油田换热器 介绍-ppt
炼油二部换热器-PPT
控制适宜的入口温度、出口温度和流 量，以降低热阻和减小传热温差。
防止结垢与腐蚀的方法
选用耐腐蚀材料
采用耐腐蚀性能好的材料，如不锈钢、钛合金等， 以延长换热器的使用寿命。
控制水质
对进入换热器的水质进行预处理，去除硬度和腐 蚀性物质，减少结垢和腐蚀的可能性。
定期检测与维修
对换热器进行定期检测，发现腐蚀或结垢问题及 时处理，保持其良好的工作状态。
影响
结垢和腐蚀会降低换热器的传热效 率，增加流动阻力，缩短设备使用 寿命，甚至引发安全事故。
解决方案
加强原料预处理，控制水质和氧气 含量，定期进行化学清洗和防腐处 理，保持设备良好运行状态。
维护成本高昂
原因分析
换热器结构复杂，维修难度大， 需要专业人员和昂贵的备件。
影响
高昂的维护成本会增加企业的运 营负担，降低经济效益。
解决方案
采用可靠性设计，提高设备质量， 减少故障率；制定科学合理的维 护计划，降低维修成本；推广状 态监测技术，提前发现并解决潜
在问题。
04 解决方案与改进措施
CHAPTER
提高换热效率的措施
清洗与维护
定期对换热器进行清洗，去除沉积物 和污垢，保持其良好的传热性能。
优化操作条件
改进换热器设计
采用更高效的换热器结构，如增加翅 片或改变流道设计，提高传热面积和 增强湍流度。
CHAPTER
成功案例介绍
案例一
某炼油厂在使用炼油二部换热器后， 能效显著提高，产油量增加，且运行 稳定，减少了维护成本。
案例二
某大型石油公司采用炼油二部换热器， 成功降低了生产过程中的能耗，提高 了环保性能，并获得了可观的经济效 益。
失败案例分析
《换热器类型大全》课件
导言
什么是换热器？为什么需要换热器？换热器在工业领域起到至关重要的作用， 通过传递热量实现能量的有效转移。
传统换热器类型
单管换热器
通过内外管道实现热量传递，适用于液体 与蒸汽之间的热交换。
管束式换热器
利用管束与壳体之间的传热，Hale Waihona Puke 凑轻便， 适用于石油、化工等领域。
管壳式换热器
运用管壳结构进行换热，适用于高温高压 工况，热效率高。
干式换热器
将热量通过热风或燃气传递，适用于对流 量要求高的场合，如航天器。
板式换热器
1
波纹板式换热器
2
表面增加波纹结构，扩大换热面积，
提高传热效果，适用于高温高压工
况。
3
省空间板式换热器
4
采用紧凑设计，占用空间小，适用 于有空间限制的场合，如海洋平台。
螺旋式换热器
1
螺旋板式换热器
采用螺旋板片结构，增加换热面积，适用于气-气、气-液换热。
2
螺旋管式换热器
通过管内流体的螺旋流动实现换热，适用于高粘度、易结垢的流体。
制冷装置用换热器
冷媒蒸发器
将工质在低温和低压条件下蒸发，实现制冷过 程中的热量吸收。
冷凝器
通过冷凝工质释放热量，使工质从气态转化为 液态，用于制冷循环的热回收。
常规板式换热器
采用平板式设计，换热效率高，广 泛应用于石油炼制、化工等领域。
焊接板式换热器
板片通过焊接固定，提升换热效率， 常用于化工、航空航天等领域。
磁力搅拌换热器
1
磁力搅拌板式换热器
在板式换热器的基础上加入磁力搅拌技术，实现更高的换热效果。
2
磁力搅拌管式换热器
炼油二部换热器-PPT
为 生 存 而 超 越
浮头式换热器
为 生 存 而 超 越
浮头式换热器
浮头式换热器结构简图
为 生 存 而 超 越
浮头式换热器
优点：
（1）管束可以抽出，以方便清洗管、壳程； （2）介质间温差不受限制； （3）可在高温、高压下工作，温度≤450度，压力≤6.4MPa； （4）可用于结垢比较严重的场合； （5）可用于管程易腐蚀场合。 （6）管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力
固定管板式换热器
优点： （1）无内漏 （2）锻件使用较少，造价低 （3）传热面积比浮头式换热器大20%～30% （4）旁路渗流较小
为 生 存 而 超 越
固定管板式换热器
缺点： （1）壳程无法机械清洗； （2）易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应 力而损坏
（3）管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低
（3）传热性能较好
（4）承压能力强
为 生 存 而 超 越
U型管式换热器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
缺点： （1）管内清洗不便 （2）管束中间部分的管子难以更换 （3）最内层管子弯曲半径不能太小
（4）管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，
（5）壳程流体易于短路而影响壳程换热
为 生 存 而 超 越
固定管板式换热器
三、固定管板式换热器
（4）壳体和管壁的温差较小，一般要求壳体和管子 壁温差t≤50℃
为 生 存 而 超 越
为 生 存 而 超 越
浮头式换热器
缺点： （1）小浮头易发生内漏； （2）金属材料耗量大，成本高20%；
（3）结构复杂，设备笨重，材料消耗量大
（4）浮头端小盖在操作中无法检查 （5）制造时对密封要求较高
换热器培训课件(PPT5)
数据采集
收集换热器的运行数据，包括进出口温度、压力、流量等。
数据处理
对采集的数据进行清洗、整理和分析，提取有用信息。
性能评估
基于处理后的数据，计算换热器的性能指标，如换热效率、压力损失等。
结果展示
将性能评估结果以图表等形式展示，便于理解和分析。
改进方向探讨
优化设计 通过改进换热器结构、选用高性能材料
换热效率下降
可能由于结垢、堵塞或泄漏导致，影响换热 效果。
温度异常
可能由于热源不足、冷却水流量不足或温度 传感器故障等原因造成。
压力异常
可能由于管道堵塞、阀门故障或压力表失灵 等原因引起。
泄漏现象
可能由于密封件老化、紧固螺栓松动或换热 器本身缺陷导致。
诊断方法和步骤指导
观察法
听诊法
通过目视检查换热器外观、颜色、液位等变 化，判断是否存在故障。
热处理
严格控制热处理温度和时间，确 保消除焊接应力和改善材料性能
的效果。
成品检验标准和验收规范
外观检查
换热器表面应平整、无裂纹、无气泡、 无夹杂物等缺陷。
尺寸检查
换热器的尺寸应符合设计要求，包括 长度、宽度、高度、管径等。
压力测试
对换热器进行压力测试，确保其在设 计压力下无泄漏、无变形等问题。
验收规范
障或隐患
01
根据实际运行状况，调 整换热器运行参数，如 流量、温度等，以达到
最佳运行效果
03
加强人员培训，提高操 作人员的专业技能水平
和安全意识
05
定期清洗换热器，保持 其良好的传热效率
02
建立完善的运行管理制 度和操作规程，确保换 热器的安全、稳定运行
图文并茂讲解换热器
图文并茂讲解换热器本文内容源自设计院网并经作者整理，如有出入请留言补充和修订换热器作为工艺过程必不可少的单元设备，广泛地应用于石油、化工、动力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域中。
据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资约占装置建设总投资的30%~40%；在合成氨厂中，换热器约占全部设备总台数的40%。
由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。
一.换热器的分类1.按换热器的用途分类(1)加热器：加热器用于把流体加热到所需的温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。
(2)预热器：预热器用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。
(3)过热器：过热器用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。
(4)蒸发器：蒸发器用于加热液体，使之蒸发汽化。
(5)再沸器：再沸器是蒸馏过程的专用设备，用于加热已冷凝的液体，使之再受热汽化。
(6)冷却器：冷却器用于冷却流体，使之达到所需要的温度。
(7)冷凝器：冷凝器用于冷凝饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。
2.按换热器传热面形状和结构分类(1)管式换热器：管式换热器通过管子壁面进行传热，按传热管的结构不同，可分为列管式换热管、套管式换热器、蛇管式换热器等几种。
管式换热器应用最广。
(2)板式换热器：板式换热器通过板面进行传热，按传热板的结构形式，可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器。
3.按换热器所用材料分类(1)金属材料换热器：金属材料换热器是由金属材料制成，常用金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。
由于金属材料的热导率较大，故该类换热器的传热效率较高，生产中用到的主要是金属材料换热器。
(2)非金属材料换热器：非金属材料换热器由非金属材料制成，常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。
该类换热器主要用于具有腐蚀性的物料由于非金属材料的热导率较小，所以其传热效率较低。
二.换热器结构与性能特点(一)管式换热器的结构形式1．管壳式换热器管壳式换热器又称列管式换热器，是一种通用的标准换热设备。
2024换热器ppt课件
•换热器基本概念与分类•换热器结构与工作原理•换热器性能评价指标及方法•换热器选材与制造工艺目录•换热器安装调试与维护保养•换热器在节能减排中应用01换热器基本概念与分类换热器定义及作用定义作用换热器发展历程近代换热器早期换热器随着工业的发展，对换热器的传热效率和性能要求越来越高，出现了各种新型、高效的换热器。
现代换热器管壳式换热器板式换热器螺旋板式换热器热管式换热器常见类型及其特点应用领域与市场前景应用领域市场前景02换热器结构与工作原理主要组成部分介绍01020304换热管管板折流板/支撑板壳体工作原理简述换热管内的流体与管外的流体通过管壁进行热量折流板热量通过固体壁面（如换热管壁）从高温侧传递到低温侧。
热传导流体流过固体表面时，与固体表面发生热量交换。
对流换热在高温环境下，物体通过电磁波的形式向外发射热量。
辐射传热传热过程分析010204流体动力学特性流体在换热器内的流动状态（层流或湍流）影响传热效果。
折流板/支撑板的形状和位置对流体流动和传热有重要影响。
换热器的进出口位置和连接方式也会影响流体的分布和流动状态。
流体的物理性质（如密度、粘度、导热系数等）对传热效果有直接影响。
0303换热器性能评价指标及方法换热效率衡量换热器在单位时间内传递热量的能力，是评价换热器性能的重要指标。
压力损失流体在换热器内流动时产生的压力降，直接影响系统的能耗和运行成本。
换热面积有效传热面积的大小直接影响换热器的传热效率，是设计和选型的关键参数。
结构紧凑性紧凑的换热器结构有利于减小设备体积和重量，提高空间利用率。
性能评价指标概述实验测试方法介绍热平衡法压差法红外热像仪检测流体可视化实验数值模拟技术应用计算流体力学（CFD）模拟利用CFD软件对换热器内流体流动和传热过程进行数值模拟，预测性能并优化设计方案。
有限元分析（FEA）应用FEA方法对换热器结构进行力学分析和热应力计算，确保设备安全可靠。
多物理场耦合模拟考虑多种物理场（如流场、温度场、应力场等）之间的相互作用和影响，提高模拟精度和可靠性。
油田换热器的传热系数
油田换热器的传热系数油田换热器是油田开采中重要的设备之一，也是实现热能传递的关键组件。
它用于在油田生产过程中，将从井底带出的热油或热水发热器与冷却介质进行热量交换，以降低热油或热水的温度，提高冷却介质的温度。
换热器的传热系数是评价其性能的重要指标之一。
换热器的传热系数是指单位面积内换热器传热功率与温度差之比。
传热系数的大小取决于换热器设计和制造工艺的优劣、流体性质、流动状态等因素。
它直接影响到换热器的传热效率和能耗。
换热器传热系数是由内部和外部传热系数两部分组成。
内部传热系数是指换热器内部流体之间的传热系数，外部传热系数是指换热器与外部介质之间的传热系数。
在换热器的设计中，需要对这两个传热系数进行合理的选择和计算。
在油田换热器中，内部传热系数主要受到流体性质和流动状态的影响。
流体性质是指流体的热导率、密度、比热容等物理性质，它们的取值反映了流体传热性能的基本特征。
流动状态是指流体在管内流动时的流速、流量等参数，它们的变化会带来内部传热系数的波动。
在换热器设计中，需要根据具体的工艺要求和流体特性，合理选择流体和调节流体参数，以获得较高的内部传热系数。
外部传热系数主要由流体和波动环境的特性决定。
流体特性包括流体的热导率、密度、比热容等，这些参数直接影响到流体与换热器之间的热传递效果。
环境特性包括外部介质的温度、压力等，它们会影响到换热器与环境的热量交换效率。
换热器的设计应考虑到外部传热系数的大小和波动规律，以保证换热器的正常运行。
在实际的油田换热器应用中，为了提高传热系数，我们可以采取一些措施。
首先，可以优化换热器的结构和工艺，增加内部和外部换热面积，提高热量交换效率。
其次，选择合适的换热介质和流体参数，以提高流体的传热性能和流动状态。
另外，注重换热器的维护和保养，定期清洗和更换换热器的内部元件，保证换热器的传热效率。
总之，油田换热器的传热系数是评价其性能的重要指标之一。
在换热器的设计和运行过程中，需要充分考虑到内部和外部传热系数的大小和波动规律，以保证换热器的高效运行和热量传递。
换热器培训讲座课件
②管壁积垢
形成原因：由于换热器操作中所处理的流体，有的是 悬浮液，有的夹带有固体颗粒，有的粘结物含量高， 有的含有泥沙、藻类等杂质。随着使用时间的延长， 在换热管的内外表面上会产生积垢。积垢引起的故障 有：总导热系数下降，传热效率降低；使换热管的管 径，因积垢而减小，使得流体通过管内的流速增加， 造成压力损失增大；积垢导致管壁腐蚀，腐蚀严重时， 造成管壁穿孔，两种流体混合而破坏正常操作。
当发现管子有泄漏现象时，采取的措施：视泄漏管数的多 少而定。如果管束中仅有一根或数根管子泄漏，可采用堵 塞的方法进行修理。即用做成锥形的金属材料塞在管子两 端打紧焊牢，将损坏的管子堵死不用。金属材料的硬度应 低于管子材料的硬度。金属锥塞的锥度一般为3一5度之间。 采用堵管的方法解决管子泄漏现象简单易行，但堵管总数 不得超过10％，否则将对传热效果产生较大影响。当发生 泄漏的管子较多时，应采用更换管子的方法进行修理。更 换管子时，应注意不要损坏管板的孔口，以便更新管子时， 使管子与管板有较严密的连接。然后采用胀接或焊接的方 法将新管连接在管板上。
适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清 洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。 为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元 件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。
图7-3 带带补膨偿胀器节的 的固固定定管管板板式式换换热热器器
固定管板式换热器
②浮头式换热器
图图7-67-4浮头浮式头换式热换器热器 优点： 管内和管间清洗方便，不会产生热应力。 缺点： 结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在
只适用于允许两流体混合的场合。
冷流体
冷流体
直接接触式换热器
2、蓄热式（回热式）
冷流体
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#2原油
原方案 0.108 0.098 12 1 0.44 965 1.26 1.929 33.18 4 18 17 136051.8 修改方案 0.045 0.038 12 7 0.42 965 1.26 5.235 12.23 6 8 6 563805.3
#3原油
原方案 0.108 0.098 12 1 0.44 955 0.5877 0.909 70.41 4 18 17 64716.9 修改方案 0.045 0.038 12 7 0.42 955 0.5877 2.467 25.94 6 8 6 263375.9 计算依据 提供 提供 设计 设计 v=Q/3600/3.14/d^2*4 提供 提供 l=64/Re Re=dvr/m 提供 提供 n=N-1 ΔP=（ll/d+n*1.5）*r*v^2/2
设计 查表计算 根据热效率0.85推出 查表计算 查表计算
估计 铝约200，碳钢约50，不锈钢约为碳 48 钢1/3 5000 估计 134.181 358.863
谢谢大家！
0.8924 0.8924 0.892433 Ct=SQRT((Tflue+273)/(273+Twall))，查表 3 3 6 1 1 1 l/d<50时按线算图11取值 1 1 1 双面受热取1 1251.7 837.15 1457.565 a'k=0.023*l/d'*(w*d'/n)^0.8*(Pr)^0.4*Ct*Cl* 1 2 8 Ck
四、经济性分析：
• 采用改造后技术，设备更换频率大大下降，成本下降明 显，如以每台清理费用80000或换热管更换成本50000元 计，年更换100台，则可节省约1300万元左右 • 由设备可用率提高带来的产油量增加，现有技术通过提
高系统维护效率，以设备使用率提高15%计，则可直接
提高产油量15%，单井增加产值200万元左右 • 全自动控制技术PIC的应用，可提高系统生产效率，有助 于提高产油量5%,节能减排的效果相当明显Байду номын сангаас
水 水 0.108 0.0045 0.098 0.038 48 0.44 48 0.21
水 0.0045 0.038 0.42
来源 设计 设计 设计 资料提供 查表计算 资料提供 查表计算 Pr=1000ncpr/l
48 铝约200，碳钢约50，不锈钢约为碳钢1/3
0.44 0.21 0.42 0.0004 0.0004 0.0004 m2/s 5 5 5 kJ/(kg.K) 2.7 2.7 2.7 kg/m3 w/(m.℃) 961 0.1 961 0.1 961 0.1
理难度，降低其维护成本
• 管外换热采用气体冷凝换热，提高系统换热效率
• 系统采用PLC实现全自动优化控制，降低运行成本
三、改进前后换热器主要性能参数对比：
参数 额定流量 换热面积 换热管子 管子根数 有效管长 回程 转向形式 需换热系数 进出口压降 单位 m3/h m2 mm 根 m 次 w/（m2.℃） MPa 改造前 12 22.1 108x5 18 4 18 弯头 350 0.05~0.14 改造后 12 33.4 45x3.5 56 5 8 可拆卸封头 165 0.19~0.56
1E-06 1E-06 0.000001 4.2 1000 0.5 8.4 4.2 1000 0.5 8.4 4.2 1000 0.5 8.4
11676.211676.211676.2 0.9160 0.9160 0.9160 5 5 5 1 1 1 1 1 1 w/(m2.℃ 35.035 23.432 40.797 ) 8 3 9
五、可能存在的风险分析：
• 根据提供的招标文件，给料泵压头负荷为0.34~0.59MPa ，使得存在换泵的可能性 • 由于换热管换热效果比之前更强，导致内部不能形成稳 定的蒸汽压力，低于设计压力、温度参数，导致冷凝换
热效果减弱
六、附基本计算过程：
1、管内压降
#1原油
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
原油水套换热器改造
东方大用石油装备 2015.7
图一
图二
改造后换热器流程示意图
燃气流动 水循环 原油流动
X
burner
原换热器基本设计参数：
• 额定流量： 12m3/h
• 加热炉管压： 4.0MPa
• 加热炉壳压： 0.4MPa
• 进口温度：
• 出口温度：
20℃
60℃
• 设计热负荷： 400kW
Ck 参数 管内表面对流放热 a'K 系数
3、系统热平衡估算
名称 管外径 管内径 有效管长 管子根数 水侧温度 介质流速 介质运动粘度 介质平均比热容 介质密度 介质流量 介质进口温度 介质出口温度 介质吸收热功率 管内表面对流放热系数 管材料导热系数 管外冷凝换热系数 管内外总换热系数 总换热功率 符号 d d’ L N Tw w n cp r Q Ti To P a'K lpd a0 a P1 单位 m m m 根 ℃ m/s m2/s kJ/(kg.K) kg/m3 kg/s ℃ ℃ kw w/(m2.℃) w/(m.℃) w/(m2.℃) w/(m2.℃) kw 改造前 0.108 0.098 4 18 100 0.44 0.00011 2.7 950 3.167 20 60 342.036 290 48 5000 265.052 352.571 改造后 0.045 0.038 5 56 120 0.44 1E-06 2.7 950 3.167 20 60 342.036 140 来源 设计 设计
一、原换热器存在主要问题：
• 管道堵塞，原油在换热器内堵塞管道，进而影响到 油田出油量，并直接关系到油田经济效益 • 维护成本高，管道堵塞后维护困难，直接更换管子
费用较高
• 换热效果差，管外换热效果较差，运行参数不高
• 自动化水平有限，系统自动化水平有待改善
二、改进换热器主要特点：
• 原油在换热器管道内流动，将原来管接弯头改为封 头形式，减少了弯头堵塞的可能性 • 直管段与封头的结构设计大大简化了管道堵塞的清
管外径 管内径 流量 并联管数 速度 密度 动力粘度 摩擦系数 雷诺数
D d Q M v r m l Re
m m m3/h 根 m/s kg/m3 Pa.s m 根 个 Pa
原方案 0.108 0.098 12 1 0.44 961 0.432 0.664 96.39 4 18 17 48216.9
修改方案 0.045 0.038 12 7 0.42 961 0.432 1.80 35.51 6 8 6 193805.1
10 l 单管长 11 N 管数 12 总弯头数（180°） n 13 14 总压降 ΔP
2、换热系数估算
#1原 油 名称 管外径 管内径 管材料导热系数 介质流速 介质运动粘度 介质比热容 介质密度 介质导热系数 普朗特数 参数 参数 符号 单位 d m d’ m lpd w n cp r l Pr Ct Cl w/(m.℃) m/s 一组换 两组换 热管或 热管并 两组串 联 联 原油 原油 原油 0.108 0.0045 0.0045 0.098 0.038 0.038 48 48 48