中压废热锅炉密封结构的改进
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 １ 期 ２
．９． ４ ．
中压废热锅炉密封结构的改进
杨 军 利
（ 北京航天万源煤化工公司兰州分公司 ，甘肃 兰州 ７ ０ ５ ） ３ ０ ０
［ 要］对 中压废热锅炉密封失效 的原 因进行 了分析 ，介绍了无垫片焊接密封结构Ｑ密封环在中压废热锅 炉设计 中的应用 。 摘
［ 关键词］换热器；中压废热锅 炉；法兰密封；无垫片焊接密封； Ｑ密封环
器设计工作 。
较 大 的 温 差 。 当 内部 为 热 源 时 ，螺柱 温 度 低 于 法 兰 ，故 两 者 的膨 胀 程 度 不 一 致 ，设 备法 兰 的膨 胀 量 大 于 紧 固 螺柱 的膨 胀 量 。 由于 它 们 互相 约束 ，
５ 一 ■ 安全密封 ０
一
２ 化 设备 石 和 工 ０ 油
１ 年第 １ 卷 ０ ３
通 过 分 析 可 知 ，上 述 原 因是 中压 废 锅 设计 、
片焊接 密封 结构两 种 。 有 垫片焊接 密封结构见 图 １ 。它 在 两 密 封 焊 元件 中放置 辅助 垫片 以获 得更好 的 密封性 能 。 以其 它 压 紧 密 封 垫 片 （ 缠 绕 垫 片 等 ）密 封 为 如 主 ， 以密 封 焊 为 保 证法 兰 密封 的辅 助 手 段 。这 种 法 兰 可 按 普 通 有 垫 片 法 兰 进 行 设 计 计 算 ， 即 按 ＧＢ１ ０ １ ９ 《 制 压 力 容器 》 的法 兰 进行 设 计 。 ５ —９ ８ 钢 其 一般 需 要 很 大 的垫 片 压 紧 力 ，法 兰 尺 寸 比无 垫 片焊接 密封 结构 大 ，厚度 较厚 ，成本 较 高。
１ ． ５制造加 工 的变形
１ 介质泄漏原因分析
１１工作介 质 强渗透 性 ． 管程 工 作 介质 为 变换 气 ，其 组 成 为Ｈ 、Ｃ Ｏ、 ＣＯ 等 ，其 中主要 成分Ｈ： 为强渗 透 性介 质 ，极 易形
成 泄漏 。
中压 废 锅管板 通 常采 用Ｃ － 钢锻 件堆 焊不 锈 ｒ Ｍｏ 钢 结 构 ， 虽然 在 堆 焊 不 锈 钢 后进 行 了焊 后 消 应 力 热 处 理 ， 可消 除堆 焊 变 形 ，但 随后 换 热 管 与 管 板 的 焊 接 ， 虽然 能采 取 各 种 防 止 焊接 变 形 的工 艺 措 施 ，可 始 终存 在 一 定 的焊 接 变 形 。此 时如 管 束 整 体 再 去 热 处理 ，会 造 起 不 可 避 免 的热 处 理 变 形 ， 同时 还 影 响不 锈 钢 管 的耐 腐 蚀 性 能 ，后 续 还 需 进 行 必 要 的机 械 加 工 ，这 都 是 制 造 工 艺和 后 续 使 用 所不 允许 的 。 如 果 试 图通 过 对 管 束 中 管 板 密 封 面 进 行 加 工 ， 以消 除 管 板 的焊 接 变 形 ，一 方 面众 多制 造 厂 缺 乏 大 型 机加 设 备无 法 实 现 ，另 一 方面 该机 械 加 工 的 费用相 当高 昂 。据 调查ＤＮ１ ０ 管板 密 封面 的 ４０ 机 加 工 费用 接 近 ３ 万元 。更 关 键 的是 不 经焊 后 热 ０ 处 理 的机 械 加 工无 法 从 根 本 上 消 除 密封 面 的焊 接 变形。 对 于高 压 或高温 法 兰及较 大 直径Ｕ管换 热 器法 兰 ， 即使采 用 多种 常规 组 合 做 法 ，增加 缠绕 垫 片 厚 度 ，采 用 弹 性好 并 能产 生 较 大 变 形 具 有缩 颈 结
１ ． ２高温蠕 变 低 合 金 钢 的 高温 蠕 变 温 度 范 围在 ４ ０ ４ ０ ０ ～ ５ ℃ 以上 。此设 备 管程 设计 温度 为４ ０Ｃ。由于 开车 调 ５￣ 试 阶 段 操 作不 稳 定 ，温 度 发 生 波动 ，短 时可 能达 到 约５ ０ ，造 成 Ｃ － 钢 设 备 法 兰 以及 紧 固螺 柱 ０℃ ｒ Ｍｏ 的 弹 性模 量 降低 ，金 属 垫 片 塑 性增 加 ， 回弹 性 能 降 低 ，设 备法 兰 产 生 高 温 蠕 变 ，引起 工 作 介 质 泄
Fra Baidu bibliotek
不 能 自由膨 胀 ，必 然 产 生 附加 的温 度 差 载 荷 ， 设 备法 兰产 生挠 曲，引起工 作介质 泄漏 。
１ ． 出 口介质温 差 引起 管板翘 曲 ４进
由于 管 程 分 为 上下 两 程 ，管 箱 进 出 口介 质温 差较 大 （ 大 可达２ ０ ），管板 上 下侧 膨胀 不 一 最 ０℃ 致 ，造 成 管板翘 曲变 形 ，产 生泄漏 。 此类 泄漏 国内 已有 多起报 道 。
我 国石 油 化 工和 化 肥 企 业 中普 遍 使 用 中压废 热 锅 炉 （ 称 中压 废 锅 ）进 行热 量 回收 利 用 ，在 简 变 换 工段 中普 遍 使 用 的 中压 废 锅 ，经 常 发 生 介 质 泄漏 ，或 正 常 操 作 时 不漏 ，在 升 温 、降 温 中泄漏 严 重 。这 些 都 对 环 境 造成 了 污染 ， 同时 给 化 工 设 备 的安全运 行 留下 了隐患 。 某 企业 变换 工段 的 中压 废 锅 ，采 用 釜式Ｕ管 换 热 器 即Ｂ Ｋｕ型 换 热 器 ，直 径 １０ ／０ ０ ０ ０２ ０ ｍｍ，管程 设计 压力４０ ａ ．ＭＰ ，设计 温度 ４０Ｃ，管程 工 作介质 ５￣ 为 变 换气 ，壳 程 工 作 介 质 为 锅 炉水 和 蒸 汽 ，采 用 常 规 两 设备 法 兰 夹 持 管 板 的 管箱 可 拆 结 构 ，密 封 垫 片采 用 不 锈 钢 缠 绕 垫 片 。 安装 后 在 装 置 试 车 阶 段 即 发 生管 板 处 工 作 介 质一 变 换气 泄 漏 ， 引起 管 箱侧 设备法 兰着 火 。
漏。
１３ 差 附加 载荷造 成管 板挠 曲 ＿温
在 高 温 设 备 的 升温 阶段 ，法 兰 与螺 柱 之 间有
构 的弹 性 螺 栓 、 高温 碟 簧 等 措 施 ，仍 难 以 彻底 消 除 工作介 质 的泄漏 。 ２解 决 方 案
作者 简介 ：杨军利 （９ ７ １ ６ 一），男，陕西人 ，主要从事压力容
．９． ４ ．
中压废热锅炉密封结构的改进
杨 军 利
（ 北京航天万源煤化工公司兰州分公司 ，甘肃 兰州 ７ ０ ５ ） ３ ０ ０
［ 要］对 中压废热锅炉密封失效 的原 因进行 了分析 ，介绍了无垫片焊接密封结构Ｑ密封环在中压废热锅 炉设计 中的应用 。 摘
［ 关键词］换热器；中压废热锅 炉；法兰密封；无垫片焊接密封； Ｑ密封环
器设计工作 。
较 大 的 温 差 。 当 内部 为 热 源 时 ，螺柱 温 度 低 于 法 兰 ，故 两 者 的膨 胀 程 度 不 一 致 ，设 备法 兰 的膨 胀 量 大 于 紧 固 螺柱 的膨 胀 量 。 由于 它 们 互相 约束 ，
５ 一 ■ 安全密封 ０
一
２ 化 设备 石 和 工 ０ 油
１ 年第 １ 卷 ０ ３
通 过 分 析 可 知 ，上 述 原 因是 中压 废 锅 设计 、
片焊接 密封 结构两 种 。 有 垫片焊接 密封结构见 图 １ 。它 在 两 密 封 焊 元件 中放置 辅助 垫片 以获 得更好 的 密封性 能 。 以其 它 压 紧 密 封 垫 片 （ 缠 绕 垫 片 等 ）密 封 为 如 主 ， 以密 封 焊 为 保 证法 兰 密封 的辅 助 手 段 。这 种 法 兰 可 按 普 通 有 垫 片 法 兰 进 行 设 计 计 算 ， 即 按 ＧＢ１ ０ １ ９ 《 制 压 力 容器 》 的法 兰 进行 设 计 。 ５ —９ ８ 钢 其 一般 需 要 很 大 的垫 片 压 紧 力 ，法 兰 尺 寸 比无 垫 片焊接 密封 结构 大 ，厚度 较厚 ，成本 较 高。
１ ． ５制造加 工 的变形
１ 介质泄漏原因分析
１１工作介 质 强渗透 性 ． 管程 工 作 介质 为 变换 气 ，其 组 成 为Ｈ 、Ｃ Ｏ、 ＣＯ 等 ，其 中主要 成分Ｈ： 为强渗 透 性介 质 ，极 易形
成 泄漏 。
中压 废 锅管板 通 常采 用Ｃ － 钢锻 件堆 焊不 锈 ｒ Ｍｏ 钢 结 构 ， 虽然 在 堆 焊 不 锈 钢 后进 行 了焊 后 消 应 力 热 处 理 ， 可消 除堆 焊 变 形 ，但 随后 换 热 管 与 管 板 的 焊 接 ， 虽然 能采 取 各 种 防 止 焊接 变 形 的工 艺 措 施 ，可 始 终存 在 一 定 的焊 接 变 形 。此 时如 管 束 整 体 再 去 热 处理 ，会 造 起 不 可 避 免 的热 处 理 变 形 ， 同时 还 影 响不 锈 钢 管 的耐 腐 蚀 性 能 ，后 续 还 需 进 行 必 要 的机 械 加 工 ，这 都 是 制 造 工 艺和 后 续 使 用 所不 允许 的 。 如 果 试 图通 过 对 管 束 中 管 板 密 封 面 进 行 加 工 ， 以消 除 管 板 的焊 接 变 形 ，一 方 面众 多制 造 厂 缺 乏 大 型 机加 设 备无 法 实 现 ，另 一 方面 该机 械 加 工 的 费用相 当高 昂 。据 调查ＤＮ１ ０ 管板 密 封面 的 ４０ 机 加 工 费用 接 近 ３ 万元 。更 关 键 的是 不 经焊 后 热 ０ 处 理 的机 械 加 工无 法 从 根 本 上 消 除 密封 面 的焊 接 变形。 对 于高 压 或高温 法 兰及较 大 直径Ｕ管换 热 器法 兰 ， 即使采 用 多种 常规 组 合 做 法 ，增加 缠绕 垫 片 厚 度 ，采 用 弹 性好 并 能产 生 较 大 变 形 具 有缩 颈 结
１ ． ２高温蠕 变 低 合 金 钢 的 高温 蠕 变 温 度 范 围在 ４ ０ ４ ０ ０ ～ ５ ℃ 以上 。此设 备 管程 设计 温度 为４ ０Ｃ。由于 开车 调 ５￣ 试 阶 段 操 作不 稳 定 ，温 度 发 生 波动 ，短 时可 能达 到 约５ ０ ，造 成 Ｃ － 钢 设 备 法 兰 以及 紧 固螺 柱 ０℃ ｒ Ｍｏ 的 弹 性模 量 降低 ，金 属 垫 片 塑 性增 加 ， 回弹 性 能 降 低 ，设 备法 兰 产 生 高 温 蠕 变 ，引起 工 作 介 质 泄
Fra Baidu bibliotek
不 能 自由膨 胀 ，必 然 产 生 附加 的温 度 差 载 荷 ， 设 备法 兰产 生挠 曲，引起工 作介质 泄漏 。
１ ． 出 口介质温 差 引起 管板翘 曲 ４进
由于 管 程 分 为 上下 两 程 ，管 箱 进 出 口介 质温 差较 大 （ 大 可达２ ０ ），管板 上 下侧 膨胀 不 一 最 ０℃ 致 ，造 成 管板翘 曲变 形 ，产 生泄漏 。 此类 泄漏 国内 已有 多起报 道 。
我 国石 油 化 工和 化 肥 企 业 中普 遍 使 用 中压废 热 锅 炉 （ 称 中压 废 锅 ）进 行热 量 回收 利 用 ，在 简 变 换 工段 中普 遍 使 用 的 中压 废 锅 ，经 常 发 生 介 质 泄漏 ，或 正 常 操 作 时 不漏 ，在 升 温 、降 温 中泄漏 严 重 。这 些 都 对 环 境 造成 了 污染 ， 同时 给 化 工 设 备 的安全运 行 留下 了隐患 。 某 企业 变换 工段 的 中压 废 锅 ，采 用 釜式Ｕ管 换 热 器 即Ｂ Ｋｕ型 换 热 器 ，直 径 １０ ／０ ０ ０ ０２ ０ ｍｍ，管程 设计 压力４０ ａ ．ＭＰ ，设计 温度 ４０Ｃ，管程 工 作介质 ５￣ 为 变 换气 ，壳 程 工 作 介 质 为 锅 炉水 和 蒸 汽 ，采 用 常 规 两 设备 法 兰 夹 持 管 板 的 管箱 可 拆 结 构 ，密 封 垫 片采 用 不 锈 钢 缠 绕 垫 片 。 安装 后 在 装 置 试 车 阶 段 即 发 生管 板 处 工 作 介 质一 变 换气 泄 漏 ， 引起 管 箱侧 设备法 兰着 火 。
漏。
１３ 差 附加 载荷造 成管 板挠 曲 ＿温
在 高 温 设 备 的 升温 阶段 ，法 兰 与螺 柱 之 间有
构 的弹 性 螺 栓 、 高温 碟 簧 等 措 施 ，仍 难 以 彻底 消 除 工作介 质 的泄漏 。 ２解 决 方 案
作者 简介 ：杨军利 （９ ７ １ ６ 一），男，陕西人 ，主要从事压力容