Кожухотрубчатые теплообменники

Кожухотрубчатые теплообменники – это наиболее распространенная разновидность теплообменных аппаратов. Преимущество аппаратов данного типа, это: простота изготовления и эксплуатации; надежность и универсальность в работе; аппараты данного типа можно использовать в широком диапазоне температур и давлений, и при любом сочетании теплоносителей.

Стальные кожухотрубчатые аппараты выполняют пяти видов:

· Н – аппараты с неподвижными трубными решетками (наиболее распространены)

· К – теплообменники с компенсатором на кожухе

· У – аппарат с U-образными трубами

· П – теплообменник с плавающей головкой

· ПК – теплообменник с плавающей головкой и компенсатором на ней

Двухходовой теплообменник:

Рис. 2.1. Теплообменник с неподвижными трубными решетками: : 1,6 – крышки; 2– кожух; 3 – трубы; 4 – трубные решетки; В) эскиз: 1,6 – крышки; 2 – кожух; 3 – трубы; 4 – поперечные перегородки; 5 – трубные решетки; 7 – опоры; 8 – продольная перегородка для разделения ходов; 9 – распределительная камера; 10– стяжка

Преимущества теплообменников данного типа определяются простотой конструкции и сравнительно небольшой стоимостью.

Недостатки связаны сжесткостью конструкции; к ним можно отнести:

1) Невозможность очистки наружной поверхности труб и внутренней поверхности кожуха от загрязнений, поскольку трубные решетки жестко связаны с корпусом. Загрязнения и отложения на поверхности теплообмена, как известно, приводят к снижению коэффициента теплопередачи и эффективности процесса теплообмена в целом. В этой связи в межтрубное пространство рекомендуется направлять чистый и не дающий отложения теплоноситель.

2) Чувствительность к температурным напряжениям в кожухе и трубах аппарата. Для предотвращения возникновения температурных деформаций рекомендуется использовать теплообменники типа Н при разности температур сред не более 50°С и соблюдать порядок пуска.

Если разница температур теплообменных сред больше 50°С, то рекомендуется использовать теплообменники с компенсацией температурных напряжений. Здесь выделяют аппараты с частичной компенсацией (аппараты типа К и ПК) и аппараты с полной компенсацией температурных напряжений (теплообменники типа У, П).

Аппараты воздушного охлаждения (АВО)

Аппараты данного типа используют для конденсации или охлаждения. АВО имеют ряд преимуществ по сравнению с водяными холодильниками или конденсаторами. Поскольку в этих аппаратах для охлаждения используют воздух, отсутствуют затраты на подготовку и перекачку воды, снижается стоимость ремонтных работ, т.к. не требуется очистка поверхности труб со стороны воздуха.

АВО изготавливают в разных исполнениях в зависимости от расположения теплообменных секций:

· горизонтальные;

· вертикальные;

· с наклонным расположением теплообменных секций;

с зигзагообразным расположением теплообменных секций

Рис.2.24. Аппарат воздушного охлаждения (АВГ): 1- опора (рама), 2- теплообменная секция, 3 – диффузор, 4 – водяные форсунки, 5 – вентилятор, 6 – коллектор, 7-9 – двигатель с редуктором

Рис.2.25. Теплообменная секция АВО: 1- трубная решетка, 2- шпилька, 3- оребренная труба, 4- каркас, 5- дистанционные вставки, 6- крышки

Емкости. Резервуары

Значительную группу оборудования технологических установок и объектов нефтезаводского хозяйства составляют цилиндрические сосуды, не имеющие внутренних устройств или снабженных весьма несложными устройствами (пустотелые аппараты).

Емкости должны быть оборудованы специальным указателем уровня, предохранительными клапанами, устройствами для отбора проб, незамерзающим спускным устройством, термометром, штуцерами для вентиляции, люком для внутреннего осмотра, внутренними стремянками. Для ослабления действия солнечного нагрева емкости окрашивают красками, отражающими солнечные лучи (алюминиевая краска и др.), покрывают изоляционными материалами и устраивают защитные продуваемые навесы.

Емкости классифицируют на наземные и подземные.

Наземные - цилиндрические горизонтальные сосуды, предназначенные для наземного хранения жидких углеводородов и сжиженных УВ газов (пропана, бутана), устанавливаемые на предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других смежных отраслей промышленности.

Подземные – емкости, предназначенные для слива остатков светлых и тёмных нефтепродуктов, нефти, масел, конденсата, в том числе в смеси с водой из технологических сетей (трубопроводов) и аппаратов на предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической, нефтяной и газовой отраслей промышленности.

Резервуары. Хранение нефтепродуктов на НПЗ производится в цилиндрических или шаровых резервуарах. По отношению к поверхности земли резервуары могут быть наземными, полуподземными и подземными.

В наземных резервуарах днище расположено выше поверхности земли и установлено на фундаменте.

Подземными называются заглубленные резервуары, в которых высший уровень нефтепродукта, при полном заполнении резервуара, находится на 0,2 м ниже планировочной отметки прилегающей территории.

Цилиндрические резервуары:

Резервуары изготавливают в различных исполнениях:

С плавающей крышей (вместимостью 100 – 5000 м3 предназначены для хранения продуктов с высокой упругостью паров в южных районах страны)

С целью снижения потерь легкоиспаряющейся нефти и нефтепродуктов применяют резервуары с плавающим понтоном. Понтон, плавающий на поверхности нефти, уменьшает площадь испарения, благодаря чему резко снижаются (в 4-5 раз) потери от испарения. Такие резервуары получили широкое распространение на нефтебазах.

С конической крышей (Резервуары с конусной крышей рассчитаны на следующие нагрузки: давление в газовом пространстве резервуара -2кПа (200 мм вод. ст.); допускаемый вакуум – 0,25 кПа (25 мм вод. ст.); снеговая нагрузка - 100 кгс/м2, нагрузка от термоизоляции кровли, - 45 кгс/м2; скоростной напор ветра – 30 – 36 кгс/м2. )

Со сферической крышей (Резервуары со сферической кровлей имеют вместимость от 10 до 50 тыс.м3, рассчитаны на хранение продуктов при повышенном внутреннем давлении от 10 до 25 кПа и вакууме до 1 кПа (100 мм вод. ст).

Шаровые и каплевидные резервуары:

Для хранения нефтепродуктов при более высоких (чем в цилиндрических) давлениях применяют резервуары шаровые и каплевидные. Их используются для хранения сред с избыточным давлением до 0,2 Мн/м2 и выше.

Для правильной и безопасной эксплуатации стальных наземных резервуаров монтируется специальное оборудование: верхний световой люк, замерный люк, дыхательный клапан, огнепреградитель, подогреватели, водоспускные краны, предохранительные клапана и др.

Резервуар сварной вертикальный цилиндрический

Шаровой резервуар

Каплевидный резервуар