加压塔再沸器失效分析与整改方案

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1、维普资讯http://www.cqvip.com加压塔再沸器失效分析与整改方案任军平，张克锋，陶志远(山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州253024)摘要：从设计和操作原因对加压塔再沸器管束断裂失效进行分析，并提出改造方案，对换热器的设计使用有一定的借鉴作用。关键词：管束；无支承跨距；泄漏中图分类号：TQ053．5；TB115文献标识码：B文章编号：1001—4837(2008)01—0056—03FailureAnalysisonHeatExchangingTubeoftheRe——BoilerR

2、ENJun—ping，ZHANGKe—feng，TAOZhi—yuan(ShandongHualu—hengshengChemicalCo．，Ltd．，Dezhou253024，China)Abstract：Thispaperanalyzedfailuresofonheatexchan~ngtubeofthere—boiler．Themaincausesforfailuresofheatexchan~ngtubewerenotthinkaboutthevibrationdamagemechanismof

3、tubebundlesonthedesignofthere—boiler．Keywords：tubebundles；unsupportedspan；leak符号说明：质为16Mn，厚度68mm，锻件。换热管材质为10QD——壳程流量，nl／s钢，规格~25mm×2．5mm，退火状态。折流板5——临界横流速度，m／s件，厚度16mm，材质Q235一A。换热面积：669．6横流速度，m／s2m0——卡门旋涡频率，Hz——紊流抖振主频率，H2设计值实际值——声频，Hz项目壳程管程壳程管程产_换热管的固有频率，

4、H2压力(MPa)1．00．81．00．8温度(oC)20o140180oC，有时l10某公司20万吨甲醇精馏工艺流程采用三塔精达280℃馏流程。加压塔为三塔精馏装置中的关键设备，其工作介质水蒸气甲醇水蒸气甲醇中再沸器的泄漏将影响甲醇采出量，增大残液量。最高工作压力0(MPa)．540．7流量(t／h)≥301基本参数设备技术参数及操作数据见表1。2失效情况加压塔再沸器筒体材质为16MnR(热轧状态)，规格为1500mm×14mm，总高8152mm。管板材该加压塔再沸器于2004年11月投产，2006年

5、-56-维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第1期压力容器总第182期7月系统停车时，发现有31根换热管泄漏，其中有9进口处的横流速度：根比较严重，初步断定换热管已断裂，在换管时发现V1=Qo／3600bil1Po=18．20m／s换热管的断口基本上分布在距上管板下1400mm左右的部位。3原因分析与相关计算管壳式换热器一般易产生管头漏、管板焊缝泄漏、换热管腐蚀、堵塞等失效形式，但该换热器投用时间较短，就出现换热管泄漏、断裂，比较罕见。换热管断裂的主要原因有：(1)换热管的制造缺陷；

6、图2(2)换热管振动与折流板之间的摩擦。折流板间的横流速度：查阅设计竣工图发现：v2=Qo／3600biZ2Po=13．84m／s(1)换热管正三角形排列，规格025mm×2．53．2计算卡门旋涡频率mm，材质10，退火状态，检验及使用符合标准要求；节径比S／d=0．032／0．025：1．28；流动角为(2)折流板为单弓形，其分布尺寸见图1，可计正三角形的排列角为30。。由图E1⋯查得Js=算缺口处的换热管最大无支承跨距为950×2=0．19。1900mm，而GB151—1999规定025的钢制换热管

7、进口处卡门旋涡频率为：最大无支承跨距为1850mm，且在备注3中说明：1=SV1／do=138．32Hz“本表列出的最大无支承跨距不考虑流体诱导振折流板间的卡门旋涡频率为：动，否则应参照附录E的准则”⋯。厶=S／do=105．18Hz3．3计算紊流抖振主频率T=S=0．032rn．Z=Ssin60。=0．0277rn进口处的紊流抖振主频率为：f1=218．68Hz折流板间的紊流抖振主频率为：=166．29Hz3．4计算声频蒸汽的定压比热与定容比热的比值Y：1．3，压缩系数Z=1。声速为：c：1000×(

8、ZyPs)：558,07m／s声频为：nc／2D=186．02Hz3．5换热管的固有频率图1取跨数n=4，折流板缺口处跨距z=1．9rfl，管为此，初步认为可能存在管束振动，故对管束振板与相邻折流板间的距离z：0．33rfl，z：=1．28rfl，动作如下判断。换热管材料的弹性模量E=2．03×10MPa[2]。3．1计算横流速度由GB151附录J【l查换热管的空管质量：m=计算各排换热管之间的总间隙bi，其中第一排1．39kg／m。换热管