复。缺点：管子强度低，使用的蒸汽压力不能超过 ；磷酸的流速低，只能控制在 2m/s～3m/s 之间；进出口温度只能控制在 2℃～4℃；体积大。在磷酸生产中，多数厂家都使用列管式换热器。
3列管式石墨换热器
制造列管式石墨换热器厂家不多，国外比较有影响的公司是德国的西格里公司和法国的卡朋罗兰公司；国有振兴石墨防腐设备厂、化工机械厂和的京通石墨设备公司。磷酸生产过程中使用较多的是进口换热器；我公司分别使用过卡朋罗兰公司和振兴石墨防腐设备厂和京通石墨设备的设备。下面对这种列管换热器的结构性质作一些介绍。

列管采用浸渍石墨化管，管子的直径为Φ50×7。经过第二次高温石墨化的石墨碳化管，管材部有许多微小空隙；经过真空浸渍处理，空隙被浸渍树脂填满，抗渗透性较好。抗拉强度比压型管高，由于石墨化程度高，所以传热效率较高。但抗弯强度(纵向)、抗压强度强度比压型管稍低。目前国外制造的石墨换热器大多都采用这种管子。
换热器的结构形式为浮头式，上（固定管板）管板和下（滑动管板）管板用400mm厚的浸渍石墨块制作。为了防止磷酸对管板的冲刷，在进酸端管板（滑动管板）上，粘贴一层厚 50mm厚的高强度的碳纤维板。

国产的石墨换热器，采用压型石墨管。以热固性树脂（如酚醛树脂，呋喃树脂）和人造石墨粉为原料，按一定的比例混合后投入挤压机中，压制成型后，再经300℃的高温处理而制得。管材的部结构密实，强度较高，但传热效率低。线膨胀系数比浸渍石墨管大一倍。浸渍石墨管和树脂挤压管石墨管的性能见（表 1）。
换热器的结构形式为浮头式，上下管板用400mm厚的浸渍石墨板制作，进酸端（滑动管板）的防冲刷层采用厚 6mm的 316L不锈钢板制作。但因 316L板与石墨板的粘贴不紧，存在缝隙，在此处产生涡流，对下管板产生严重的破坏。后来取消了此板后。近一年来，修复的管板端面未被冲刷。
4换热器的修理
当换热器的列管损坏时，如何在现场对换热器进行快速修理，其前提是，怎样快速地对换热器进行检漏。经过几年的操作，我总结出如下三种方法，只要交叉使用，可以快速地提高检漏的速度。

常规的换热器检漏方法是，对损坏换热的管一根一根地进行试压。这种方法检验最彻底，但速度太慢，每根管子大约耗时5分钟。以一台 400m2石墨换热器，大约有 490 根φ50×7×6000 的管子。全部检查完，大约需要40小时。
由于换热器是在操作过程中突然损坏，所以不可能再用热水对换热器进行清洗。因为多数换热器的外壳大约有 80%的壳体是用碳钢制造。如果进行清洗，酸水会对换热器的外壳产生腐蚀。此时必须用一台高压清洗机，逐根对管子进行机械清洗。清洗每根管子大约用 3 分钟。因为石墨管比较脆，选用的清洗机水量不宜太大，以每小时 4m3/h为宜，清洗的水压力控制在 20 MPa 以下。清