圆块孔石墨换热器凭借优异的耐腐蚀性能与高效换热能力，在化工、氯碱等领域占据重要地位，合理选型与维护可显著延长设备寿命并提升系统能效。

一、工作原理与核心优势

1. 换热机制：冷、热流体分别通过石墨块内的轴向孔道（主通道）和径向孔道（副通道），形成错流或逆流换热，热量通过石墨块的高导热性（导热系数约 100~150 W/(m・K)）传递。

2. 优势特性：

• 耐腐蚀性强：石墨对强酸（如硫酸、盐酸）、强碱（如氢氧化钠）及有机介质有优异耐蚀性，适用于化工腐蚀环境。

• 结构强度高：圆块孔结构通过榫槽或粘结剂拼接，抗热冲击性能优于列管式石墨换热器，可承受较大温差（≤150℃）。

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• 抗结垢能力佳：孔道内流体湍流程度高，不易沉积杂质，适合含颗粒或易结垢介质（如湿氯气、盐水）。

二、结构组成与分类

1. 典型结构

• 石墨块体：

• 主体由圆柱形石墨块加工而成，轴向钻有平行孔道（直径 5~20mm），径向孔道与轴向孔道垂直交错，形成换热通道网络。

• 石墨块间通过酚醛树脂、呋喃树脂等粘结剂密封，或采用金属外壳（如钢衬氟）压紧固定。

• 流体通道：

• 热流体从一端轴向孔道流入，经块体内部换热后从另一端流出；冷流体从径向孔道横向穿过，形成交叉换热。

• 端盖与外壳：

• 端盖多为石墨或耐腐蚀金属（如不锈钢、钛合金），外壳用于固定块体并承受压力（工作压力通常≤0.6MPa）。

2. 分类方式

三、选型关键参数与应用场景

1. 选型要点

• 介质腐蚀性：

• 确认介质成分（如硫酸浓度、氯离子含量），选择对应石墨等级（如浸渍石墨、不透性石墨）。例如，湿氯气环境需选用耐氯腐蚀的高纯度石墨。

• 换热面积计算：

• 根据热负荷、流体流量及进出口温度，通过对数平均温差法（LMTD）计算所需换热面积，通常需预留 10%~20% 余量。

• 压力与温度范围：

• 工作压力：一般≤0.6MPa，高压工况需采用金属外壳加强结构；

• 工作温度：石墨本身耐温≤400℃，但受粘结剂限制（如呋喃树脂≤150℃），需匹配工况温度。

• 流体流速控制：

• 为提升换热效率并防止结垢，液体流速建议≥0.5m/s，气体流速≥10m/s，但需避免过高流速导致压降过大。

2. 典型应用场景

• 化工行业：

• 硫酸冷却、盐酸合成炉余热回收、烧碱溶液蒸发浓缩；

• 湿氯气干燥前的冷却（石墨对 Cl₂+H₂O 的腐蚀抗性优异）。

• 氯碱工业：

• 盐水预热、氯气洗涤塔换热、电解液冷却。

• 冶金与环保：

• 酸性废水处理中的热量回收、有色金属冶炼中的酸液冷却。

四、清洗维护与故障处理

1. 清洗方法

• 化学清洗：

• 酸性介质结垢（如硫酸盐、碳酸盐）：用 5%~10% 盐酸或硝酸循环冲洗，温度控制在 40~60℃，清洗后用清水冲净。

• 有机物沉积：用丙酮、乙醇等有机溶剂浸泡溶解，或用氢氧化钠溶液（≤10% 浓度）中和清洗。

• 机械清洗：

• 对于较硬的垢层，可采用高压水冲洗（压力≤0.3MPa），或用软质毛刷通入孔道刷洗，避免损伤石墨表面。

• 注意事项：

• 清洗时需避免使用强氧化性试剂（如浓硝酸），以防石墨氧化；粘结式换热器需控制清洗温度，防止粘结剂失效。

2. 常见故障与解决措施

五、与列管式石墨换热器的对比

六、发展趋势与创新设计

• 复合增强结构：采用金属框架与石墨块体组合设计，提升设备承压能力（如高压蒸汽换热场景）。

• 模块化集成：将多个圆块孔单元并联或串联，适应大流量换热需求，同时便于检修更换。

• 绿色制造：开发无树脂粘结的石墨块连接技术（如机械密封），减少环境污染与耐温限制。