YKA型石墨换热器选型、安装、使用中应注意的问题
YKA型圆块孔式石墨换热器通过在石墨块上钻有两组不相通的流道，且这两组之间成直角，两种不同流体通过这两组流道以折流方式达到热交换的目的。换热的石墨单元块是浸渍改性酚醛或改性呋喃树脂的不透性石墨块，具有耐腐蚀性好，不污染介质，热导率高，具有较高的结构强度和耐冲击力能力[1]。YKA 型圆块孔式石墨换热器由于换热单元是标准的石墨块，通过添加或减少石墨块可调整换热面积，并且维修方便。标准换热单元块靠石墨封头、金属外壳、纵向拉杆螺柱和压力弹簧压紧，块与块之间采用聚四氟乙 烯“O”型圈或膨胀PTFE密封垫而达到密封的效果。
虽然YKA型圆块孔式石墨换热器因其导热系数高，换热性能优良，对大部分化学介质具有稳定性，被广泛应用于化工、农药、纯碱、石油、医药、轻工、冶金、化纤及食品等工业领域。但若选型、安装、使用不正确，设备将难以安全、有效运行。
1.设备选型
1.1设备管接口
石墨换热器管道接口采用公称直径，在核算介质流量时，要考虑接金属接管内衬有石墨管，应按管道的净尺寸计算。比如接管工程直径为DN125，查标准 为Φ133×4的无缝钢管，石墨管厚度δ=10 mm。按金属管计算流通面积：
A金属管=3.14÷4×D2金属管=3.14÷4×0.125 2=0.012 27m2/根 按衬有石墨管计算流通面积：
A衬石墨=3.14÷4×D2石墨=3.14÷4×0.105 2=0.008 65m2/根 A衬石墨/A光管为70.53%，流通面积减少29.47%。造 成介质流量不足。
1.2纵向、横向孔的直径
设备选型时，若只考虑换热面积，不注意横向、纵向孔的孔径，可能达不到预期的换热效果或增加运行 成本。
如型号为YKA 40，平均换热面积是20 m2的换热器，当横向孔直径为10 mm时，其他参数见表1[2]。
表1
由表1可知，当纵向孔直径分别为10、22 mm时，纵 向孔单块横截面积之比为A10/A22=0.022 62/0.034 21 =66.12%。直径Φ400 mm的石墨换热块，因纵向孔 直径不同，横截面积相差33.88%。
换热器内横截面积小，将造成进换热器前的管道 压力增加，换热器内磨蚀增加和产生振动，影响使用 寿命。横截面积大，换热器内的流速降低，湍流程度降 低，污垢沉积，换热效果降低，同时造成横向孔侧资源 浪费。YKA型圆块孔式石墨换热器选型时，纵向孔内 气体介质流速一般控制在10～20 m/s，液体介质控 制在1～3 m/s[3]。
1.3介质压力、温度
影响YKA型圆块孔式石墨换热器使用压力和温 度的因素主要有石墨本身材质、间壁厚度、浸渍工艺。
1.3.1间壁厚度
间壁厚度是指横向孔与纵向孔之间的最小厚度。 间壁厚度取决于石墨颗粒大小和使用压力。
石墨颗粒度大、孔隙率高，强度降低，间壁厚度增加。由于孔隙率高，浸渍剂数量增多，降低了不透性石墨导热性和浸渍质量。目前，石墨换热器使用的石墨材料为B级，粒度为0～4[1]。
1.3.2浸渍剂
浸渍剂作用是填充石墨母材中的空隙。浸渍剂种 类、浸入量、浸渍工艺不同，将影响到不透性石墨的耐 蚀性和耐温性。
目前使用最多的浸渍剂是浸渍改性酚醛或改性 呋喃树脂，采用3遍浸渍、3遍热处理的浸渍工艺，浸 入量一般不超过10%。
设备选型时，要充分考虑介质的温度、压力，否则 浸渍树脂长时间在较高温度下操作，树脂老化，有效 壁厚减少到一定程度，在压力作用下，将使孔壁穿通 而发生串液。
1.4介质的腐蚀性
YKA型圆块孔式石墨换热器并非适用于任何介 质，即使对于同一种介质由于浸渍剂、密封圈（或垫） 的不同，所适用的温度和浓度也不同。比如，浸渍酚醛树脂 的不透性石墨，当硫酸浓度为80%，温度低于120℃ 时，其耐蚀性很差。硫酸浓度＜75%，温度低于120℃ 时，其耐蚀性很好；浸渍呋喃树脂的不透性石墨，无论 硫酸浓度为90%，温度低于50℃时，还是硫酸浓度为 70%，温度70℃时，其化学性均稳定。因此，在选型时 要充分考虑介质的腐蚀性，否则树脂被腐蚀后，将使 孔壁穿通而串液；YKA型圆块孔式石墨换热器选型 时，除了考虑以上问题外，还应注意介质的物性（如有 无结垢或结晶）、洁净程度（是否有固体杂质，是否加 装管道过滤器）等因素。
2 安装注意问题
2.1 YKA型圆块孔式石墨换热器接管内衬的石墨管 向外有翻边，为防止石墨翻边遭到机械损伤及防止杂 物进入换热器内部，在安装前，将裸露于金属壳体外 的石墨构件用橡胶皮包覆。
2.2搬运时，使用排车将换热器运输到安装地点，切不可采用滚杠移动。吊装时不能用接管作为吊装点， 吊装点可是支耳或大法兰，吊装时若钢丝绳碰到外露 的石墨构件应垫软木或重新选择吊装位置，吊装时应 慢慢使设备立起，不得触地拖动。
2.3设备安装的垂直度符合技术要求。与外系统采 用法兰连接时，可用橡胶垫作为密封垫。上紧螺栓时， 不得强制安装，用力应对称均匀，要求口正、眼正。
3 使用中注意问题
3.1应严格按使用说明书要求的温度、压力范围操作，启闭设备进出口阀门应缓慢，不得超温、超压使用，以免损伤石墨构件及聚四氟密封垫，尽量避免温度、压力的急剧变化。
3.2 YKA型圆块孔式石墨换热器使用时，应先通入 冷介质，再通入热介质。若设备第一次使用，约3～5 h 后，取样检测是否泄漏。若泄漏，均匀拧紧纵向拉杆螺 栓即可止漏；若仍泄漏，应考虑密封垫或石墨块是否 在运输或安装中出现了问题。
3.3采用零度以下的冷盐水作为冷媒时，定期进行 清洗后，要排尽内部的水分，必要时可用空气吹净，以 免冻裂石墨换热块。
3.4采用零度以下的冷盐水作为冷媒时，当间歇操 作或长期停用时，应排净设备内的物料和冷却水，以 免冻裂石墨换热块。
4 结语
通过以上分析，YKA型圆块孔式石墨换热器在充分考虑介质流量、理化性能、操作工艺条件等因素的基础上，通过正确的选型、安装、使用，既能满足工艺要求，又能使传热效率最高，购置、运行费用较低，达到最佳的性价比。
[参考资料]
[1]YB/T 2818-2005.石墨块[S].
[2]HG/T 3113-1998.YKA型圆块孔式石墨换热器[S].
[3]化学工程手册（第二卷）[M].北京：化学工业出版社.
