螺纹环换热器总体介绍概要.ppt

螺纹锁紧环式换热器总体介绍大连万阳重工有限公司 前言各位专家领导你们好：随着国内各大炼厂加氢装置扩建和新上，螺纹环换热器在加氢装置中的使用数量逐步增多，同时设备直径、压力、温度也在增大和增高，制造工艺也在不断更新为了用户能更好的了解、认识、以至熟练掌握和使用螺纹环换热器，尽抚机所知，向尊敬的用户介绍螺纹环换热器工作原理等内容 介绍内容共分八个部分： 1、公司简介2、螺纹环换热器总体结构介绍3、螺纹环换热器工作原理概述4、螺纹环换热器制造工艺介绍5、螺纹环换热器使用和装拆中常见问题及排除方法6、国内外螺纹环换热器运行中出现的事故7、螺纹环换热器、环换热器、隔膜式换热器对比8、螺纹环换热器组装过程（三维动态）1公司简介1.1人员方面 抚顺机械设备制造有限公司（民营）现有员工总数1168人，其中工程技术人员255人，高级工程师15人，工程师65人，一般技术人员92人，技术工人660人，无损检测级3人，、级29人质保体系健全，各专业责任师23人，体系运行良好1.2工艺装备方面 我公司生产设备共近500台（套），有代表性的高精尖设备14台（套）： 意大利进口PSIT3100160全液压三辊卷板机。

德国进口plateroller全液压三辊卷板机 9兆伏电子直线加速器DZ-9/3000（北京自动化研究所） 落地式数控镗铣床TK6920，产地：昆机 数控镗铣床KBT-13DS（日本） 数控深孔钻NDS/GB1200，最深钻孔1.2米（北京哈曼） 250吨桥式吊车2台，合吊重500吨，产地：大连 8米立式数控车床DVT800040/Q-NC8（齐齐哈尔一机） 6.3米立式数控车床，产地：武汉重型 MOLINE公司MF1906轴数控钻床，产地：美国 1600A伊莎焊机，产地：瑞典 双丝窄间隙焊机HSS-300，产地：哈焊所 26米10米7米电脑程控液化气燃炉，设计：杭州二院 14米4.5米4米电脑程控油炉，设计：杭州二院1.3业绩方面抚机公司具有40多年的压力容器制造历史，积累了大量的制造经验我们的产品遍及国内（中石化、中石油、中海油），同时远销伊朗（压力容器配件）、苏丹（反应器）、俄罗斯（ASME标准塔容器）、孟加拉（ASME标准换热器）抚机公司在立足制造普通炼化设备的基础上，迅猛扩增制造品种，其典型代表产品有螺纹锁紧环式换热器、加氢反应器、重整反应器、大型立式浮头式换热器、高低压分离器、4000卧式固定管板换热器、塔容器、转化炉等。

在品种扩增的基础上,我们加大力度扩大产品的市场占有率，就螺纹环换热器一项，从98年为镇海制造的国内第一台螺纹环换热器起，至今我公司共产成螺纹环换热器143台，其中最大直径为1600（2台），一台是齐鲁石化，一台是青岛炼油DFU1600-1048-9.0/9.35-6/19-2I 另外我公司于05年11月成功的完成了1800大直径螺纹环换热器中承压环模拟环试制，顺利通过了国内专家的鉴定，为制造1600以上大直径螺纹环换热器奠定了坚实的基础抚机勇于探索、敢于拼搏，如今我们正联合浙江工业大学、中石化北京设计院（SEI）共同攻克17002200螺纹环锁紧式换热器工艺计算、强度计算和产品制造难关，其目的为了使1600以上大直径螺纹环换热器立足国产，并为国家节省大量的外汇2螺纹环换热器结构介绍螺纹环换热器一般由6个部分组成： 1、承压环；2、压盖；3、分程箱；4、管束；5、壳体（管箱、筒体）；6、支座，下面逐其介绍（见图1） 件1-0（固定）/-26-0（活动）支座：能承受设备最大重量（金属+保温+充水），同时满足应力校核 件-2、-3是内外压圈，-4是内、外压杆，都是传力零件 件-5：设备操作中出现内漏或外漏时锁紧螺栓。

内漏锁紧内圈螺栓，外漏锁紧外圈螺栓 件-6-0支架：用于固定-13-0（密封盘），防止密封盘径向串动，影响密封效果 件-7压盖：承受密封盘传给它的轴向力，它把力传递给了承压环螺纹齿上 件-8、-9（螺栓，螺母）：装配承压环时为了减小装配阻力和让承压环与压环之间不产生摩擦，因此用这套螺栓、螺母把承压环与压环连接起来 件10螺塞：设备检修时防止管箱落灰尘，封盖用 件-11承压环：承受管、壳程所有轴向力 件-12螺塞：防止油孔落灰尘 件-13-0密封盘：密封管程用，此件要求低强不锈钢，但和韧性、弹性要好 件-14外密封垫圈：密封管程用，此件要求同上，它与-13-0共同配合密封管程 件-15-0压环：传递力组件 件-16顶压螺栓：它的材质特殊，ASME:SA453-660B其中SA453为标准号，660B为牌号 此件是关键零件，性能好与坏决定壳程水压能否打住合格 制造工艺：锻制固溶980，12小时720，16小时硬化处理滚丝 件-17卡环（也是通称的分隔环）：此件锻造质量严格控制，因为它内孔有螺纹传递力，一般情况分四瓣，但直径加大，要多分6、8、10、12、14、16，便于装配 件-18密封带：用于封闭管程介质入口，防止大量介质从入口端流出管箱外。

这种密封带用耐高温的膨胀石墨编制成石墨纤维绳，其内部带有金属纤维，且有不小于2Mpa的拉伸强度，均匀填满，不允许有空穴石墨绳保持比较紧状态，在三面约束下，从上面压紧载荷达约8万牛顿时，被压缩量为总量的3035%，厂家出厂都做完 件-20盘根：用于管程内部密封 件-21-0波齿符合垫片，制造厂：南方垫片厂或南京艾志厂 现北京院近23年设计都已改缠绕垫片，原因主要考虑用户现场保存、安装不方便，外层石墨易损伤、脱落SEI对应的用户北方用户居多，而洛阳院南方用户居多，洛阳院设计基本还是波齿复合垫，但缠绕垫片制造质量好的话可比波齿回弹性好，国外现设计使用缠绕垫片 件-22、-23盘根压环：夹持-24-0盘根二，使它均匀受力，不散花 件-24-0盘根二：传递力，原来从国外引进时无此垫片，但经过消化吸收试用后专家们认为，加此垫片可补偿膨胀、收缩量，但洛阳院此处一般是硬垫片 件-25-0筒节：固定管束，承受内压 一般情况冷成型（大直径、小壁厚），有的成型后基体内壁机加工还有的是堆完347L也机加工目的消除筒体椭圆度，便于管束装配，从而保证管板装配精度，密封效果好 件-27-0管束：传热部件 管束中管板壳程密封面待管头焊后、胀后测量不平度。

U形管右端与封头内壁的距离需严格控制，管板最大外径与筒体径向间隙也要严格控制管板有两种设计压力，一种（本图）按压差设计，一种按管、壳程压力高的设计，但采用哪种设计方法由工艺专业决定其中主要因素之一是设备所处系统中是否有连锁机构，有的一般按压差，否则全压本图设计压差0.45Mpa，而实际计算却为3.0Mpa，为什么？设备在开、停车时，两程之间一般易产生的压差为2.0Mpa，因此设计中在考虑其它情况（特殊）设定设计压力为3.0Mpa 件-28、-29连接分程箱与管板、螺栓、螺母 件-30、-35管程、壳程对应法兰（一般都选321：0Cr18Ni10Ti锻件） 件-31八角垫：0Cr13、00Cr12，一般整环锻制 八角垫尺寸公差控制不好，就打不住压我们以前出现过问题，八角垫加工后尺寸公差合格，法兰钢圈槽尺寸公差也合格，但是打不住压，现把公差带调整变窄后效果较好 螺栓保护套：一般为碳钢，现我们最近给孟加拉出口产品（天津天辰设计院设计保护套全是不锈钢，我们建议用户与螺栓配合的选不锈钢，堵盖选碳钢 件-40螺塞拧下，在拆卸时拆装具须拧装在此螺孔，使承压环与压盖同时旋出管箱 产品铭牌和警告牌 铭牌和警告牌必须放在便于观察和可更换的位置。

铭牌主要告知设备规格和重量 警告牌警告设备操作中两程压差不许超过设计压差3螺纹环换热器工作原理概述 设备开停车压力、温度载荷加卸载程序 开车：先升温，再升压交替进行一般情况升温速度小于25/h，升压速度控制在0.20.3Mpa/min之间 停车：先降压，再降温交替进行，降压、降温的速率等同于升压、升温速率 介质流程原理螺纹环换热器的热介质来源于加氢反应器出口反应产物，冷介质一般为原料油或混氢油，通过冷热介质热交换、高温介质把低温介质加热，冷热介质的工艺流程由工艺专业人员制定，本图中热介质走管程，冷介质走壳程（双壳程），双壳程传热改变了以往单壳程一半并流，一半逆流的低效状况，使壳程介质流动方向相对管程介质流动方向为纯逆流传热，温差校正系数接近1，因此提高有效温差，在壳内径相同的情况下，壳程介质流速可提高一倍，因而使总传热系数（K）、换热效率（）得以提高 密封原理 A)密封锁紧力传递路径 螺纹环式换热器在操作运行中可随时锁紧螺栓（件5，内、外环螺栓），及时排除内漏（壳程垫片处）和外漏（-13-0，-14管程垫片处），现场操作灵活性很大从图2中可以看出所有内件统装在壳体内，外密封垫片（-13-0），-14将换热器内部介质与外界隔开，如该垫片密封不失效，设备本身无其它外泄露点（接管口除外）。

从图2中可以看出，外密封垫片的压紧是通过下列零件的传递来实现的，由外压紧螺栓8（-5）依次传递给外压杆9（-4）、外压圈10（-2）、密封盘1（-13-0）和外密封垫圈11（-14），垫片传给外压紧螺栓的反力最终反作用在螺纹承压环7（-11）上传递给管箱螺纹齿上，由此可知，外压紧螺栓8（-5）只承担压紧外密封片11（-14）一种功能，因此，它的螺栓直径很小，在带压的条件下，随时可给外压螺栓施力，排除外泄露而密封垫片17（-21-0）（壳程垫片）起着管程与壳程分隔开的作用， 图2螺纹环式换热器密封结构示意图1、密封盘；2、顶压螺栓；3、压盖；4、内压圈；5、内压杆；6、内压紧螺栓；承压环；8、外压紧螺栓；9、外压杆；10、外压圈；11、外密封垫圈；12、压环；13、卡环；14、管箱壳体；15、内套筒；16、盘根、17、内密封垫片 它的力传递路径为：由内压紧螺栓6（-5）依次传递给内压杆5（-4）、内压环4（-2）、密封盘1（-13-0）、管程内套筒15（-19-0）、16（-24-0）盘根垫片和管板同样内密封垫片（-21-0）的反力最终反传给螺纹承压环7（-11）且传递给螺纹齿上，内压紧螺栓也只承担压紧内密封垫片的一个功能，螺栓直径同样很小，一般情况下内、外圈螺栓直径相等。

在力的传递过程中，密封盘1（-13-0）、内压圈4（-3）和外压圈10（-2）均具有良好的弹性，可以补偿垫片的回弹性，使密封效果更好B)垫片密封性和回弹性密封性和回弹性是选择垫片的两个重要因素管程、壳程之间的密封垫片17（-21-0垫片）一般情况采用波齿复合垫片金属骨架上下表面有相互错开的同心圆沟槽形成波齿，波齿上、下表面复合一层柔性膨胀石墨构成整体复合垫片在承受预紧力的情况下，石墨与密封面紧密接触实现密封，同时环形波齿起着双重作用，一是具有多道密封作用；二是波齿环就像弹性元件，具备压缩回弹性能固这种复合型垫片即能实现密封，又能产生回弹力，工程使用中效果良好 壳程中的分程密封钢带选材也是密封设计的关键环节，此密封带必须具备抗高温性能及抗变形能力前期有用321材料（0Cr18Ni10Ti），试用后有内露（两层串介）问题，直接影响传热 SEISEI北钢总院联合其北钢总院联合其它科研单位共同开发它科研单位共同开发研制新材料研制新材料WG17WG17，这种材料经这种材料经400400长长期使用后回弹力降低期使用后回弹力降低很小，能持久保持密很小，能持久保持密封效果图图33壳程中间隔板结构示意图壳程中间隔板结构示意图 螺纹齿组受力承载分布简介 由于设备内部由压力引起的轴向力均由螺纹承压环和管箱壳体端部的梯形螺纹来承担，设备按ASMEB.18标准，该标准公差范围较宽，不太适合螺纹环换热器实际工况。

螺纹环换热器内、外螺纹配合公差的设计选取受外界影响因素较多，螺纹处在高温状态下工作，且易产生微量变形，如螺纹配合公差选配不适合，就会产生装拆困难，因此螺纹的实际公差范围须经多方面数据分析和工程实践图图4 4才能确定下来。