螺紋鎖緊環(huán)換熱器內(nèi)漏原因分析及處理.pdf

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1、第39卷第5期化工機(jī)械653螺紋鎖緊環(huán)換熱器內(nèi)漏原因分析及處理張小勤+(廣東石油化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院)摘要介紹了260萬(wàn)t／a柴油加氫精制裝置螺紋鎖緊環(huán)換熱器的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了換熱器自投用以來(lái)，存在換熱效率低、運(yùn)行可靠性較差及密封裝置多次泄漏等缺陷的主要原因，校核了內(nèi)法蘭和內(nèi)圈壓緊螺栓的預(yù)緊力和擰緊力矩，并提出了相應(yīng)的處理措施和建議。關(guān)鍵詞螺紋鎖緊環(huán)換熱器內(nèi)漏處理中圖分類號(hào)TQ051．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào)0254-6094(2012)05-0653．03螺紋鎖緊環(huán)換熱器作為高溫高壓換熱器的一種結(jié)構(gòu)形式，具有結(jié)構(gòu)緊

2、湊、耐高溫高壓等特點(diǎn)，廣泛用于煉油廠的高壓加氫裂化裝置。加氫裂化車間螺紋鎖緊環(huán)換熱器是反應(yīng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)于反應(yīng)生成物與原料油及循環(huán)氫的換熱起著重要作用。茂名石化公司高壓加氫換熱器運(yùn)行一年來(lái)，出現(xiàn)1次緊急停工、1次切斷進(jìn)料的操作波動(dòng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)的壓差逐漸變小，同時(shí)反應(yīng)器上層徑向溫差逐漸變大，換熱器的換熱效率下降。直至反應(yīng)器壓差降到0．2lMPa，循環(huán)氫流量增加25％，出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)此換熱器進(jìn)、出口的工藝參數(shù)的綜合分析，判定換熱器的殼程密封結(jié)構(gòu)發(fā)生了比較嚴(yán)重的內(nèi)漏。1基本情況260萬(wàn)L／a柴油加氫精制裝置是該公

3、司產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)改造項(xiàng)目中的一套重要裝置，該裝置3臺(tái)高壓加氫換熱器采用螺紋鎖緊環(huán)式，位號(hào)E102，管板設(shè)計(jì)壓力為3．0MPa，其他主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。表lE102主要技術(shù)參數(shù)2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)螺紋鎖緊環(huán)式換熱器是一種高效換熱設(shè)備，通常能夠提高換熱效率30％左右，其管箱結(jié)構(gòu)如圖1所示。螺紋鎖緊環(huán)式換熱器的結(jié)構(gòu)獨(dú)到之處在于管箱部分，由管程內(nèi)壓引起的軸向力通過(guò)管箱蓋和螺紋環(huán)而由管箱本體承受，管程的主密封功能是通過(guò)擰緊螺紋鎖緊環(huán)上的主密封螺栓來(lái)壓緊管箱}張小勤，女，1968年4月生，實(shí)驗(yàn)師。廣東省茂名市，525000。654化工機(jī)械201

4、2年墊片以達(dá)到密封目的。螺紋鎖緊環(huán)換熱器具有密封可靠、結(jié)構(gòu)緊湊以及維護(hù)簡(jiǎn)捷方便的特點(diǎn)。管程人L1法、11——管板；7——分合環(huán)；13——外圈頂銷；17——內(nèi)壓環(huán)；2——?dú)こ虊|片；8——內(nèi)法蘭螺栓；14——螺紋鎖緊環(huán)；18——支撐圈；管程出I

5、法蘭圖1螺紋鎖緊環(huán)抉熱器管箱結(jié)構(gòu)3——內(nèi)隔筒箱；4——填料；5——填料壓蓋；6——內(nèi)法蘭；9——管程墊片；10——墊片壓板；1l——外壓環(huán)；12——外圈壓緊螺栓；15——管箱蓋板；16——內(nèi)圈壓緊螺栓及頂銷；19——內(nèi)套筒3內(nèi)漏情況分析殼程密封結(jié)構(gòu)由殼程墊片、管板、u形管煨彎處和內(nèi)法

6、蘭螺栓所組成，調(diào)節(jié)內(nèi)法蘭螺栓可控制密封面比壓。換熱器內(nèi)漏一般發(fā)生在殼程墊片、管板和U形管煨彎3個(gè)部位。由于設(shè)備投用不久，換熱器管板、換熱器u形管煨彎處發(fā)生泄漏的可能性較小。在實(shí)際操作中擰緊內(nèi)圈螺栓，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器壓差發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化，證實(shí)了E102內(nèi)漏點(diǎn)是殼程墊片。E102管板是按壓差設(shè)計(jì)的，本身壓差較小，殼程壓力比管板大O．8～1．2MPa(隨處理量變化)，而設(shè)計(jì)壓差為3．0MPa，水壓試驗(yàn)壓力為4．5MPa，通常能保證殼程墊片密封的可靠性。但實(shí)際運(yùn)行中仍出現(xiàn)泄漏，根據(jù)殼程墊片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，存在內(nèi)漏的現(xiàn)象有以下幾種情況。3

7、．1預(yù)緊力不均勻由圖l可以看出，內(nèi)法蘭螺栓不是直接作用到管板上，而是通過(guò)特殊的傳力結(jié)構(gòu)才將墊片所需壓緊力傳遞到管板再施加到墊片上。在檢修安裝過(guò)程中，由于各方面的原因，墊片的壓緊力可能不均衡、不足而引起內(nèi)漏。3．2熱膨脹不一致管箱內(nèi)隔筒與管箱材料不同，導(dǎo)致高溫下熱膨脹量存在差異。E102內(nèi)隔筒全部選用0crl8Nil0Ti不銹鋼，管箱為15crMo鋼，兩者線膨脹系數(shù)相差45％，E102運(yùn)行溫度為220℃左右，總長(zhǎng)800．0mm的不銹鋼內(nèi)隔筒的熱膨脹量比15crMo鋼管箱大1．5mm，由于兩者變形不協(xié)調(diào)，會(huì)對(duì)內(nèi)法蘭螺栓、內(nèi)隔

8、筒及殼程墊片產(chǎn)生很大的壓縮力，這種外力的作用，可能造成內(nèi)法蘭螺栓彎曲變形、內(nèi)隔筒微量壓縮，一旦操作溫度發(fā)生大的波動(dòng)，造成密封墊片因密封比壓不夠而內(nèi)漏的故障。3．3密封墊片回彈不足管、殼程的墊片一般選擇纏繞墊或波齒復(fù)合墊，金屬墊片因回彈能力差及所需密封比壓大，一般不使用。墊片回彈能力是一個(gè)重要指標(biāo)，回彈能力強(qiáng)的墊片能彌補(bǔ)前述墊片作用力因溫度發(fā)生O●2345678第39卷第5期化工機(jī)械655變化而造成的泄漏。E102換熱器殼程墊片槽所選用的密封墊片是基本型纏繞墊，在檢修過(guò)程中，存在因該墊片密封不好而出現(xiàn)泄漏的情況。3．4裝配

9、因素管束與管殼軸線不同心、管板密封面與管束軸線不垂直，造成纏繞墊受力不均勻，甚至局部密封比壓低于墊片所需密封比壓，形成泄漏。管束與管殼軸線不同心的原因是在高溫運(yùn)行中管束和管殼由于材料不同、熱膨脹系數(shù)不一樣造成徑向膨脹不一致，管板密封面與管束軸線不垂直的原因是管板因管頭脹接而造成密封面變形。在上緊內(nèi)圈壓緊螺栓前，對(duì)內(nèi)圈