高壓加氫換熱器一般用在反應器出口位置,以反應器產物和混氫原料為主進行換熱。因此要求高溫高壓。當前使用的高壓換熱器基本上有兩種形式,一種是法蘭式、一種是螺紋鎖緊環形式。
一、法蘭換熱器的結構形式及優缺點1、平墊結構: 管箱法蘭及管箱側法蘭之間的管板兩側用金屬平墊。 優點:結構簡單,便于制造。當法蘭與墊片熱膨脹系數不同時,較為有利,尤其是在大直徑的條件下。
缺點:墊片對軸向回彈補償很小,一旦主螺栓與法蘭有一定的溫差時,當法蘭的熱膨脹大于主螺栓時,主螺栓的伸長超過它自己的彈性變形長度時,并且又處于工藝降溫過程的條件下,就要發生泄漏。
采用的對策:縮短主螺栓長度改變密封效果,即盡量采用栽絲螺栓,但這樣對于檢修拆卸有較大的難度。2、八角墊結構(圖1) 由于平墊的回彈較小,為了解決這個問題采用八角墊形式,目前廣泛采用,但當換熱器的直徑較大時,也發現了泄漏問題。
八角墊材料往往與法蘭的材料線膨脹系數不同,當溫度比較高,直徑大,因有較大的膨脹差制,很有可能泄漏。而且經常發現八角墊密封面上有皺褶變形,法蘭密封面槽上有壓痕。這就是檢修時必須重新修復密封面,更換八角墊。 圖1 活動管板換熱器(T-STAR E-102)3、Ω形結構(圖2) 工廠生產中,如國外漏將產生較大的損害,對環境和人員帶來很大的危險,所以人們采用Ω環結構。
優點:密封可靠,不容易發生泄漏,這種結構有較大回彈補償,當主螺栓被拉伸較長時,超出彈性變形而不能補償時Ω形可以張合,有比較大的補償能力,食用安全可靠。
缺點:拆卸很麻煩,檢修時首先將Ω形密封圈沿中心線割開,回裝時重新修理破口后焊接。一個Ω環不能多次使用,否則會降低Ω環的可靠性。 圖2、Ω環換熱器(煤液化裝置E-201)二、螺紋鎖緊環換熱器1、結構及部件的相互關系 它有一個完整的外殼,即管程及殼程用同一個筒體,筒體的一端焊有封頭,另一端有螺紋承壓環及一個壓蓋組成緊貼在密封盤上,密封盤周邊有金屬墊密封與外界隔離開,防止外漏。管束放入筒體內,管束上的管板與筒體的內臺階有墊片,將管程及殼程分開。
管板相鄰管箱側的部分緊貼內套筒,內套筒的另一端頂壓螺栓,頂壓螺栓設置在卡環上,卡環放在管箱內壁的溝槽內,卡環設計成幾個分瓣,便于安裝,擰緊卡環上的頂壓螺栓,通過內套筒,將力傳給管板處的墊片,使其壓緊。卡環的一側設置一個壓環,它的另一側貼靠密封盤,壓環有兩個作用,一是限制壓蓋的位置,防止在運輸過程中損壞密封盤,另一個作用是傳遞螺紋承壓環上內圈螺栓的壓緊力。工藝操作中若發現管板側墊片泄漏,可以直接上緊內圈螺栓,隨時可以排除內漏。
在螺紋環上的內外圈螺栓上緊時,首先壓緊內壓桿,內壓桿比較長,壓縮后起彈簧作用,可以補償墊片回彈的不足。
內套筒用隔板從中間分成兩個半圓筒,其中的一個半圓筒用半圓蓋封閉,使管箱的進口和出口分開,為了防止短路,在另一個半圓筒內設置一個密封機構,固定在管箱的進口上,防止內套筒與筒體之間的環形間隙產生短路。
2、主要部件的作用
密封機構可防止進出口短路,內套筒可傳遞壓緊力,使管板墊片被壓緊,另一個作用使管程的進出口隔開。密封盤可傳遞螺紋承壓環的壓緊力,壓緊墊片起密封作用。內壓桿傳遞螺栓壓緊力,并有回彈能力。螺紋承壓環與壓蓋一起承受全部內壓載荷及墊片壓緊力。
3、設備使用中應該注意的幾點要求
螺紋環上的內圈螺栓的使用時機非常重要,只有當溫度達到最高同時發現有內漏時才能上緊它。
開工時需要將管程部位的觀察孔絲堵打開,以觀察是否有外漏。 檢修回裝時,注意更換管束兩側的密封條,防止發生殼程短路。 檢修拆卸換熱器時,要注意不要損傷到大螺紋,緊固內外螺栓時嚴格按圖紙要求的上緊力進行,為防止上緊不到位可參照定位來增加力矩。