管板换热器是一种实现物料之间热量交换的节能设备，它广泛应用于国民经济的各个领域。在生产中为了防止腐蚀和污染，以及满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器来解决。论述了双管板换热器的用途、结构、设计等方面需注意的问题，并把它与单管板换热器进行了对比，指出双管板换热器的管程壳程间泄漏量变得很小，受力状况也更好。同时也论述了双管板换热器的壳体、管板、折流板等的制造工艺方法、管板预装、管板与换热管的连接方法、以及压力试验等方面的技术问题。

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在生产中为了防腐蚀、防污垢，或出于工艺和劳动保护、安全等方面的要求，对一些换热设备常采用双管板结构来解决问题。双管板换热器是目前较新的一种结构，见图1。

在换热管端部有一块管板，称为外侧管板，也就是管程管板，兼作设备法兰，与换热管及管箱法兰相连接。在距换热管端部较近的位置还有一块管板，称为内侧管板，即壳程管板，与换热管及壳程相连接。外侧管板与内侧管板之间有一定的距离，这部分空间可以用一个短节跟外界隔离开，组成一个不承受压力的隔离腔;也可以是一个敞开的结构。

1.双管板换热器的应用

在如下情形时，换热器管程和壳程介质严格禁止混合，则常常采用双管板结构：①当管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀;②一侧为极度或高度危害介质渗入到另一侧会引起严重后果;③当管程和壳程介质相混合后两种介质会引起燃烧或爆炸;④当一种介质混入另一种介质时，引起催化剂中毒;⑤管程和壳程介质相混合后会引起聚合或生成树脂状物质;⑥管程和壳程介质相混合后会引起化学反应终止或限制;⑦管程和壳程介质相混合后，引起产品污染或产品质量下降。

2.双管板换热器的结构

双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，这是与单管板换热器可采用多种结构型式、管束可以抽出清洗不同的地方。对于温差较大的双管板换热器，筒体上可加装波纹膨胀节;而单管板换热器除可考虑筒体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U型管型式来补偿。

对于双管板换热器，存在两种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双管板结构型式的主要目的。另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。双管板之间的隔离腔是与单管板换热器结构主要区别之处(见图1)，该隔离腔不与管程、壳程相连通，不承受介质压力，但承受设备的机械载荷与热载荷。隔离腔的承载能力主要取决于双管板间距。对固定式双管板进行壳程水压试验时，内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏，故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的最小空间。

3.双管板换热器的相关计算

双管板换热器两块管板间隙G可通过式(1)和式(2)进行计算。

由式(1)和式(2)可见，对于某一换热器而言，当管子的中心距和排列方式确定后，最外圈换热管的外切圆尺寸就是一定值，按照式(1)和式(2)就能算出间隙G值。中心距的大小按照壳程管板与管子连接方式的不同而不同，采用强度胀接时的中心距可参照GB151-99《管壳式换热器》中的有关规定。但当管板与管子采用焊接时，换热管中心距要加大，否则因焊条角度不合适将难以焊接，甚至无法焊接，焊接质量更是无从谈起。双管板换热器的壳程管板与管子采用焊接后会使管子的中心距增加，从而使设备的直径加大，成本有所增加。但它的优势也很突出，特别是设备投入使用后，下管板与管束采用焊接的就易于检修，而采用胀接的基本上就无法检修。在化工生产中，设备的投资是一次性的，总希望生产能长周期连续运行，检修时间越短越好。因此，笔者认为：双管板换热器的下管板与管束能采用焊接时应尽量采用焊接，特别是在间隙G不是较大的情况下，胀焊并用，效果更佳。

4.双管板换热器的制造双管板换热器制造[1]过程中关键要控制四块管板的同轴度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度，这样大大可保障设备的制造质量，也可保障换热管与管板的连接性能。

4.1壳体

要严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角度和无损探伤按GB150-1998规定执行，周长、圆度和直线度按GB151规定执行，壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度与壳体轴线垂直度，在两端面标出对称的十字中心线，且两端面中心线连线(方位线)平行于壳体轴线，该标记线是组对双管板的基准之一。用与折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体内径与直线度，确保折流板外径和壳体内壁有一定间隙，使管束能顺利装入壳体。

4.2管板及折流板

采用数控钻床钻孔，控制管孔直径、垂直度及管孔间距。为利于穿管，管板和折流板的钻孔方向应与穿管方向一致。按图样和GB151规定对单块管板管孔进行检验，特别是内侧管板管孔内不允许有贯通性的螺旋形或纵向条痕。把两组双管板分别按钻孔方向叠置，找同心，用换热管逐孔预穿。将折流板叠置钻孔，按钻孔方向逐块做顺序号和正反面标记。每块折流板正反面的管孔均要仔细倒角、清除毛刺，防止穿管时损伤管子外表面。把双管板和折流板按钻孔的方向顺序叠置，用换热管逐孔预穿。

4.3双管板预装

需清除管孔内和管板面的毛刺、铁屑、锈斑及油污等影响胀接质量的异物。将每组双管板用定位筋板连接成一个整体，调整每组双管板的同轴度、平行度和扭曲度，用换热管逐孔预穿之后，按焊接工艺分别固定焊成两组双管板。

4.4壳程管板与换热管的连接

壳程管板与换热管的连接是制造双管板换热器的关键，目前国内设计、制造此类设备的下管板与管束的连接方式基本上都是采用强度胀接[2]。但在实际使用中一旦产生应力松弛，常常在此部位引发泄漏，而且无法修复，影响生产。另外，在制造时也有诸多不利因素：

(1)由于双管板之间的距离大，给胀管器的设计和制造带来一定的困难。

(2)强度胀接时要求换热管的硬度小于管板的硬度HB30左右，当管子和管板采用同一材质，但又不能用管端局部退火的方式来降低管子硬度时，这一硬度差很难达到，胀接质量也就难以保证。

(3)管板加工槽时，虽然有特定的专用刀具，但生产中经常出现排屑不畅，很费时。

(4)采用胀接时，管板最小厚度除满足结构设计和制造要求外，用于易燃、易爆及有毒介质工况时，应不小于换热管外径，这对压力不高、直径较小、管板计算厚度较薄时显然是增加了设备的成本，至于复合管板的厚度更是高于采用焊接时的要求。

(5)强度胀接时管子的外径和管孔的内径之间的配合要较紧，这样管子外径尺寸的精度和管孔的精度都要提高，增加了制造难度。

(6)强度胀接完全靠试胀、经验而成，容易使管子产生过胀，严重时只能重新制造，造成材料的损失、工时的浪费;而强度焊接时，有合格的焊工、严格的工艺规程，焊接质量易于保证，即使不合格也方便返修。此外，GB151-1999《管壳式换热器》还规定了不能采用强度胀接的某些特定的工况。因此我们在设计、制造时可以尝试将壳程管板与管束的连接由传统的强度胀接改为焊接。

4.5管程管板与换热管连接管程管板与换热管连接可以根据具体情况来选择连接的结构，与单管板换热器管板与换热管的连接无区别。若采用强度焊+贴胀结构，根据焊接工艺要求，采用氩弧焊，先焊接第一层，然后采用氩弧焊再焊接第二层，进行100%PT表面检查，按照JB/T4730-2005Ⅰ级合格。

4.6压力试验

双管板换热器的压力试验[3]顺序与单管板换热器有着较大的区别。首先按图样试验压力进行壳程的水压试验，然后对壳程进行气密性试验(有要求时)，可从隔离腔的空间检查管子与壳程管板的连接质量。壳程水压试验合格后，组焊隔离腔的短节使之成为密闭的腔体，对隔离腔进行水压试验，然后按图样气密性压力进行气密性试验也可进行氨渗透试验，管程管板侧检查管子与管程管板的连接质量。最后对管程进行水压试验和气密性试验。

5.结束语

双管板换热器作为主要用于高温、高压、易燃、易爆、有毒或较强腐蚀介质的换热器的工况下，若要更好地推广应用，必须掌握好设计、制造、运行、维护各个环节，其中很重要就是双管板换器制造质量要好，要求较高的制造精度，同时换热管质量要好，保证在使用中不出现换热管壁破裂的情况。