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管殼式換熱器和板式換熱器在海洋平臺的應用

文檔作者：王光明，李雅智，童國斌，曲偉文檔來源：海洋石油工程股份有限公司設計公司深圳分公司		點擊數：	更新時間： 2024年09月21日
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工藝與設備化 工 設 計 通 訊
Technology and Equipment Chemical Engineering Design Communications
·114·
第45卷第3期
2019年3月
國內海洋石油平臺在換熱器方面的應用已經日漸成熟，
特別是BEM（立式固定管板）、BEU（U 型管）型式的管殼式
換熱器及膠墊可拆板式、全焊板式換熱器，得到了較全面的
應用，換熱器主要應用在原油換熱流程。但是隨著部分平臺
投入時間的增長，原油的物性相對于前期已經有較大的變化，
工藝流程上的更新勢在必行，擺在面前的其中一個更新就是
換熱器的選型。根據GB/T 151《熱交換器》、NB/T 47004《板
式熱交換器》及海洋石油平臺上換熱器的應用經驗，通過對
BEM、BEU 型式的管殼式換熱器及膠墊可拆板式、全焊板式
換熱器在傳熱、堵塞、尺寸重量、安裝維修等方面的分析對比，
為換熱器的選型提供參考借鑒。
1 換熱器選型分析
1.1 管殼式換熱器
管殼式換熱器是通過多跟管束實現不同溫度的介質之間
的對流換熱。其管束直徑一般用φ19或φ25，管徑愈小的換
熱器愈緊湊、愈便宜，且可以獲得較好的對流換熱系數與阻
力系數的比值。但是，管徑愈小的換熱器的壓降愈大，在滿
足允許壓力降的情況下，一般推薦選用φ19 管子。對于易結
垢的流體，為方便清洗，推薦采用外徑為φ25 管子。管束厚
度一般選用2mm。管殼式換熱器對壓力要求不敏感，一般最
大可以達到10 MPa，這是與板式換熱器的一個顯著區別。管
式換熱器換熱效率低于板式換熱器，因此同樣換熱功率下，
管殼式換熱器的尺寸會大很多，這對于海上平臺“寸土寸金”
的特點來說是一個較大的缺點。
1.1.1 BEM換熱器
BEM 換熱器及立式固定管板式換熱器，其最大特點是兩
端管束焊在罐體法蘭上與罐體成一體，因此管束無法拆除，
這就制約了其清洗方式只能在線清洗；其管束內流體從進口
到出口是直線型，中間不需要拐彎，有利于介質內部含砂較
多的流體流動，同時對于容易結垢的流體，直線型管束利于
流體流動，不易結垢，其換熱效率相對較低。
1.1.2 BEU換熱器
BEU 換熱器即U 型管式換熱器，其最大特點是管束可拆
卸，將一端管束焊在管板上，另一端管束為U 型彎，其清洗
方式就比較多樣，可以在線清洗也可以拆下來機械清洗，拆
下來需要考慮其拆除通道。U 型彎的設計使其容易結垢，但其
換熱效率比BEM 換熱器要高一些。
1.2 板式換熱器
板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝
而成的一種高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通
過板片進行熱量交換。板式換熱器具有換熱效率高、熱損失小、
結構緊湊輕巧、占地面積小、應用廣泛、使用壽命長等特點。
在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比管式換熱器高3~5 倍，
占地面積為管式換熱器的1/3。板式換熱器適用的壓力條件有
限，同時其流道很小，容易堵塞和結垢，這是其固有缺點。
1.2.1 膠墊可拆板式換熱器
膠墊可拆板式換熱器板片與板片之間通過膠墊密封。其
最大特點是可以自由拆卸，可以增加或減少板片。但其適用
壓力很小，一般低于2MPa。
1.2.2 全焊板式換熱器
全焊板式換熱器板片與板片之間通過焊接密封，因此板
片無法拆除和增加。其適用壓力比膠墊板式換熱器大一些，
但也不會超過5MPa，適用壓力與板片的使用材質相關。
2 案例分析
案例：某海上平臺原油需加熱，通過熱介質油來給其加熱。
原油與熱介質油的設計壓力為1.5MPa，原油含砂量大，易結垢。
分析：一般海上平臺換熱器能用板式換熱器的盡量用板
式換熱器，這樣節約空間和重量。本案例設計壓力不大，可
以選用膠墊式換熱器，但是原油含砂量大，易結垢，選用板
式換熱器后會經常堵塞流道，需要經常清洗，這是很不利的。
注意到本案例的含砂量大，易結垢，推薦選用BEM管式換熱器，
而且原油還必須走管程，原油走殼程帶來的問題是砂會聚集
在折流板下緣兩側。BEU 型換熱器由于管束U 型彎，同樣不
利于排砂。如果本案例一味追求尺寸重量的優勢而選用板式
換熱器，結果可能是需要頻繁清洗甚至更換換熱器而影響平
臺運行。
3 結束語
雖然換熱器是靜設備，但是換熱器運行的好壞也直接影
響最終的流程能否達標的關鍵。因此，換熱器的選型至關重要，
換熱器的選型需要具體問題具體分析，找到問題的核心，有
針對性地選型，隨意套用肯定達不到理想的效果。管式換熱
器和板式換熱器各有優劣，只有掌握了它們的特點，才能將
其優勢發揮到最大。
參考文獻
[1] 金管會，陳廣智. 利用熱交換器進行變換觸媒升溫硫化[J]. 化工設
計通訊，2009，35（2）：27-29.
摘　要：根據GB/T 151《熱交換器》、NB/T 47004《板式熱交換器》及海洋石油平臺上換熱器的應用經驗，從多個角度對
換熱器的應用方案進行了分析對比，包括BEM 及BEU 管殼式換熱器和膠墊可拆板式、全焊板式換熱器在傳熱、堵塞、尺寸重量、
安裝維修等方面的優劣對比。
關鍵詞：管殼式換熱器；板式換熱器；BEM BEU 膠墊式；全焊式；換熱效率；流道；堵塞
中圖分類號：TQ051.5　　文獻標志碼：B　　文章編號：1003–6490（2019）03–0114–01
Application of Shell-and-tube Heat Exchanger and Plate Heat Exchanger
in Offshore Platform
Wang Guang-ming，Li Ya-zhi，Tong Guo-bin，Qu Wei
Abstract ：According to the application experience of GB/T 151 “Heat Exchanger”，NB/T 47004 “plate heat exchanger” and heat
exchanger on offshore oil platform，the application scheme of heat exchanger is analyzed and compared from various angles.Including
BEM and BEU shell-and-tube heat exchangers and padded detachable plate type，all-welded plate heat exchangers in terms of heat
transfer，blockage，size and weight，installation and maintenance，etc.
Key words ：shell-and-tube heat exchanger ；plate heat exchanger ；BEM BEU rubber pad type ；full welding type ；heat exchange
efficiency ；flow path ；blockage
管殼式換熱器和板式換熱器在海洋平臺的應用
王光明，李雅智，童國斌，曲 偉
（海洋石油工程股份有限公司設計公司深圳分公司，廣東深圳 518000）
收稿日期：2018–11–16
作者簡介： 王光明（1984—），男，廣東深圳人，工程師，主要從事
海洋石油平臺設計工作。

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