螺紋鎖緊環(huán)換熱器結(jié)構(gòu)原理分析

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1、螺紋鎖緊環(huán)換熱器結(jié)構(gòu)分析為滿足現(xiàn)有催化混合柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的需要，我廠新建35萬噸/年柴油加氫改質(zhì)裝置，采用加氫改質(zhì)、異構(gòu)降凝組合工藝技術(shù)，在降低柴油凝點(diǎn)的同時(shí)，降低柴油硫含量和密度，提高十六烷值，并保證較高的柴油收率，以期效益最大化。但是柴油加氫工藝具有高溫、高壓、臨氫、易燃、易爆和腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，為保證裝置“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運(yùn)行目標(biāo)，設(shè)備運(yùn)行的可靠性顯得尤為重要。加氫裝置苛刻的操作條件下，設(shè)備的密封問題至關(guān)重要。在高壓條件下的換熱器，如果采用普通的法蘭式換熱器，其管殼程法蘭將變得非常厚，緊固螺栓直徑也隨之增加很大，給設(shè)備的緊固、拆卸帶來了很大的困難，既不便于維

2、修，又難以保證不漏，并大大增加昂貴金屬材料的消耗。為了解決這些問題，加氫裝置高壓部位通常選擇螺紋鎖緊環(huán)式換熱器。它具有密封合理，結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)簡單的特點(diǎn)，其管箱用大型螺紋鎖緊環(huán)承擔(dān)全部壓力，壓緊墊片的螺栓只提供墊片壓緊力，改變了普通換熱器兩個(gè)大法蘭和一套螺栓、螺母組成的密封結(jié)構(gòu)。而且在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)泄漏時(shí)，也不必停車，只需緊固外面的壓緊螺栓即可達(dá)到密封要求。其最大優(yōu)點(diǎn)是可在帶壓的情況下排除泄漏，實(shí)現(xiàn)密封力和內(nèi)壓力由不同零部件承擔(dān)。1、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及密封原理螺紋鎖緊環(huán)換熱器有兩種結(jié)構(gòu)形式，為H-L型（高-低）和H-H型（高-高）。兩種換熱器結(jié)構(gòu)立體圖如下：圖1H-L型

3、管箱結(jié)構(gòu)圖2H-H型管箱結(jié)構(gòu)1）、H-L型，即高-低壓型，是指管程為高壓，殼程為低壓型螺紋鎖緊環(huán)換熱器。由于管殼程壓差通常較大，將管板與管箱殼體制成一體，使得管殼程之間的密封由焊接而形成，確保密封的可靠性。注：1-管箱殼體；2-螺紋鎖緊環(huán)（承壓環(huán)）；3-防護(hù)罩；4-密封盤；5-波齒墊；6-壓環(huán)；7-管箱蓋板（壓蓋）；8-頂銷；9-壓緊螺栓；10-定位銷。H-L型換熱器管箱結(jié)構(gòu)主要包括螺紋鎖緊環(huán)、管箱蓋板、密封盤、防護(hù)罩、頂銷、壓緊螺栓、壓環(huán)組成。從其結(jié)構(gòu)上我們可以看出，管程高壓介質(zhì)所帶來的軸向力通過防護(hù)罩3、密封盤4、和管箱蓋板7傳遞給螺紋鎖緊環(huán)2。螺紋鎖緊環(huán)上的外螺紋

4、與管箱殼體上的內(nèi)螺紋咬合，同時(shí)通過螺紋鎖緊環(huán)和管箱蓋板（壓蓋）共同承擔(dān)管程的壓力。而其管程密封是這樣實(shí)現(xiàn)的：通過擰緊壓緊螺栓9，將力通過頂銷8、壓環(huán)6、密封盤4，傳遞至波齒墊5。而壓緊螺栓只需給波齒墊提供墊片所需的初始預(yù)緊力既能達(dá)到密封要求，所以壓緊螺栓的直徑通常都比較小。其管程介質(zhì)所帶來的高壓則由螺紋鎖緊環(huán)和蓋板來承擔(dān)。2）H-H型，即高-高壓型，是指管殼程壓力都很高的鎖緊環(huán)換熱器，其管箱結(jié)構(gòu)較H-L型復(fù)雜的多。由于其管殼程壓力都很高，所以將管箱與殼體焊接為一個(gè)整體，而通常其管殼程之間壓差較小，所以采用U型管式管束，以便于抽裝檢修。注：1-外圈壓緊螺栓；2-外圈頂銷；

5、3-外圈壓環(huán)；4-外圈定位銷；5-管箱波齒墊；6-壓環(huán)；7-內(nèi)部螺栓；8-定位環(huán)；9-分層箱蓋板；10-支承板；11-套筒；12-分層隔板；13分層箱螺栓；14-內(nèi)圈壓緊螺栓；15-螺紋鎖緊環(huán)（承壓環(huán)）；16-管箱殼體；17-內(nèi)圈頂銷；18-管箱蓋板（壓蓋）；19-密封盤；20-內(nèi)圈壓環(huán)；21-分層箱螺栓；22-內(nèi)套筒；23-分合環(huán)；24-支撐環(huán)；25-管板；26-管箱波齒墊；27-管箱側(cè)波齒墊。H-H型換熱器的密封在于兩處：一、管程與外界的密封；二、管殼程之間的密封。管程與外界的密封原理與H-L相似，通過擰緊外圈壓緊螺栓1、將力經(jīng)外圈頂銷2、外圈壓環(huán)3、密封盤19傳遞

6、至外圈波齒墊5實(shí)現(xiàn)密封的。由于外圈壓緊螺栓僅需提供波齒墊初始預(yù)緊力，因此其螺栓直徑較小。而管殼程之間的密封是通過內(nèi)圈壓緊螺栓14、內(nèi)圈頂銷17、內(nèi)圈壓環(huán)20、密封盤19、壓環(huán)6、內(nèi)套筒22、支撐環(huán)24、套筒11、管箱波齒墊26、管板25將力傳遞至管箱側(cè)墊片27，最終實(shí)現(xiàn)密封。而內(nèi)圈壓緊螺栓僅需提供墊片的初始預(yù)緊力和管殼程之間壓差產(chǎn)生的力，由于管殼程壓差較小，所以內(nèi)圈壓緊螺栓的直徑也很小。2、泄漏原因分析及解決措施1）H-L型換熱器泄漏原因H-L型換熱器的泄漏可分為內(nèi)漏和外漏兩類，其中內(nèi)漏是指管殼程之間物料互串，由于H-L型換熱器管箱與管板為一體，管殼程之間的密封是通過焊

7、接來實(shí)現(xiàn)的，出現(xiàn)內(nèi)漏的原因只能是換熱管焊縫或管束上出現(xiàn)漏點(diǎn)，這種情況只能停工處理。而外漏是指管箱與外界之間的物料泄漏。外漏產(chǎn)生的原因可能是因?yàn)椴僮鬟^程中因溫度、壓力的變化，導(dǎo)致密封墊片預(yù)緊力降低而產(chǎn)生的泄漏，這種情況我們可以通過擰緊緊固螺栓來提高墊片預(yù)緊力，實(shí)現(xiàn)密封。2）H-H型換熱器泄漏原因H-H型換熱器的泄漏也分為內(nèi)漏和外漏兩類。