世界各國石墨換熱器的生產制造工藝技術方案

世界各國石墨換熱器的生產制造工藝技術方案常見的有四條。

第一條為壓型不透性石墨工藝，將要人工合成石墨粉與防腐蝕涂料混和，經壓型、干固、機械加工制造和安裝而成。該工藝生產制造周期時間短，生產制造便捷，低成本，生產制造的熱交換器沖擊韌性高，但熱傳導特性相對性較低。原蘇聯、日本和在我國常采用這類技術性，適用生產制造列管換熱器石墨換熱器。如原蘇聯ATM 一型石墨商品，其秘方為粗顆粒物人工合成石墨33%，細顆粒物人工合成石墨43.6%，脲醛樹脂23.4%。 [3] 中國制造業企業采用這類工藝生產制造了大批量的石墨換熱器。為了更好地使石墨換熱器能解決一些獨特物質，世界各國還采用了不一樣的粘接劑。如原蘇聯諾契爾斯克電級廠為了更好地提升石墨換熱器的耐腐蝕特性，進行了用酚醛樹脂咪唑光固化樹脂的科學研究，并得到了一定的成果。中國許多公司從上世紀70時代逐漸生產制造聚乙烯壓型石墨管，用以生產制造列管換熱器石墨換熱器。有的仍在這個基礎上添充玻纖以提升石墨坯材的抗壓強度。

第二條為電級浸漬脲醛樹脂的工藝，即采用粗顆粒狀的焦炭與瀝青膠泥混和，經擠壓加工、培燒、石墨化、浸漬、機械加工制造，再安裝而成。這類工藝生產制造的石墨原材料硬度高，導熱性好，可以做成規格型號大、傳熱總面積大的塊孔式或列管換熱器石墨換熱器，但生產制造時間長，成本費較高，板材的粒度分布粗。這類工藝曾在世界各地的運用非常普及化，如今已基本上取代。而現階段在我國絕大多數石墨換熱器是采用這類工藝生產制造。

第三條是綜合型工藝技術方案，即采用細顆粒物的人工合成石墨粉與瀝青膠泥混和后，經震動成形、培燒、浸漬環氧樹脂、生產加工、安裝而成，產品成本較第一、二種工藝線路低得多，做成的石墨原材料硬度高，品質平穩，尤其是石墨化電級緊缺時，實際意義更高。在我國吉林市江城碳素廠就采用這類工藝生產制造塊孔式石墨換熱器。 [3]

第四條為采用化工廠專用型石墨浸漬環氧樹脂的工藝技術方案。即把細顆粒物的煅燒石油焦(顆粒度為0.1—0.2mm)與瀝青膠泥混和，經熱軋帶鋼、研磨成粉、模壓、培燒、石墨化、浸漬環氧樹脂、機械加工制造再安裝而成。這類不透性石墨原材料顆粒物微小、致相對密度高、應用工作壓力達0.5—1.5MPa、換熱效很好，可以做成高品質的石墨換熱器，工業生產資本主義國家廣泛采用這類工藝生產制造石墨換熱器。中國化工廠項目建設引入的石墨換熱器一般均為這產品。中國東新電碳廠自1981年至今，采用性能卓越細顆粒物構造的不透性石墨原材料，生產制造了KSH系列產品圓塊孔式石墨換熱器，做到國外同類商品水準。 [3] 以上四條工藝線路中，在我國關鍵采用前三種工藝機構生產制造石墨換熱器，其品質與國外產品對比還有一定差別。因此“八五”方案至今我國將四條工藝線路列入重要技術設備科技攻關，授權委托東新電碳廠等企業進行相對的科學研究，并得到了一定的成效。

自然，與量大范圍廣的金屬材料熱力設備相較為，石墨熱力設備沖擊韌性低和應用溫度不高的缺點較為顯著，因此，近些年世界各國科學研究和生產制造單位采用了很多對策以提升石墨熱力設備的整體特性。

最先是采用原材料提高技術性，石墨換熱器用浸漬石墨塊的采用在石墨原材料表層涂覆耐磨襯板金屬氧化物的方式，提升斬假石的耐磨損蝕性，適合于在流動速度快、固態成分大的物質中應用。法國西格內企業研發了這類表層涂覆耐磨襯板金屬氧化物鍍層的OIABON石墨斬假石。除此之外，當列管式換熱器用以解決帶有較多固態顆粒物或流動速度迅速而存有浸蝕風險的場所時，還可以在焊縫的入料側涂腐這類鍍層，而涂腐這類方式的費用并不高。石墨換熱器用提高石墨管的先將碳纖維材料束滲入環氧樹脂或樹脂飽和溶液，隨后盤繞在石墨管的外表層，盤繞后，把水管加溫到120—180℃，使環氧樹脂干固產生穩固的傳力橋。這類提高石墨管即使在負荷急劇下降和內應力起伏時，也可以維持其提高實際效果。石墨管中間、筒體與石墨管中間的粘接抗壓強度也取得了提升，石墨管的破裂工作壓力可擴大30—40%。次之是開發設計浸漬劑種類。浸漬石墨的不透性是靠浸漬來完成的。因而浸漬劑的品質可以直接危害石墨換熱器的性能指標。常見的浸漬劑有熱固性塑料、高粘度的脲醛樹脂、改性材料脲醛樹脂、糠酮環氧樹脂、有機硅樹脂等，應用水溫約170℃。

與此同時，世界各地還開發設計出一些與眾不同的浸漬劑，如日本開發設計的二乙烯基苯環氧樹脂N210產品系列，應用環境溫度一般為180—320℃，大大的擴展了石墨換熱器的運用范疇。而英國開發設計了聚酯環氧樹脂做為石墨原材料的浸漬劑，用以生產制造食品類工業級熱力設備。除此之外美、法、日、原蘇聯等國為使石墨換熱器能在持續高溫下應用，采用了“碳浸漬法”，即采用碳含量較高的氮化合物在持續高溫下氣相色譜熱裂解，使其產生的熱裂解碳堆積在碳孔隙度中，以做到石墨原材料的不透水性。這類原材料制作而成的石墨換熱器的應用溫度達到400℃。在我國除常見的脲醛樹脂和少量的聚四氟乙烯浸漬的石墨換熱器外，在浸漬劑開發設計層面與全球水準還有一定的差別。

三是改善石墨換熱器構造，提升設施的性能指標和運作可靠性。歐帆炭素企業的塊孔式熱交換器的產品結構設計當今世界是更為取得成功的，其結構特點取決于加強液態的流通性，在石墨塊的上、下兩邊表面開一條相對高度為2—3mm的滲流槽，拼裝層疊后將組成滲流提高器。雖然該公司的GMS/8型熱交換器通常設計為多管程結構形式，但因為在各層中間均配有滲流提高器且長徑比做到13.5，因此提升了傳熱效。除此之外根據采用多殼程構造，在每2個傳熱塊正中間放一折流板，與外殼側折流板分開，強制性液體經橫著孔道流動性以提升換熱效。