Кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой (ТП)

Назначение и конструкция

Кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой (тип ТП) предназначены для теплообмена жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности. Основное отличие аппаратов типа ТП – наличие подвижной (плавающей) трубной решетки, которая позволяет компенсировать температурные расширения элементов аппарата. Это делает теплообменники с плавающей головкой незаменимыми при значительных перепадах температур между кожухом и трубами, а также в случаях, когда требуется свободный доступ к межтрубному пространству для чистки.

Аппараты изготавливаются по ТУ 3612-023-00220302-0-1 (взамен ТУ 26-02-928-81, ТУ 26-02-1091-88, ТУ 26-02-1106-89). Конструктивно теплообменник ТП состоит из цилиндрического кожуха, внутри которого размещен трубный пучок. Одна трубная решетка жестко соединена с кожухом и образует с ним разъемную камеру (распределительную коробку). Вторая трубная решетка выполнена подвижной (плавающей) и может перемещаться внутри кожуха при температурных деформациях. Плавающая головка свободно перемещается в продольном направлении, что исключает возникновение опасных температурных напряжений в элементах аппарата.

Конструктивные особенности

• Кожух – сварная цилиндрическая обечайка, изготавливается из листовой стали. Диаметр кожуха – от 159 до 1400 мм.
• Трубный пучок – набор теплообменных труб (гладких или с накаткой), закрепленных в двух трубных решетках. Наружный диаметр труб – 16, 20, 25, 38, 57 мм; длина труб – 1,5; 2; 3; 4; 6; 9 м.
• Неподвижная трубная решетка – приваривается к кожуху и одновременно служит фланцем для крепления распределительной камеры.
• Плавающая головка – подвижная решетка, закрепленная на свободном конце трубного пучка. Для герметизации межтрубного пространства на плавающей головке устанавливаются уплотнительные кольца (лабиринтные или торцевые).
• Распределительные камеры – крепятся к неподвижной решетке и к плавающей головке (со стороны выдвижного конца).
• Поперечные перегородки – устанавливаются в межтрубном пространстве для турбулизации потока и увеличения эффективности теплообмена.

Типы и исполнения

По расположению в пространстве теплообменники подразделяются на горизонтальные (ТПГ) и вертикальные (ТПВ). По числу ходов теплоносителя в трубном пространстве – одноходовые и многоходовые (2, 4, 6 ходов). Перегородки в распределительных камерах обеспечивают необходимое количество ходов.

По технологическому назначению аппараты ТП могут использоваться в качестве:

• Теплообменников «Т» – нагрева или охлаждения жидких и газообразных сред;
• Холодильников «Х» – охлаждения сред водой или другим хладагентом;
• Конденсаторов «К» – конденсации паров;
• Испарителей «И» – испарения жидких сред.

Аппараты типа «ТП» (с плавающей головкой) охватываются ТУ 3612-023-00220302-0-1.

Материалы исполнения

Аппараты изготавливаются в различных материальных исполнениях (Б1, Б2, Б2.1, Б3, Б3.1, Б4, Б4.1, Б5, Б5.1). Основные материалы:

• Углеродистая сталь (Ст3, 09Г2С, 20, 20К) – для неагрессивных сред при температуре до +400°C.
• Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т) – для агрессивных сред, в том числе сероводородсодержащих.
• Легированные и жаропрочные стали – для высокотемпературных режимов и сред с особыми требованиями.

Крепление теплообменных труб в трубных решетках выполняется развальцовкой с последующей обваркой, что гарантирует герметичность и надежность соединения.

Технические характеристики

Преимущества аппаратов с плавающей головкой (ТП)

• Компенсация температурных деформаций – плавающая головка позволяет свободно расширяться трубам и кожуху, предотвращая возникновение опасных напряжений.
• Возможность работы при высоких перепадах температур – аппараты типа ТП надёжно работают в условиях, где разница температур между трубным и межтрубным потоками достигает 100°C и более.
• Ремонтопригодность – трубный пучок может быть вынут из кожуха для осмотра, очистки или замены труб.
• Широкий диапазон рабочих параметров – давление до 10,0 МПа, температура до +450°C, разнообразие материальных исполнений.
• Гибкость компоновки – горизонтальное или вертикальное исполнение, различное количество ходов.

Области применения

Теплообменники с плавающей головкой (тип ТП) широко применяются на установках первичной и вторичной переработки нефти, в процессах гидрокрекинга, риформинга, газофракционирования, а также в химической и нефтехимической промышленности, где требуется надёжный теплообмен при значительных температурных перепадах и агрессивных средах.