绕管式换热器：高效节能的热交换利器

绕管式换热器也是天然气液化装置中经常采用的换热器。与板翅式换热器相比，绕管式换热器有其独特的地方。它最显著的特点是牢固结实、可靠性高、无机械损坏和管路泄漏，其运行时间记录已经超过160000h。林德公司于1993年开发的绕管式换热器，1997年用于南非Mossel Bay的基本负荷型混合制冷循环的天然气液化装置，该装置名义液化能力为13.5t/h。

图8-72示出绕管式换热器内部结构。根据工艺要求，绕管式换热器设计成三组，每组的直径为1325mm。总的换热面积为3900m²。壳程设计压力为2.8MPa，管程设计压力为4.8MPa。设计温度为55～-175°C。第一组换热器液化碳氢化合物中的重组份，第二组液化部分天然气，第三组则完全液化并过冷，温度达到-162°C。

绕管式换热器制造时，先把有支承臂的心轴和钻好孔的管板组装起来，安放在一个可以旋转的工装上，缠绕时把换热管的一端插入管板上一个确定好的孔，然后在心轴上以相同的螺旋角度缠绕，缠绕另一层时改变方向。每根换热管单独缠绕，确保所有的换热管排列整齐。每层之间安装隔条，以保证各层之间的间隙。管端与孔板用特殊焊接工艺焊接。考虑到不同的换热器温度不同，各组换热器有各自的心轴、星形支架、分配器和护套。换热管按照传热设计要求缠绕支架上。各组换热器通过特殊形状的支承杆自由悬挂在几个支承臂上，目的是为了在启动或停机时，温度变化比较大，确保管束和壳体之间热胀冷缩产生应力的应力最小。每组管束用护套包起来，上端与壳体密封焊接，以防止制冷剂的旁通。几组换热器管整体组装到外壳体内，形成一个完整换热器，换热器最终还需要安装到冷箱之内。图8-73为冷箱换热器布置简图。

图8-72 绕管式换热器内部结构(www.xing528.com)

图8-73 冷箱换热器布置简图

1—LNG 2—高压气体制冷剂 3—高压液体制冷剂 4—碳氢重组分 5—NG

林德公司对绕管式换热器用于天然气液化流程进行了一些试验。图8-74示出第3组换热器启动阶段温度变化。