螺纹锁紧环换热器结构原理分析

螺纹锁紧环换热器结构分析

为满足现有催化混合柴油产品质量升级得需要，我厂新建35万吨／年柴油加氢改质装置，采用加氢改质、异构降凝组合工艺技术,在降低柴油凝点得同时,降低柴油硫含量与密度，提高十六烷值，并保证较高得柴油收率，以期效益最大化。但就是柴油加氢工艺具有高温、高压、临氢、易燃、易爆与腐蚀性强得特点,为保证装置“安、稳、长、满、优"得运行目标,设备运行得可靠性显得尤为重要。

加氢装置苛刻得操作条件下,设备得密封问题至关重要.在高压条件下得换热器,如果采用普通得法兰式换热器，其管壳程法兰将变得非常厚,紧固螺栓直径也随之增加很大,给设备得紧固、拆卸带来了很大得困难，既不便于维修，又难以保证不漏,并大大增加昂贵金属材料得消耗.为了解决这些问题,加氢装置高压部位通常选择螺纹锁紧环式换热器。它具有密封合理，结构紧凑、维护简单得特点，其管箱用大型螺纹锁紧环承担全部压力,压紧垫片得螺栓只提供垫片压紧力，改变了普通换热器两个大法兰与一套螺栓、螺母组成得密封结构.而且在运行过程中如果出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面得压紧螺栓即可达到密封要求。其最大优点就是可在带压得情况下排除泄漏，实现密封力与内压力由不同零部件承担。

1、设备结构特点及密封原理

螺纹锁紧环换热器有两种结构形式，为H-L型(高－低）与H—H 型(高－高).两种换热器结构立体图如下：

图１H-L型管箱结构图2Ｈ-Ｈ型管箱结构

1)、H－L型,即高-低压型,就是指管程为高压,壳程为低压型螺纹锁紧环换热器。由于管壳程压差通常较大,将管板与管箱壳体制成一体，使得管壳程之间得密封由焊接而形成，确保密封得可靠性。

注：1—管箱壳体；２－螺纹锁紧环（承压环）；３-防护罩；4-密封盘；５-波齿垫；6—压环；7—管箱盖板（压盖）;8－顶销；9-压紧螺栓；１0—定位销。

H—L型换热器管箱结构主要包括螺纹锁紧环、管箱盖板、密封盘、防护罩、顶销、压紧螺栓、压环组成.从其结构上我们可以瞧出,

管程高压介质所带来得轴向力通过防护罩3、密封盘4、与管箱盖板7传递给螺纹锁紧环2。螺纹锁紧环上得外螺纹与管箱壳体上得内螺纹咬合，同时通过螺纹锁紧环与管箱盖板(压盖)共同承担管程得压力.

而其管程密封就是这样实现得：通过拧紧压紧螺栓９，将力通过顶销8、压环６、密封盘４,传递至波齿垫5。而压紧螺栓只需给波齿垫提供垫片所需得初始预紧力既能达到密封要求,所以压紧螺栓得直径通常都比较小。其管程介质所带来得高压则由螺纹锁紧环与盖板来承担。

2)H-Ｈ型，即高－高压型，就是指管壳程压力都很高得锁紧环换热器，其管箱结构较H-L型复杂得多。由于其管壳程压力都很高,所以将管箱与壳体焊接为一个整体,而通常其管壳程之间压差较小，所以采用U型管式管束，以便于抽装检修。

注:１－外圈压紧螺栓；2－外圈顶销;3－外圈压环；4—外圈定位销;5-管箱波齿垫;6－压环；7－内部螺栓;8-定位环;9-分层箱盖板;10－支承板；11－套筒；12—分层隔板；13分层箱螺栓;14-内圈压紧螺栓;1５－螺纹锁紧环(承压环）;16—管箱壳体;１7－内圈顶销;１8-管箱盖板（压盖)；19-密封盘；20-内圈压环；21－分层箱螺栓；22-内套筒；２３－分合环;24—支撑环；25—管板；2６－管箱波齿垫；27-管箱侧波齿垫。

H-Ｈ型换热器得密封在于两处：一、管程与外界得密封;二、管壳程之间得密封。管程与外界得密封原理与H-L相似，通过拧紧外圈压紧螺栓１、将力经外圈顶销2、外圈压环3、密封盘1９传递至外圈波齿垫5实现密封得。由于外圈压紧螺栓仅需提供波齿垫初始预紧力,因此其螺栓直径较小。而管壳程之间得密封就是通过内圈压紧螺栓１4、内圈顶销１7、内圈压环２０、密封盘1９、压环６、内套筒22、支撑环2４、套筒11、管箱波齿垫26、管板25将力传递至管箱侧垫片２7，最终实现密封。而内圈压紧螺栓仅需提供垫片得初始预紧力与管壳程之间压差产生得力，由于管壳程压差较小，所以内圈压紧螺栓得直径也很小。

2、泄漏原因分析及解决措施

１）Ｈ－L型换热器泄漏原因

H-L型换热器得泄漏可分为内漏与外漏两类,其中内漏就是指管壳程之间物料互串，由于H—Ｌ型换热器管箱与管板为一体,管壳程之间得密封就是通过焊接来实现得，出现内漏得原因只能就是换热管焊缝或管束上出现漏点,这种情况只能停工处理。而外漏就是指管箱与外界之间得物料泄漏。外漏产生得原因可能就是因为操作过程中因温度、压力得变化，导致密封垫片预紧力降低而产生得泄漏,这种情况我们可以通过拧紧紧固螺栓来提高垫片预紧力，实现密封。

２）Ｈ—Ｈ型换热器泄漏原因

Ｈ－H型换热器得泄漏也分为内漏与外漏两类。