Ремонт теплообменника газового котла своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 30.08.2024

Теплообменник с плавающей головкой является одним из востребованных видов кожухотрубчатых теплообменников и широко используется на НПЗ, а также других различных промышленных предприятиях.

Главной особенностью данного аппарата является наличие температурного компенсатора в виде так называемой “плавающей головки”.

Ниже приведены 2 варианта исполнения “плавающей головки”:

Верхний рисунок – конструкция с возможностью извлечения трубного пучка без демонтажа самой головки, характеризуется пониженной тепловой эффективностью из-за наличия байпасных потоков(обозначение T по TEMA).
Нижний рисунок – конструкция, при которой требуется демонтаж головки для извлечиния трубного пучка (обозначение S по TEMA). Наиболее распространена на отечественных НПЗ.

В обоих случаях, наличие плавающей головки, позволяет использовать теплообменник при большой разнице температур между технологическими средами в трубной и межтрубной полости аппарата.

Таким образом, данный вид аппарата более универсален по сравнению с теплообменниками жесткотрубной конструкции и может применяться в широком диапазоне сочетания различных сред с большой разницей температур. Однако, из-за наличия плав. головки стоимость теплообменника также возрастает. Поэтому использование этого оборудования должно быть технически обосновано. При указании шифра аппарата используют аббревиатуру “ТП” – теплообменные аппараты с плавающей головкой согласно ТУ 3612-023-00220302-01 ВНИИНефтемаша.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Вибрация теплообменников

Пайка теплообменника газового котла

Из обменника удаляют всю воду, воздух и твердые частицы. Продувают через шланг машинным способом, а остатки выдувают ртом.

Для пайки используют четыре составляющие:

паяльный инструмент (газовую горелку, паяльную лампу или паяльник);
припой;
флюс;
инструменты для зачистки до и после.

Припой — материал для соединения заготовок, имеющий меньшую температуру плавления, чем обрабатываемая основа. Припои обычно изготавливают из металлов. Выпускают их в виде проволоки, закладных деталей, паст, фольги, порошков, прутков и гранул. Для пайки теплообменника больше всего подходят проволоки. Возьмите именно такой.

Для ремонта теплообменника выбирают высокотемпературный припой с меньшей температурой плавления, но не ниже 700 °C, из того же материала и со схожими физико-механическими свойствами. Учитывают также антикоррозийные свойства и удельную проводимость проволоки.

Медь, нержавейка и чугун — распространенное сырье для обменников, а к основе часто добавляют цинк. Для пайки медных теплообменников чаще используют медно-цинковые припои с включениями, нейтрализующими опасное действие испарений.

Припой в прутках не такой удобный, как проволочный, но его тоже можно согнуть руками, даже при большом диаметре, а полученная припайка окажется достаточно жесткой

Твердые высокотемпературные припои имеют маркировки ПСр, ПМЦ, ПМТ и пр.

Медно-цинковые обозначают ПМЦ и нумеруют исходя из температуры плавления:

Стандартный теплообменник газового котла удастся запаять любым, но можно ли это делать, зависит от материалов детали.

Хорошие припои дают герметичные швы. Компоненты таких сплавов проникают в паяемую поверхность путем диффузии, а основа в небольшом количестве растворяется во вспомогательном материале. После застывания появляется однородная прослойка.

Флюс — вещество для устранения окисей с паяемой основы, увеличения текучести припоя, снижения поверхностного натяжения, лучшего смачивания заготовки. С теплообменниками сочетаются универсальные и специальные средства. Паяльные пасты обычно содержат медь, что хорошо для теплообменника. Смеси с серебром подходят тоже.

Подготовка материалов перед пайкой

Жало паяльника лудят. Инструмент нагревают до легкого покраснения наконечника и покрывают тонким слоем припоя, одновременно удаляют пленку окисления. Жало и проволоку опускают во флюс. На этапе лужения для этого можно использовать канифоль или смолу.

Пол из монет и эпоксидной смолы: фотоподборка

Самые популярные проекты домов размером 7 на 9 м с мансардой

После выделения дыма жало держат еще несколько секунд. Потом паяльник с припоем еще три-четыре раза опускают во флюс.

Приборы лудят после покупки, а потом время от времени — при частом использовании. Как основу для лужения иногда используют жало другого паяльника.

На фото показано лужение — после этого не помешает прижать жало к деревянной досочке со смолой, что также выровняет слой припоя

Если состояние припоя не самое лучшее, то его следует очистить от грязи и окисей. Разогрейте конец проволоки-припоя до рабочей температуры и погрузите во флюс, плотно прижмите к твердой поверхности, на которой он находится.

Если новой проволоки нет, то старую можно обработать средствами для очистки основы, такими как:

Перед пайкой с поверхности теплообменника удаляют пыль, чтобы при работе не появлялись искры. Место со свищом обрабатывают зачистной губкой или мелкозернистой наждачкой, протирают растворителем для удаления всех химических соединений.

Затем проблемный участок прогревают феном для лучших рабочих характеристик и чтобы испарились остатки влаги. В противном случае она будет резко выходить во время работы и смещать припайку. После прогрева участок еще раз зачищают.

Как запаять тепловой обменник котла?

Небольшой свищ на теплообменнике находят по пятнам зеленого цвета, но если такой оттенок присутствует на большей части прибора, то берут во внимание состояние покрытия, ровность цвета.

Средство для пайки выбирают по ситуации. Для тонкой работы подходит паяльник. Большой язык пламени из газовой горелки хорошо прогреет проблемную зону, но мощности прибора может не хватить, вопреки ожиданиям. Паяльник тоже нужно подбирать мощный.

Следует подобрать правильное сопло для горелки — пламя должно быть примерно 2 см шириной, и повернуть для удобства, а при работе держать так, чтобы огонь распределялся по поверхности равномерно

Основная часть работы выглядит просто. На разогретое место кладут флюс, после чего начинают паять. Припой ставят на теплообменник кончиком, паяльник приставляют к нему и постепенно нагревают. Проволока начнет взаимодействовать с флюсом и основой. Оставшуюся неровную массу после пайки распределяют.

В случае с газовой горелкой, возьмите обычную автономную или что-то более производительное. К примеру, работающую от большого баллона. Максимальный режим пламени не включайте никогда. Припой приложите после того, как цвет флюса станет более ярким, например серебряным вместо серого.

Держите горелку на таком расстоянии, чтобы проволока больше плавилась от разогретого теплообменника, а не огня. Для обработки маленького свища может хватить полуминутной пайки. Подробную инструкцию по пайке можно прочесть в этом материале.

Не стоит перегревать основу и припой во время пайки — последний будет плохо закрепляться. Следите, чтобы получаемая структура не была рыхлой, а цвет — не выражено матовым. Припайка в идеале восстанавливает всю проблемную зону, и если это не так, то будет нужен еще один подход.

Температуру паяльника доводите до 20 градусов выше показателя плавления припоя. Для зачистки готового стыка используйте оплетки и пружинные удалители — инструменты уберут также остатки флюса. Вытрите обменник влажной тряпкой и удалите все микрочастицы.

Для нормальной работы топочного отсека котла место пайки нужно очистить, а некоторое нарушение формы для первичных теплообменников значения не имеет

Через починенный теплообменник еще 5—10 минут нельзя будет пропускать воду. В любом случае пусть деталь полностью остынет. Включайте только чистую воду в первый день после ремонта. Следите, чтобы не было ржавчины.

Удалите воздух из системы еще раз и сделайте проверочный запуск котла. Проверьте работу с полной нагрузкой. Пропускайте холодную и горячую воду через обменник. После нескольких температурных циклов может оказаться, что обменник опять протекает.

Отремонтированная деталь должна выдерживать тепловые деформации. Для подстраховки покройте стык на обменнике термостойкой краской, чтобы повысить прочность. В последующие дни сделайте повторные испытания для теплообменника.

Рекомендуем также прочесть о других неисправностях теплообменников газовых котлов. Подробнее – переходите по ссылке.

Конструкция

1 – передняя камера; 2 – задняя камера; 3 – внешний фланец головки; 4 – крышка головки; 5 – входной/ выходной патрубок головки; 6 – стационарная трубная доска; 7 – трубы; 8 – кожух; 9 – крышка кожуха; 10 – фланец кожуха со стороны стационарной головки; 11 – фланец кожуха с разборной стороны – или плавающей головки, или трубной доски; 12 – входной/ выходной патрубок кожуха; 13 – фланец крышки кожуха; 14 – компенсатор напряжений; 15 – плавающая трубная доска; 16 – крышка плавающей головки; 17 – фланец крышки плавающей головки; 18 – отдельный кольцевой фланец задней плавающей головки; 19 – отдельный кольцой фланец задней головки; 20 – направляющий поддерживающий фланец; 21 – крышка задней головки; 22 – трубчатая задняя головка (смесительная камера); 23 – сальники; 24 – уплотнение; 25 – фланец задней крышки; 26 – болты; 27 – соединительные тяги и распорки; 28 – поддерживающие перегородки; 29 – пластины растекания; 30 – продольная перегородка; 31 – перегородка-ребро или разделительная пластина в головке; 32 – штуцер смотровой; 33 – штуцер дренажный; 34 – штуцер для измерительных приборов; 35 – крепежные стойки; 36 – рымболт для монтажных работ;

Принцип работы

Принцип работы теплообменника с плавающей головкой – горячая и холодная жидкость поступает в соответствующие полости аппарата. Как правило, горячая жидкость подается в межтрубное пространство, а холодная в трубы, но могут быть и обратные случаи, в зависимости от ряда факторов: рабочее давление, загрезняемость среды и необходимость чистки, класс опасности потоков и некоторые другие.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Типы и назначение ребойлеров различной конструкции

При нагревании стенок трубы происходит линейное расширение и трубный пучок удлиняется. Устройство плавающей головки позволяет компенсировать это удлинение за счет свободного хода головки в задней камере теплообменника при удлинении или укорочении труб при их нагреве или охлаждении соответственно. Такая конструкция плавающей головки получила большое распространение на НПЗ за счет надежности и простаты.

Как правило, на заводах данные аппараты, однотипного размера, часто собирают в группы образуя горизонтально расположенные пары – сдвоенные теплообменники. Данная компоновка позволяет сокращать необходимое:

Место требуемое для установки;
Количество требуемой обвязки;
Улучшает доступ для обслуживания.

Холодная сварка, как вариант ремонта

На основе клеев изготавливают так называемую холодную сварку. Популярное сырье при этом — эпоксидная смола. Не путайте материал и холодную сварку в понимании технологического процесса с пластической деформацией металлов без нагрева.

Выберите наиболее влагостойкое сырье из того, что предлагает рынок. В самом начале работы наденьте перчатки и смягчите сварку пальцами. Делайте так, пока масса не станет пластичной. Положите материал на свищ и распределите на как можно большую площадь. Сделайте слой толстым, но не обязательно чем он объемнее, тем лучше. Наносите деревянной палочкой.

Холодную сварку используют на меди, латуни, бронзе, чугуне, железе, сплавах, а еще на керамике, дереве, камне, но итоговое качество стыка во многом зависит от самой работы

Подождите, пока готовый слой застынет, и проведите поверхностную зачистку места мелкозернистой наждачкой и влажной тканью.

Сперва ждите полчаса для лучшего затвердевания. Рекомендованных 3—5 минут иногда не хватает. Проверьте качество стыка температурным контрастом и давлением воды.

Ремонт теплообменника с плавающей головкой

Теплообменник с плавающей головкой имеет возможность извлечения трубного пучка из корпуса. Для этого необходимо сбросить давление и отсоединить аппарат от обвязки, заглушив патрубки подвода и отвода технологических сред.

Ремонт теплообменника с плавающей головкой состоит из следующих стадий:

Очистка поверхности трубок от наружного и внутреннего загрязнения и коррозии;
Проверка целостности трубок, развальцовки, замена или заглушка трубок при необходимости;
Проверка герметичности фланцевых соединений и замена прокладок;
Гидравлические испытания аппарата;
Проверка резьбовых соединений.

Извлечение трубного пучка – одна из наиболее сложных операций и требует наличие тяжелой грузоподъемной техники, как правило, лебедки в сочетании с краном.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Причины выхода из строя

Таблица распространенных поломок

Наиболее распространенные поломки газового котла описаны в таблице.

проблема	возможные причины	что делать
небольшое пламя горелки	попадание воздуха в газопровод или засорение форсунок	вызвать мастера
горелка быстро тухнет	нарушение работы ионизационного электрода	вызвать мастера
пламя отрывается, форсунка издает нетипичный шум	тяга слишком сильная (труба дымохода высокая) или не отрегулировано давление в системе	уменьшить тягу
котел не включается	разные	можно повернуть вилку, чтобы поменять контакты, и включить снова
нарушение работы автоматики и электронного оборудования	разные: самостоятельно устранить затруднительно	вызвать мастера
некорректная работа, снижение напряжения	перепады электричества	поставить стабилизатор
засорение накипью	жесткая вода	очистить и поставить фильтр
перегрев	засорение теплообменника сажей	почистить механизм вручную

Видеообзор возможных проблем горения пламени и их причин можно увидеть здесь.

Читайте также: