一、工作原理與核心優勢

1. 換熱機制：冷、熱流體分別通過石墨塊內的軸向孔道（主通道）和徑向孔道（副通道），形成錯流或逆流換熱，熱量通過石墨塊的高導熱性（導熱系數約 100~150 W/(m?K)）傳遞。

2. 優勢特性：

• 耐腐蝕性強：石墨對強酸（如硫酸、鹽酸）、強堿（如氫氧化鈉）及有機介質有優異耐蝕性，適用于化工腐蝕環境。

• 結構強度高：圓塊孔結構通過榫槽或粘結劑拼接，抗熱沖擊性能優于列管式石墨換熱器，可承受較大溫差（≤150℃）。

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• 抗結垢能力佳：孔道內流體湍流程度高，不易沉積雜質，適合含顆粒或易結垢介質（如濕氯氣、鹽水）。

二、結構組成與分類

1. 典型結構

• 石墨塊體：

• 主體由圓柱形石墨塊加工而成，軸向鉆有平行孔道（直徑 5~20mm），徑向孔道與軸向孔道垂直交錯，形成換熱通道網絡。

• 石墨塊間通過酚醛樹脂、呋喃樹脂等粘結劑密封，或采用金屬外殼（如鋼襯氟）壓緊固定。

• 流體通道：

• 熱流體從一端軸向孔道流入，經塊體內部換熱后從另一端流出；冷流體從徑向孔道橫向穿過，形成交叉換熱。

• 端蓋與外殼：

• 端蓋多為石墨或耐腐蝕金屬（如不銹鋼、鈦合金），外殼用于固定塊體并承受壓力（工作壓力通常≤0.6MPa）。

2. 分類方式

三、選型關鍵參數與應用場景

1. 選型要點

• 介質腐蝕性：

• 確認介質成分（如硫酸濃度、氯離子含量），選擇對應石墨等級（如浸漬石墨、不透性石墨）。例如，濕氯氣環境需選用耐氯腐蝕的高純度石墨。

• 換熱面積計算：

• 根據熱負荷、流體流量及進出口溫度，通過對數平均溫差法（LMTD）計算所需換熱面積，通常需預留 10%~20% 余量。

• 壓力與溫度范圍：

• 工作壓力：一般≤0.6MPa，高壓工況需采用金屬外殼加強結構；

• 工作溫度：石墨本身耐溫≤400℃，但受粘結劑限制（如呋喃樹脂≤150℃），需匹配工況溫度。

• 流體流速控制：

• 為提升換熱效率并防止結垢，液體流速建議≥0.5m/s，氣體流速≥10m/s，但需避免過高流速導致壓降過大。

2. 典型應用場景

• 化工行業：

• 硫酸冷卻、鹽酸合成爐余熱回收、燒堿溶液蒸發濃縮；

• 濕氯氣干燥前的冷卻（石墨對 Cl?+H?O 的腐蝕抗性優異）。

• 氯堿工業：

• 鹽水預熱、氯氣洗滌塔換熱、電解液冷卻。

• 冶金與環保：

• 酸性廢水處理中的熱量回收、有色金屬冶煉中的酸液冷卻。

四、清洗維護與故障處理

1. 清洗方法

• 化學清洗：

• 酸性介質結垢（如硫酸鹽、碳酸鹽）：用 5%~10% 鹽酸或硝酸循環沖洗，溫度控制在 40~60℃，清洗后用清水沖凈。

• 有機物沉積：用丙酮、乙醇等有機溶劑浸泡溶解，或用氫氧化鈉溶液（≤10% 濃度）中和清洗。

• 機械清洗：

• 對于較硬的垢層，可采用高壓水沖洗（壓力≤0.3MPa），或用軟質毛刷通入孔道刷洗，避免損傷石墨表面。

• 注意事項：

• 清洗時需避免使用強氧化性試劑（如濃硝酸），以防石墨氧化；粘結式換熱器需控制清洗溫度，防止粘結劑失效。

2. 常見故障與解決措施

五、與列管式石墨換熱器的對比

六、發展趨勢與創新設計

• 復合增強結構：采用金屬框架與石墨塊體組合設計，提升設備承壓能力（如高壓蒸汽換熱場景）。

• 模塊化集成：將多個圓塊孔單元并聯或串聯，適應大流量換熱需求，同時便于檢修更換。

• 綠色制造：開發無樹脂粘結的石墨塊連接技術（如機械密封），減少環境污染與耐溫限制。