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近年国内热交换器材质水平状况及趋势

2016-1-1

     随着热交换器应用的日益普及,人们对热交换器及其系统的认识也越来越深刻, 技术水平日益提高。我们来回忆一下这些年热交换器的发展。
70 年代末随着能源矛盾的日益突出, 国内冶金工业炉开始大量采用热交换器, 其中绝大多数是金属对流热交换器。当时最受青睐的是翅片管热交换器, 它的换热元件是带有内外翅片的铸钢管。由于单位体积内的换热面积大, 所以热交换器整体效率高, 占地小,适合旧有炉子改造位置紧张的条件。但由于铸造产品质量控制难度大, 裂、漏现象严重, 而且膨胀问题也成为薄弱环节, 更有令人头痛的积灰问题, 限制了翅片管热交换器的应用水平。自80年代后期以来, 各种轧制管材的热交换器逐渐取代了翅片管热交换器。虽然其单位体积内的换热量没有翅片热交换器大, 但它的质量稳定, 寿命长, 阻力损失也不太大, 得到广大用户的喜爱。目前应用最多的是列管式热交换器, 其换热管是无缝钢管, 有时管内加插件以强化传热, 材质是碳钢或碳钢渗铝或耐热钢。近年来, 材质水平又有了新的提高。
     (1) 高温管的材质: 目前高温段耐热钢管的材质大都采用1Cr18Ni9Ti。众所周知, 高温下Ni与S反应发生晶间腐蚀加速材料的损坏, 而冶金工业炉的烟气中大都含有较高的S,因此这种选择是不合理的, 应该选择不含Ni的耐热钢如0Cr17等。但1Cr18Ni9Ti属奥氏体不锈钢容易焊接, 而0Cr17等属铁素体钢极难焊接, 加之国内市场上采购0Cr17管不太容易, 因此尽管技术上合理却很难得到应用。近年来国内热交换器市场竞争激烈, 促进了热交换器制造水平的提高, 铁素体钢的焊接技术逐渐被人掌握,铁素体钢热交换器自1996年开始在国内大型轧钢加热炉上被应用, 效果很好, 寿命可提高约1倍, 价格与1Cr18Ni9Ti相当或略低。很有发展前途。
     (2) 耐低温腐蚀钢管: 低温腐蚀是造成热交换器损坏的主要原因之一。所谓低温腐蚀就是烟气中的S与H2O 反应生成稀硫酸, 以汽态、液态及酸性垢的形式腐蚀热交换器管壁, 造成钢管的损坏。我们经常看到热交换器低温侧结满了厚厚的黄、绿、褐色垢, 进而损坏, 就是低温露点腐蚀造成的。温度越底越严重,烟气中含S 越多越严重。防止低温露点腐蚀的措施主要有两种, 其一是采用耐低温露点腐蚀的材质；其二是采用自动控制回路, 或者两种同时采用。控制回路方式将在后面论述, 这里主要说一说耐低温露点腐蚀的材质。近年来, 石化行业开发了一种能抵抗低温露点腐蚀的低合金钢, 名为ND钢。它经硫酸腐蚀后表面很快形成一层光亮的保护膜, 从而可防止进一步的腐蚀。实践证明, 在含S烟气中使用ND钢可比渗铝碳钢提高设备寿命3～10 倍, 而价格仅略大于渗铝碳钢远低于耐热钢。目前ND钢管已被成功地应用于加热炉热交换器的低温侧, 可有效提高热交换器寿命。加热炉的煤气热交换器都设在空气热交换器的后面, 温度更低, 在煤气热交换器上使用ND钢管更有提高安全性的作用, 意义重大。

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