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管壳式换热器和板式换热器在海洋平台的应用

文档作者：王光明，李雅智，童国斌，曲伟文档来源：海洋石油工程股份有限公司设计公司深圳分公司		点击数：	更新时间： 2024年09月21日
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上一篇：管壳式换热器与板式换热器选型参考

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工艺与设备化 工 设 计 通 讯
Technology and Equipment Chemical Engineering Design Communications
·114·
第45卷第3期
2019年3月
国内海洋石油平台在换热器方面的应用已经日渐成熟，
特别是BEM（立式固定管板）、BEU（U 型管）型式的管壳式
换热器及胶垫可拆板式、全焊板式换热器，得到了较全面的
应用，换热器主要应用在原油换热流程。但是随着部分平台
投入时间的增长，原油的物性相对于前期已经有较大的变化，
工艺流程上的更新势在必行，摆在面前的其中一个更新就是
换热器的选型。根据GB/T 151《热交换器》、NB/T 47004《板
式热交换器》及海洋石油平台上换热器的应用经验，通过对
BEM、BEU 型式的管壳式换热器及胶垫可拆板式、全焊板式
换热器在传热、堵塞、尺寸重量、安装维修等方面的分析对比，
为换热器的选型提供参考借鉴。
1 换热器选型分析
1.1 管壳式换热器
管壳式换热器是通过多跟管束实现不同温度的介质之间
的对流换热。其管束直径一般用φ19或φ25，管径愈小的换
热器愈紧凑、愈便宜，且可以获得较好的对流换热系数与阻
力系数的比值。但是，管径愈小的换热器的压降愈大，在满
足允许压力降的情况下，一般推荐选用φ19 管子。对于易结
垢的流体，为方便清洗，推荐采用外径为φ25 管子。管束厚
度一般选用2mm。管壳式换热器对压力要求不敏感，一般最
大可以达到10 MPa，这是与板式换热器的一个显著区别。管
式换热器换热效率低于板式换热器，因此同样换热功率下，
管壳式换热器的尺寸会大很多，这对于海上平台“寸土寸金”
的特点来说是一个较大的缺点。
1.1.1 BEM换热器
BEM 换热器及立式固定管板式换热器，其最大特点是两
端管束焊在罐体法兰上与罐体成一体，因此管束无法拆除，
这就制约了其清洗方式只能在线清洗；其管束内流体从进口
到出口是直线型，中间不需要拐弯，有利于介质内部含砂较
多的流体流动，同时对于容易结垢的流体，直线型管束利于
流体流动，不易结垢，其换热效率相对较低。
1.1.2 BEU换热器
BEU 换热器即U 型管式换热器，其最大特点是管束可拆
卸，将一端管束焊在管板上，另一端管束为U 型弯，其清洗
方式就比较多样，可以在线清洗也可以拆下来机械清洗，拆
下来需要考虑其拆除通道。U 型弯的设计使其容易结垢，但其
换热效率比BEM 换热器要高一些。
1.2 板式换热器
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装
而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通
过板片进行热量交换。板式换热器具有换热效率高、热损失小、
结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。
在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3~5 倍，
占地面积为管式换热器的1/3。板式换热器适用的压力条件有
限，同时其流道很小，容易堵塞和结垢，这是其固有缺点。
1.2.1 胶垫可拆板式换热器
胶垫可拆板式换热器板片与板片之间通过胶垫密封。其
最大特点是可以自由拆卸，可以增加或减少板片。但其适用
压力很小，一般低于2MPa。
1.2.2 全焊板式换热器
全焊板式换热器板片与板片之间通过焊接密封，因此板
片无法拆除和增加。其适用压力比胶垫板式换热器大一些，
但也不会超过5MPa，适用压力与板片的使用材质相关。
2 案例分析
案例：某海上平台原油需加热，通过热介质油来给其加热。
原油与热介质油的设计压力为1.5MPa，原油含砂量大，易结垢。
分析：一般海上平台换热器能用板式换热器的尽量用板
式换热器，这样节约空间和重量。本案例设计压力不大，可
以选用胶垫式换热器，但是原油含砂量大，易结垢，选用板
式换热器后会经常堵塞流道，需要经常清洗，这是很不利的。
注意到本案例的含砂量大，易结垢，推荐选用BEM管式换热器，
而且原油还必须走管程，原油走壳程带来的问题是砂会聚集
在折流板下缘两侧。BEU 型换热器由于管束U 型弯，同样不
利于排砂。如果本案例一味追求尺寸重量的优势而选用板式
换热器，结果可能是需要频繁清洗甚至更换换热器而影响平
台运行。
3 结束语
虽然换热器是静设备，但是换热器运行的好坏也直接影
响最终的流程能否达标的关键。因此，换热器的选型至关重要，
换热器的选型需要具体问题具体分析，找到问题的核心，有
针对性地选型，随意套用肯定达不到理想的效果。管式换热
器和板式换热器各有优劣，只有掌握了它们的特点，才能将
其优势发挥到最大。
参考文献
[1] 金管会，陈广智. 利用热交换器进行变换触媒升温硫化[J]. 化工设
计通讯，2009，35（2）：27-29.
摘　要：根据GB/T 151《热交换器》、NB/T 47004《板式热交换器》及海洋石油平台上换热器的应用经验，从多个角度对
换热器的应用方案进行了分析对比，包括BEM 及BEU 管壳式换热器和胶垫可拆板式、全焊板式换热器在传热、堵塞、尺寸重量、
安装维修等方面的优劣对比。
关键词：管壳式换热器；板式换热器；BEM BEU 胶垫式；全焊式；换热效率；流道；堵塞
中图分类号：TQ051.5　　文献标志码：B　　文章编号：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
管壳式换热器和板式换热器在海洋平台的应用
王光明，李雅智，童国斌，曲 伟
（海洋石油工程股份有限公司设计公司深圳分公司，广东深圳 518000）
收稿日期：2018–11–16
作者简介： 王光明（1984—），男，广东深圳人，工程师，主要从事
海洋石油平台设计工作。

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