螺纹锁紧环换热器结构原理分析

螺纹锁紧环换热器文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）螺纹锁紧环换热器摘要本文结合检修过程，简要阐述了高压螺纹锁紧环换热器的拆装程序，着重分析了检修中存在的几个主要问题及可采取的相应措施；并计算了如何确定管、壳程垫片螺栓预紧力。

关键词高压螺纹锁紧环换热器结构特点问题对策1概述在炼油厂使用的换热器结构形式较多，但最常用的是普通大法兰联接型式的换热器。

该换热器具有结构简单、拆卸方便、易于密封等优点。

但随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，尤其是在加氢裂化、加氢脱硫等装置上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，这种形式的换热器管、壳程法兰将变得很厚，其紧固螺栓也随之明显增大，这不仅给紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属材料的耗量。

所以，具有密封可靠、结构紧凑、维护简单而且又能及时解决运行中出现的泄漏问题的螺纹锁紧环式换热器应运而生，并广泛地应用在加氢裂化和加氢脱硫等装置中。

2螺纹锁紧环换热器的结构特点螺纹锁紧环换热器的密封结构最早是由美国Chevron公司和日本千代田公司共同开发研究成功的，我国已有十几套加氢装置使用这种换热器。

此换热器的管束多采用U形管式，它的独到结构在于管箱部分。

该换热器可分为两类：即H-H型和H-L型，H-H型适用于管壳程均为高压的场合；H-L型适用于壳程为低压而管程为高压的场合［1］。

本文重点介绍H-H型螺纹锁紧环换热器，它的基本结构如图1所示。

图1H-H型螺纹锁紧环换热器基本结构图管箱中：1、管板；2、壳程垫片；3、隔板箱；4、填料；5、填料压盖；6、内法兰；7、三合环；8、内法兰螺栓；9、管程垫片；10、垫片压板；11、外压环；12、外圈压紧螺栓；13、外圈顶梢；14、螺纹锁紧环；15、管箱盖板；16、内圈压紧螺栓；17、内压环；18、支撑圈；19、内套筒。

螺纹锁紧环换热器结构特点及受力分析赵萍洛阳石油化工工程公司（河南省洛阳市）摘要：就高压换热器中螺纹锁紧环结构及大法兰连接结构作了比较。

螺纹锁紧环换热器具有密封性能可靠，拆装方便，换热面积的利用率高，结构紧凑，占地面积小等特点。

分析了主要承载构件的受力情况，为今后此方面的设计提供一些参考。

主题词：加氢裂化装置加氢脱硫装置换热器结构应力分析在加氢裂化、加氢脱硫装置中，由于反应部分的设备大都在高温高压且介质含氢、含硫化氢的条件下操作，因此无论是对结构设计还是制造安装都提出了很高的要求。

高压换热器是仅次于反应器的关键设备，尤其是随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，给其密封带来更大的困难。

在炼油厂中使用较多的为普通大法兰型换热器，其结构简单，用于中低压操作，能很好地保证管壳程的密封性能，但在高压高温下，特别是设备大型化后，这种型式换热器的大法兰连接螺栓将承受很大的载荷，难以保证管壳程的密封，而且紧固螺栓将很大，给紧固和拆卸带来相当的困难，不便于安装维修。

所以，多年来，在加氢裂化、加氢脱硫装置中使用较多的是独特的螺纹锁紧环式的高压换热器。

作者曾参与镇海炼油化工股份有限公司蜡油加氢脱硫装置的高压螺纹锁紧环式换热器设计工作。

本文将结合该装置中的反应流出物反应进料换热器（，）探讨此类设备的结构特点，分析主要承载件的受力情况并对设计过程中出现的问题提出一些看法，供参考。

螺纹锁紧环式换热器的结构特点螺纹锁紧环式换热器的结构独到之处在于管箱部分，可分为管壳程均为高压（型）和管程高压壳程低压（型）两种型式，其基本原理是一致的，即由管程内压引起的轴向力通过管箱盖和螺纹环而由管箱本体承受，管程的主密封是通过拧紧螺纹锁紧环上的主密封螺栓来压紧管箱垫片以达到密封目的。

本文讨论型。

以镇海炼油化工股份有限公司的为例，其设计条件为：直径：；管程：设计温度T，设计压力P；壳程：设计温度T，设计压力P；管箱主体材质：锻，堆焊。

密封垫片采用型缠绕垫片：垫片系数m ，垫片比压y。

高压螺纹锁紧环换热器结构分析及泄漏处理卜敬伟（中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司浙江宁波 315000）摘要：本文介绍了加氢裂化装置高压螺纹锁紧环换热器的结构和工作原理，分析了气密阶段换热器泄漏的原因，并对改进后的安装方案做了详细介绍。

关键词：高压螺纹锁紧环换热器泄漏密封原理处理方法高压螺纹锁紧环换热器因其可靠的密封性能被广泛用于石油化工行业。

加氢裂化换热器E304为典型的H-H型螺纹锁紧环换热器。

2013年8月加氢裂化装置检修结束，进入开工氮气气密阶段，当压力升至0.4MPa时，该换热器附近发出刺耳的气流声，经现场排查发现换热器检漏孔处氮气大量泄漏，气密被迫停止，系统泄压，换热器打开检修。

1 E304内部结构及主要技术参数加氢裂化换热器E304为H-H型螺纹锁紧环换热器，其内部结构和密封原理见图1。

1-管板；2-壳程垫片；3-管板；4-外壳；5-分程箱；6-垫环；7-内法兰；8-三合环；9-内法兰螺栓；10-支撑圈；11-管程垫片；12-密封盘；13-外压环；14-内压环；15、16-顶销；17-外圈压紧螺栓；18-内圈压紧螺栓；19-螺纹锁紧环；20-检漏孔；21-内套筒；22-隔板箱；23-填料函；24-分程箱盖板表1 E304技术参数表设备位号设备名称介质设计压力/MPa 设计温度/℃壳程管程壳程管程壳程管程E304 反应流出物/冷原料油换热器原料油反应流出物19.6617.90215 240 2 H-H型高压螺纹锁紧环换热器的密封原理（1）管壳程之间密封图1 E304换热器头部结构图管箱的密封是通过壳程垫片2、管板3、隔板箱22、内法兰7、三合环8、内法兰螺栓9来实现的。

内法兰7上有许多丝孔，每个丝孔都有一颗单头螺栓。

当把螺栓向里拧紧时，顶在隔板箱22上，当继续拧紧螺栓时，内法兰7会产生一个向后退的趋势。

但后退趋势被三合环8顶住，由于三合环8被卡在槽内不能后退，便会给内法兰螺栓9一个向前的力。

螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气利用中的应用研究摘要：煤层气是一种重要的清洁能源资源，在能源转型中具有巨大的潜力。

然而，煤层气的利用还面临诸多技术难题，其中之一是如何高效地进行加氢处理以提高甲烷气质量。

因此，本文针对煤层气利用中的加氢换热过程，进行了螺纹锁紧环式加氢换热器的应用研究，探讨其在加氢反应器中的性能优势和应用前景。

1. 引言煤层气是一种在煤矿中形成、贮存在煤层中的天然气，其主要成分为甲烷。

随着全球对清洁能源的需求不断增加，煤层气作为一种低碳环保的能源资源，受到了广泛关注。

然而，在煤层气的加工利用过程中，甲烷气质量的提高是一个关键问题。

加氢换热是常用的一种提高甲烷气质量的方法，而螺纹锁紧环式加氢换热器作为一种高效的换热设备，在煤层气加氢反应器中具有广阔的应用前景。

2. 螺纹锁紧环式加氢换热器的原理和结构螺纹锁紧环式加氢换热器是一种新型的换热设备，其原理是通过螺纹将壳程和管程固定在一起，形成流体的换热通道。

该换热器结构简单紧凑，换热效果好，利用率高，适用于高温高压的加氢反应过程。

螺纹锁紧环式加氢换热器的结构由壳体、内管束、螺纹锁紧环等部件组成，内管束和壳体之间形成复杂的螺纹通道，使流体在换热过程中能够充分接触，提高换热效果。

3. 螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气中的应用优势螺纹锁紧环式加氢换热器在煤层气加氢反应器中具有以下几个优势：3.1 高效换热螺纹锁紧环式加氢换热器的设计使得流体能够在复杂的螺纹通道中充分接触，实现了高效换热。

相比传统的换热设备，螺纹锁紧环式加氢换热器的换热效果更好，可以提高甲烷气质量的同时降低能耗。

3.2 紧凑结构螺纹锁紧环式加氢换热器的结构紧凑，占地面积小，适用于空间有限的加氢反应器。

其紧凑的结构还有利于提高系统的稳定性和可靠性。

3.3 高温高压适应性强螺纹锁紧环式加氢换热器由于采用了特殊的螺纹设计和材料选择，能够适应高温高压环境，不易发生泄漏和故障。

这使得它能够在煤层气加氢反应器的复杂工况下稳定运行，保证反应器的安全性和稳定性。

螺纹锁紧环换热器结构原理分析(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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的需要，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，在降低柴油凝点的同时，降低柴油硫含量和密度，提高十六烷值，并保证较高的柴油收率，以期效益最大化。

但是柴油加氢工艺具有高温、高压、临氢、易燃、易爆和腐蚀性强的特点，为保证装置“安、稳、长、满、优”的运行目标，设备运行的可靠性显得尤为重要。

加氢装置苛刻的操作条件下，设备的密封问题至关重要。

在高压条件下的换热器，如果采用普通的法兰式换热器，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，给设备的紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并大大增加昂贵金属材料的消耗。

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、维护简单的特点，其管箱用大型螺纹锁紧环承担全部压力，压紧垫片的螺栓只提供垫片压紧力，改变了普通换热器两个大法兰和一套螺栓、螺母组成的密封结构。

而且在运行过程中如果出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面的压紧螺栓即可达到密封要求。

其最大优点是可在带压的情况下排除泄漏，实现密封力和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）和H-H 型（高-高）。

两种换热器结构立体图如下：图1 H-L型管箱结构图2 H-H型管箱结构1）、H-L型，即高-低压型，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，使得管壳程之间的密封由焊接而形成，确保密封的可靠性。

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。

螺纹锁紧环式加氢换热器的换热管束结构与优化设计引言：换热器是一种常用的热交换设备，用于在不同介质之间传递热量。

螺纹锁紧环式加氢换热器是一种具有高效换热性能和可靠性的换热设备。

本文将讨论该换热器的换热管束结构，并提出其优化设计方法。

一、螺纹锁紧环式加氢换热器的换热管束结构1. 换热管束的构成螺纹锁紧环式加氢换热器的换热管束由一串管子组成，这些管子被固定在一个支架上，并与进出口管道相连。

每个管子都有一系列的螺纹，形成螺纹管束。

管束中的每个管子都充分接触，以优化热量传递。

2. 螺纹结构设计在螺纹锁紧环式加氢换热器中，螺纹结构的设计起着至关重要的作用。

合理的螺纹设计可以增加管子的表面积，提高热传导效率。

一般来说，螺纹的深度、间距和形状都会影响热量传递的效果。

3. 管束固定方式为了确保管束的稳定性和安全性，螺纹锁紧环式加氢换热器通常采用螺纹锁紧环来固定管束。

螺纹锁紧环可以有效地防止管束松动和位移，保证换热器的正常运行。

锁紧环的设计需要考虑到管束的尺寸和材料的选择。

二、螺纹锁紧环式加氢换热器的优化设计方法1. 管束材料在螺纹锁紧环式加氢换热器的优化设计中，选择合适的管束材料非常重要。

材料的选择应考虑到其耐腐蚀性、导热性和强度等因素。

常见的材料包括不锈钢、铜合金等。

2. 管束间距管束间距的选择对换热器的换热效率有着重要影响。

过小的管束间距可能导致管束堵塞和流动不畅，而过大的间距则会降低换热效果。

因此，需要根据具体的换热需求和流体参数来确定合适的间距。

3. 螺纹形状螺纹锁紧环式加氢换热器的螺纹形状应根据流体特性和换热要求进行设计。

一般来说，螺纹的形状可以是圆形、方形、三角形等。

通过合理设计螺纹的形状可以增加管子的有效换热面积，提高换热效率。

4. 锁紧环的设计为了确保管束的固定和安全，锁紧环的设计也需要考虑到多个因素。

合适的锁紧环尺寸、材料和结构可以增加管束的稳定性，并减少运行过程中的振动和松动现象，从而延长换热器的使用寿命。

换热器特殊密封结构
1.螺纹锁紧环换热器密封结构：
-螺纹锁紧环管箱密封结构通过外圈螺栓的拧紧力推动外压环和垫片压板，使垫片受压，从而实现对管程和壳程之间高压密封。

2.可拆卸式螺旋板换热器密封改进：
-为了方便维护和清洗，可拆卸式螺旋板换热器采用了特殊的密封设计，例如在螺旋通道两端采用平板盖和垫片密封结构，确保在可拆卸状态下仍能有效防止流体泄漏。

3.波纹板容积式换热器密封：
-波纹板式换热器可能采用强化的密封槽结构，设计特殊的密封件和流体分配方式，确保板片间紧密贴合，防止介质交叉污染。

4.具有新型密封槽结构的板式换热器板片：
-通过优化板片的形状和密封槽设计，可以提高密封效果和整体换热性能，这种结构可以减少泄漏风险，并适应更高的压力等级。

5.高压加氢换热器密封结构：
-在石化、炼油等领域的高压加氢换热器，其密封结构往往更为复杂，采用专门设计的密封系统，如C型环、O型环配合金属垫片、波纹管密封等多重密封方式，以确保在极端工况下的可靠密封性能。

螺纹锁紧环式加氢换热器的压降与换热量分析螺纹锁紧环式加氢换热器是一种常用于化工工艺中的重要设备，它可以实现高效的热能传递和加氢反应。

在工业生产中，了解螺纹锁紧环式加氢换热器的压降和换热量对于工艺优化和设备性能提升至关重要。

本文将对螺纹锁紧环式加氢换热器的压降和换热量进行分析，并探讨其相关影响因素。

首先，我们需要了解螺纹锁紧环式加氢换热器的工作原理。

该换热器主要由内外两层壁管组成，内壁管为加氢介质流动通道，外壁管为加热介质流动通道。

加氢介质在内部管道中流动，通过外部管道的加热介质散发热量，从而实现加氢反应和换热过程。

螺纹锁紧环式结构的加氢换热器在加氢介质流动中形成环形螺旋状的流动路径，使流体更好地与换热面接触，提高传热效率。

对于螺纹锁紧环式加氢换热器的压降分析，压降主要受到流体流动阻力和流道结构等因素的影响。

流体通过螺纹锁紧环式结构时，会发生摩擦和阻力损失，导致压降的产生。

为了减小压降，一种常见的方法是优化流道结构，例如增加流道的宽度，减小螺旋线间距等，以减小流体在流动过程中的阻力损失。

此外，流体的流速也是影响压降的重要因素，较低的流速可以减小阻力损失，但也可能降低传热效率。

因此，在设计螺纹锁紧环式加氢换热器时，需要综合考虑流体流速、流道结构和传热效率等因素，以找到最佳的平衡点。

除了压降，换热量也是评估螺纹锁紧环式加氢换热器性能的重要指标。

换热量取决于加热介质的温度、流速和传热面积等因素。

加热介质的温度差是影响换热量的主要因素之一，较大的温度差可以提高传热效率，但也增加了能量损失。

此外，加热介质的流速和传热面积也会对换热量产生影响。

较高的流速和较大的传热面积可以增加热负荷和传热效率，但也会增加设备的体积和成本。

因此，在设计螺纹锁紧环式加氢换热器时，需要综合考虑加热介质的温度差、流速和传热面积等因素，以找到最佳的设计方案。

此外，螺纹锁紧环式加氢换热器的材料选择也会对其性能产生一定影响。

传热面的材料应具有良好的热传导性能和机械强度，以确保换热器的高效运行和长期稳定性。

螺纹锁紧环换热器结构分析作者：徐福胜李春涛来源：《中国新技术新产品》2011年第07期摘要：本文介绍了螺纹锁紧环型换热器的工作原理和结构特点，为螺纹锁紧环型换热器的设计积累经验。

关键词：螺纹锁紧环型换热器；工作原理；结构特点中图分类号：TF066.2 文献标识码:A1常见的换热器多为大法兰型式，这种换热器结构简单，用于中低压操作，能够很好地保证密封性能，但在高温高压情况下，尤其是在设备大型化后，这种型式换热器的大法兰连接螺栓将受很大的载荷，难以保证管壳程的密封。

而且螺栓很大，给紧固和拆卸带来很大的困难。

近年来加氢裂化装置中经常用到螺纹锁紧环换热器。

螺纹锁紧环换热器的优点是密封可靠，生产维护简便，能及时排除设备运行中的泄露。

相对于大法兰结构还有以下优点：1.1管箱和壳体是一体的，消除了法兰型换热器在设备法兰处容易泄露的问题。

1.2去掉了大法兰，壳程接管能尽量地靠近管板，避免了法兰型换热器有一段换热管不能有效利用（死区）的问题，增大了有效换热面积。

1.3管束抽出时不必移动管箱和壳体部件，可以把换热器的接管与管线相焊，减少泄露点。

螺纹锁紧环的密封结构如图1所示，从图1可以看出，管箱上管程密封垫片的压紧力是通过下列零件的传递来实现的：螺纹锁紧环上3的外压圈紧固螺栓2--外压杆5--外压环9--密封盘10压紧外密封垫片11。

换热器操作时随时可以紧固外压紧螺栓而消除管程泄露。

管程和壳程之间密封垫片的压紧力传递途径是：内压紧固螺栓1--内压杆6--内压圈8--密封盘10--压环12--卡环13--内筒压盖15--内筒16--内密封垫片17。

设备运行时若发现管程和壳程串漏可通过上紧内压环螺栓1，推动内压杆6，内压环8，有弹性的密封盘10，将力传到压环12而推到卡环13再通过内套筒压紧内密封垫片14。

可见螺纹锁紧环换热器的维护简单灵活，在不停车时既可及时消除管壳程之间的泄漏。

以减少不必要的停车所带来的损失。

2 大螺纹设计是螺纹锁紧环换热器设计的关键之处。