螺纹锁紧环换热器培训教材.docx

螺纹锁紧环式换热器

普通大法兰联接型式的换热器结构简单、拆卸方便，但随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，尤其在加氢裂化、加氢脱硫等装置用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的换热器，首先要解决在如此苛刻条件下的密封问题。为了解决密封问题，这种型式的换热器管壳程法兰将变得很厚，紧固螺栓也随之明显增大，这不仅给紧固、拆卸带来很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属的耗量，既不易加工，又使制造成本上涨。螺纹锁紧环换热器就在这种背景下应运而生，它密封可靠、结构紧凑、维护简单，最早由美国的Chevron公司和日本千代田公司共同研究开发，目前已有意大利的IMB公司、中国兰石机械设备有限公司，抚顺石油化工机器厂等单位能制造这种螺纹锁紧环换热器，兰石已可做到DN1900mm。
此换热器的管束多采用U型管，它的独到结构在于管箱部分。该换热器可分为H—H型和H—L型。这里只重点讲述H—H型。
结构
从结构上讲，它有一个完整的外壳，即管程和壳程用同一个筒体，筒体的一端用封头，另一端由螺纹承压环及一个压盖组成并紧贴在密封盘上，密封盘周边由金属垫密封与外界隔离开，防止外漏。管束放入筒体内，管束上的管板与筒体的内台阶有垫片，将管程及壳程分开。管箱一侧的管板紧贴内套筒，内套筒的另一侧是内螺拴，内螺栓设置在内卡环上，内卡环放入管箱内壁的沟槽内，内卡环设计成几个分瓣，便于安装，拧紧内卡环上的螺栓，通过内套筒将力传给管板上的垫片，使其压紧。在双壳程换热器内，管束内设置一个纵向隔板，该隔板穿过管束中心，将管束分为对称的两部分，隔板的两侧安放密封条，用压条及螺栓固定，将单壳程分为双壳程。折流板成单弓半圆缺圆形或双弓半圆缺圆形。纵向隔板两侧密封可靠的关键在于密封条的抗高温性能及拉变形性能。

螺纹锁紧环式换热器见图，可以看出所有内件全部放在壳体内，只有一个外密封垫片将换热器内部介质与外界隔开，如果该垫片密封牢靠，设备本身再也没有其他的泄漏点，减少了泄漏的可能性，所以能做到密封可靠。
外压紧螺栓只承担压紧外密封垫片一种功能，垫片传给外压紧螺栓的反力作用在螺纹承压环上，因此压紧外密封垫片是通过下列零件的力传递实现的：外压紧螺栓→外压杆→外压圈→密封盘→外压紧垫片。从结构形式就可以知道，换热器在操作运行中，带压的条件下，随时可以给外压紧螺栓施力，排除泄漏。

内密封垫片的作用是使管程与壳程分隔开，同时也可以在换热器操作运行中随时被压紧排除泄漏。力的传递路径为：内压紧螺栓→内压杆→内压圈→密封盘→管程内套筒→管板→内密封垫片。同样，内密封垫片的反力最终传给螺纹承压环，内压紧螺栓也只承担压紧内密封垫片的一个功能，因此在操作中可以随时通过力传递被压紧。同样实现了这种换热器的操作灵活性。通过上述过程不难看出螺纹锁紧环式双壳程换热器的操作灵活性，在操作中带压情况下可排除泄漏。
当壳程压力比管程压力高时，还需要在管箱内壁设计沟槽，在槽内加卡环，卡环上设置顶螺栓，以便经过力传递给内密封垫片施加初次压力，以确保该密封在操作过程中的可靠性。卡环的设计有两种：整体形及分瓣形。
二、优缺点
优点：
密封性能可靠，压紧螺栓直径较小
在高温高压环境下，内压产生的轴向力最终由管箱体上的大螺纹来承受。拧紧压紧螺栓仅仅为了保证垫片有足够的密封比压。故用小直径的螺栓即可。
螺纹锁紧环式双壳程换热器在操作运行中可以随时拧紧压紧垫片的螺栓，及时排除泄漏。因此给现场操作带来极大的灵活性。
泄漏面少
检修方便
金属用量少
结构紧凑
缺点：
结构复杂，内部的零件多，内件间的配合要求高。制造难度大，技术要求高。尤其是管程端部梯形大螺纹。
使用
对于用户来说，螺纹承压环上的内圈螺栓使用得当是很重要的，只有温度到达最高，且发现有内漏时才能启用它，如果在冷态时紧它，当温度升至操作温度，会给大螺纹产生附加轴向推力，对安全是不利的。
在开工时，用户需要将管程部位的观察孔丝堵打开，以观察是否有外漏。
检修后回装时，如果不打磨壳体内壁的密封位置，管束中纵向隔板两侧的壳体内壁密封面，往往发生内漏。因此需要将内壁密封处打磨光滑，露出金属光泽，在回装以后，才能保证不泄漏。同时两侧的密封条，如果拆装不当，密封板如有损坏，也应更换，以保证有效的传热。

图1螺纹锁紧环式换热器
1压盖；2内压紧螺栓；3外压紧螺栓；4螺纹锁紧环；5压环；6卡环；7管程内套筒；8盘根；9管板；10筒节2；11管束；12密封盘；13波齿复合垫片；14筒节1

换热器的启用
（1）启用换热器
①缓慢打开冷介质入口阀，从放空阀和排凝阀排水和气体，当有油排出，即关闭放空阀和排凝阀。
②逐渐打开冷介质出口阀，使冷介质流过换热器。
③缓慢打开热介质入口阀，从放空阀和排凝阀排水，当有油排出，即关闭放空阀和排凝阀。
④缓慢热介质出口阀，打开出口阀