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粗煤气换热器中间节法兰泄漏的治理点击：2037 日期：[ 2014-04-26 22:13:57 ] |
| 粗煤气换热器中间节法兰泄漏的治理 钟启前 高维民 哈尔滨气化厂 （黑龙江 154854） 【摘要】分析了粗煤气换热器中间连接法兰密封失效的原因，提出了相应的改进方法，取得了满意的效果。 【关键词】 粗煤气 换热器 碟簧 预紧力 缠绕垫片 粗煤气温度为180℃，压力为2.751MPa，总量为113000m3/h （干）分两股进入变换工段。 粗煤气进入径流洗涤器，除去夹带的粉尘和焦油后，依次进入第一和第二换热器和来自主变换炉的变换气进行换热，将粗煤气的温度提高到变换所需要的温度263--270℃。四台粗煤气换热器在生产中起着重要作用。四台换热器中间节法兰两道密封口泄漏煤气，靠紧固联接螺栓和更换垫片已不起作用。从设备的运行状态和设备的设计条件出发，分析了设备密封失效的原因，提出了治理方案。 一、泄漏原因分析 四台换热器为立式安装的浮头式换热器，壳体和列管材料为1Cr18Ni9Ti，换热器上部设有波纹膨胀节，以消除壳体和列管因膨胀量不同而产生的热应力。中间法兰用两个密封垫片建立管壳程，管程和大气密封。 换热器长L=12m，直径d=1.4m。设计温度t=450℃，压力p=294N(30kg)，主螺栓尺寸M36，数量56根，材料为35CrMoA，中间连接大法兰垫片尺寸d=1.408×0.003×0.003m，内径1.358，材料为石棉不锈钢缠绕垫片，管程和壳程走的都是煤气。 1.螺栓载荷计算 垫片受压力作用，螺栓受到拉力作用，预紧时需要的总压紧力G=3.14Dcby ，操作时需要的总压紧力Go=3.14Dcb'。 式中，p———设计压力； Dc———压紧力作用下的计算直径； b———垫圈的计算密封宽度； b'———垫片有效压力宽度； m———垫片系数，取3.0； y———预紧密封比压，取31.6MPa。 垫圈接触宽度N=1/2(140.8-135.8)=2.5cm 查有关标准，垫圈的有效密封宽度与计算宽度为：bo=N/2=12.5mm>0.64cm取计算密封宽度 力或压力波动大时，会因密封压力不足而发生泄漏。 3.主螺栓产生蠕变 一般说来，螺栓长期在300--500℃下工作，经过一段时间也会产生应力松弛，使连接紧固作用减小，设计时必须使剩余预紧力大于所要求的值，保证连接的坚固与密封。由于设计和结构上的原因，法兰和主螺栓存在着温差，螺栓会较法兰温度低，其原因是法兰和螺栓间有环隙，在环隙中有空气存在，空气传热效率低，螺栓和法兰会在螺栓两端接触，其接触面有氧化层，热阻变大传热效率差。由于温差的存在，将会引起法兰和螺栓膨胀量不一致。螺栓、法兰、垫片因材料不同，会造成热胀冷缩速度不同，在温差及压力波动作用下，导致预紧力过小，法兰泄漏。 二、改进措施 主螺栓强度不足，通过核算，在不改变换热器主体设计的情况下，选用高强度金属材料制造主螺栓，提高螺栓连接强度，是一个比较可行的办法。选用40CrMoA代替35CrMoA，基本满足强度要求。 因工作温度高，主螺栓发生塑性变形，采用了安装碟簧技术。碟簧是能够产生弹性变形的高强度弹性垫片，选用超过密封所需最小预紧力的碟簧产生弹力给以补偿。在每根螺栓两端各加一片碟簧，按着拧紧力矩要求值，用液压扳手定扭矩拧紧，蝶簧产生的弹性变形补偿了因应力松弛使主螺栓的伸长量，预紧力始终满足密封要求。 三、结论 通过采取以上两项措施，4台换热器运行两年多，经历了高负荷运行和压力波动的考验，没有发生泄漏。延长了设备的检修周期，减少了维护费用，创造了可观的经济效益和社会效益。 参 考 文 献 1.余国琮主编- 化工容器与设备- 北京：化学工业出版社出版，1980 2. 徐灏主编- 机械设计手册- 第三卷- 北京：机械工业出版社出版，1991 3.聂清德主编- 化工设备设计- 北京：化学工业出版社出版，1991 GM |
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