螺纹锁紧环换热器内漏原因分析及处理.pdf

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1、第39卷第5期化工机械653螺纹锁紧环换热器内漏原因分析及处理张小勤+(广东石油化工学院机电工程学院)摘要介绍了260万t／a柴油加氢精制装置螺纹锁紧环换热器的结构和工作原理，分析了换热器自投用以来，存在换热效率低、运行可靠性较差及密封装置多次泄漏等缺陷的主要原因，校核了内法兰和内圈压紧螺栓的预紧力和拧紧力矩，并提出了相应的处理措施和建议。关键词螺纹锁紧环换热器内漏处理中图分类号TQ051．5文献标识码B文章编号0254-6094(2012)05-0653．03螺纹锁紧环换热器作为高温高压换热器的一种结构形式，具有结构紧

2、凑、耐高温高压等特点，广泛用于炼油厂的高压加氢裂化装置。加氢裂化车间螺纹锁紧环换热器是反应系统中的关键设备，对于反应生成物与原料油及循环氢的换热起着重要作用。茂名石化公司高压加氢换热器运行一年来，出现1次紧急停工、1次切断进料的操作波动，发现反应系统的压差逐渐变小，同时反应器上层径向温差逐渐变大，换热器的换热效率下降。直至反应器压差降到0．2lMPa，循环氢流量增加25％，出现泄漏现象。通过对此换热器进、出口的工艺参数的综合分析，判定换热器的壳程密封结构发生了比较严重的内漏。1基本情况260万L／a柴油加氢精制装置是该公

3、司产品质量升级改造项目中的一套重要装置，该装置3台高压加氢换热器采用螺纹锁紧环式，位号E102，管板设计压力为3．0MPa，其他主要技术参数见表1。表lE102主要技术参数2结构特点螺纹锁紧环式换热器是一种高效换热设备，通常能够提高换热效率30％左右，其管箱结构如图1所示。螺纹锁紧环式换热器的结构独到之处在于管箱部分，由管程内压引起的轴向力通过管箱盖和螺纹环而由管箱本体承受，管程的主密封功能是通过拧紧螺纹锁紧环上的主密封螺栓来压紧管箱}张小勤，女，1968年4月生，实验师。广东省茂名市，525000。654化工机械201

4、2年垫片以达到密封目的。螺纹锁紧环换热器具有密封可靠、结构紧凑以及维护简捷方便的特点。管程人L1法、11——管板；7——分合环；13——外圈顶销；17——内压环；2——壳程垫片；8——内法兰螺栓；14——螺纹锁紧环；18——支撑圈；管程出I

5、法兰图1螺纹锁紧环抉热器管箱结构3——内隔筒箱；4——填料；5——填料压盖；6——内法兰；9——管程垫片；10——垫片压板；1l——外压环；12——外圈压紧螺栓；15——管箱盖板；16——内圈压紧螺栓及顶销；19——内套筒3内漏情况分析壳程密封结构由壳程垫片、管板、u形管煨弯处和内法

6、兰螺栓所组成，调节内法兰螺栓可控制密封面比压。换热器内漏一般发生在壳程垫片、管板和U形管煨弯3个部位。由于设备投用不久，换热器管板、换热器u形管煨弯处发生泄漏的可能性较小。在实际操作中拧紧内圈螺栓，发现反应器压差发生对应的变化，证实了E102内漏点是壳程垫片。E102管板是按压差设计的，本身压差较小，壳程压力比管板大O．8～1．2MPa(随处理量变化)，而设计压差为3．0MPa，水压试验压力为4．5MPa，通常能保证壳程垫片密封的可靠性。但实际运行中仍出现泄漏，根据壳程垫片的结构特点分析，存在内漏的现象有以下几种情况。3

7、．1预紧力不均匀由图l可以看出，内法兰螺栓不是直接作用到管板上，而是通过特殊的传力结构才将垫片所需压紧力传递到管板再施加到垫片上。在检修安装过程中，由于各方面的原因，垫片的压紧力可能不均衡、不足而引起内漏。3．2热膨胀不一致管箱内隔筒与管箱材料不同，导致高温下热膨胀量存在差异。E102内隔筒全部选用0crl8Nil0Ti不锈钢，管箱为15crMo钢，两者线膨胀系数相差45％，E102运行温度为220℃左右，总长800．0mm的不锈钢内隔筒的热膨胀量比15crMo钢管箱大1．5mm，由于两者变形不协调，会对内法兰螺栓、内隔

8、筒及壳程垫片产生很大的压缩力，这种外力的作用，可能造成内法兰螺栓弯曲变形、内隔筒微量压缩，一旦操作温度发生大的波动，造成密封垫片因密封比压不够而内漏的故障。3．3密封垫片回弹不足管、壳程的垫片一般选择缠绕垫或波齿复合垫，金属垫片因回弹能力差及所需密封比压大，一般不使用。垫片回弹能力是一个重要指标，回弹能力强的垫片能弥补前述垫片作用力因温度发生O●2345678第39卷第5期化工机械655变化而造成的泄漏。E102换热器壳程垫片槽所选用的密封垫片是基本型缠绕垫，在检修过程中，存在因该垫片密封不好而出现泄漏的情况。3．4装配

9、因素管束与管壳轴线不同心、管板密封面与管束轴线不垂直，造成缠绕垫受力不均匀，甚至局部密封比压低于垫片所需密封比压，形成泄漏。管束与管壳轴线不同心的原因是在高温运行中管束和管壳由于材料不同、热膨胀系数不一样造成径向膨胀不一致，管板密封面与管束轴线不垂直的原因是管板因管头胀接而造成密封面变形。在上紧内圈压紧螺栓前，对内圈