合成气换热器声振原因分析及处理

10卷第4期VOL 10 NO4神举技012年7月Jul.2012合成气换热器声振原因分析及处理高海水(中国神华煤制油化工有限京,100011摘要:确定了合成气换热器声振产生的原因,并与设计方、制造厂共同讨论确定了处理方案,在合成油品装置改造过程中组织实施。处理过程中实行严格的过程控制,保证了施工质量,实现了合成气换热器整改方案确定的目标,消除了声振现象,使设备实现正常运行关键词:合成气换热器声振原因分析处理方案过程控制中图分类号:TQ2文献标识码:B文章标号:1674-8492(2012)04-074-031概述2换热器振动产生的机理与危害合成气换热器是合成油品装置中重要设备。合管壳式换热器在运行过程中,介质在壳程横向成气换热器的主要技术参数见下表,结构如图1所冲刷管束,由于工况的变化以及流动状态的复杂性,示,由左右两个管箱、管束、壳体(含膨胀节)3部分焊换热管总会产生或大或小的振动。产生振动的振源接组成,属于管壳式换热器中的单流程折流杄式换为流体稳定流动产生的振动、流体速度的波动,通过热器。从图1的结构不难看岀,换热器的左右管箱与管道或其它连接件传播的动力机械振动等。横向流管板的连接不是常规的螺栓连接,而是釆用焊接结动是流体诱导管朿振动的主要根源,主要有漩涡脱构,说明此台设备的运行环境非常苛刻。该合成气换落、紊流抖振、弹性激振、声共振和脉动流诱发振动。热器在合成油品装置建成开车后,换热器内部发出其中,声共振是当气体横向流过平行排列的管束时了刺耳的噪音,并伴有类似换热管与壳体碰撞的响可能会产生既垂直于管子又垂直于流动方向的声驻声。声振产生的噪音大大超岀了相关标准的规定,影波,并在换热器内壁之间穿过管束来回反射。同时气响了装置的安全运行体横掠管朿时,在管子的背侧形成漩涡分离。当漩涡在分析合成气换热器产生声振原因之前,先了频率与换热器壳程声驻波频率一致时,产生耦合,使解换热器振动产生的危害和机理。流动介质所具有的动能转化为声压波,从而产生强合成气换热器的主要技术参数表烈的声学共振,引起换热器振动和强烈的噪音。声共壳程管程壳程管程振只发生在壳程介质流体是气体的情况设计压力在换热器运行过程中,随着介质的流动,其内部3.5工作介质循环气合成气的传热元件总会产生一些微小的振动,这并不会导致试验压力焊接接头系数传热元件的损坏。只有当介质流动诱发振动的频率与传热元件的固有频率一致或相当接近时,传热元件的170220容器类别振幅激增,才会导致破坏。通常,在传热元件中,换热工作温度换热面积472管是挠性最大的部件,对振动也最敏感。因此,大多数(℃)66.7/150120/200振动破坏都是换热器管束的机械损坏。在实际工程中有5种常见的形式:①撞击破坏。②折流板损伤。③接头泄漏。④疲劳失效。⑤冶金失效。3合成气换热器声振原因分析由上述换中国煤化工危害分析可图1合成气换热器结构示意图知,合成气换CNMHG描述的现象高海水:合成气换热器声振原因分析及处理基本相同。为了合成油品装置安全运行,对合成气换的原因,结合合成油品装置区设备布置情况、合成气热器运行状态进行了硏究,结合合成气换热器的结换热器结构情况,研究制定出消除声振的措施为:在构型式和技术参数,发现存在两种问题壳程膨胀节处増加内衬筒,在折流圈上增加折流杆。3.1膨胀节内护筒开口方向与壳体循环气流向相对为此,先把膨胀节组件与壳体之间(膨胀节组件左如图2所示,合成气换热器的壳体由筒体、膨胀侧)约835mm的壳体割下并移开(图2中用双点划线节、2个短节以及短节上的进口、岀口组成,为固定管标出的部分),使管束呈裸露状态。同时将膨胀节组板式结构,运行中由于管壁与壳壁温度不同,而两者件右侧按图示位置与壳体切割分离(图2中用双点线膨胀不同,必然产生热应力,从而对换热管产生压划线标出的切割线)。在将壳体切割移开并将膨胀节弯和拉脱的破坏,为了减小(或消除)这种应力破坏,组件与壳体割开左移后,看到换热器膨胀节组件内护换热器的壳体采用了膨胀节结构。但是从图2中心筒的开口方向与壳体进气气体流向相对(与设计图纸线上部所示和实际的运行中发现,壳体的进气口气致),但膨胀节的安装方向不符合GB16749-1998体流向与膨胀节内护筒的开口相对,在设备工作时《压力容器波形膨胀节》的规定。折流圈间距过大,折造成壳体循环气对膨胀节的冲击,膨胀节处反射的流杆刚性不足,现场单手指按压换热管就产生明显气流与壳体进口后续进入的气体相互作用,形成了的弹性变形。与确认的声振原因基本一致。声共振的条件,极易产生声响和振动。4.1管束加固将膨胀节组件向左拉至壳体清除的位置,使膨胀节组件原来包裹的管束裸露出来。在管束先后裸露部分所呈现的折流杆圈组件上,从上、下、左、右4个位置最大限度的组焊φ6.5m折流杆,加强对换热管的约束,增加管束的刚性42组焊内衬筒图2壳体组件与循环气流向图用δ=2mm,L=645mm的不锈钢板(与壳体材质3.2折流圈间距过大、折流杆刚性不足相同)卷制成内衬筒,组焊在膨胀节组件上(图3中心由图3所示合成气换热器的管束规格为φ1342ⅹ线上部放大图所示位置)。内衬筒右端与膨胀节组焊,600m,采用折流杆型式支撑。这种支撑是用折流杆左端为自由端,开口方向与壳体进气气体流向一致。圈组件代替传统折流板支承换热管,由4个折流杆5施工过程中的质量控制圈按上、下、左、右组成一组,在组内4个折流杆圈的彼此相位差为90°,实现对换热管的4个方向的支(1)由于该设备曾经运行过,在工作温度200℃、承。两折流圈的间距为350~370mm,4个折流杆圈之间工作压力3.5MPa和工作介质的作用下,焊缝和壳体距离为1400~148mm,选用的折流杄规格为d65mm。可能会出现渗氢。为了消除渗氢对后续焊接质量的由于折流圈间距过大,折流杆刚性不足,使管束的整影响,必须对壳体进行消氢处理。体刚性降低,工作时在管程流体和壳程流体作用下,2)要对焊接过程进行质量控制,严格按焊接工容易产生声响和振动艺要求査验焊接材料,确保焊材选用合理、质量合格,并保障整个焊接过程处于受控状态,焊接质量合格。样目(3)对设备的整改部位在施工过程中做PT、UT无损检测进行质量控制6结束语图3折流杆型式支撑结构图通过合成气换热器声振产生原因的分析以及提出和实施有针对性的处理方案,可以得到如下结论。4声振动消除措施(1)合成中国煤化工原因是由设计针对上述可能造成合成气换热器结构产生振动者的失误造团HCNMHG题最好是在事76神举技第4期前预防,而不是待振动岀现后再去整改。这就要求点要由施工方、合成油品装置改造项目组、使用方和设计者在设计过程中充分考虑各种因素,只有这监理工程师共同确认,确保施工质量,为整改后设备样才能使设计的产品更加完善,操作使用更加安全的安全运行打下基础。可靠。(2)换热器振动问题的处理措施要有针对性。可参考文献尝试采取调整开停工程序、调整壳程介质流体入口[1B151-199,管壳式换热器[s速度、在介质流体入口前增设缓冲板或导流筒等方2]张颖,流体诱发换热器管束振动机理与防振[J].化工装备技术2008(2).法进行处理。合成气换热器声振问题的处理方案中[3]符兴承管壳式换热器管束振动分析与防振措施[J.化学工业与壳体主焊缝的焊后检验无法采用RT检验,达不到原工程技术,2003(3)设计要求,对设备安全运行留下了隐患。因此,要在[4]黄小平准椭圆截面折流杆式换热器及管束制造工艺[J石油化充分论证的基础上谨慎采用。工设备技术,2003(3)(3)对换热器振动问题的处理。当确定采取对壳体等主要受压元件进行整改时,处理方案实施过程作者简介:高海水(1956-),高级工程师,国家注册没备监理的质量控制至关重要。一定要有懂专业、责任心强的师,中国压力容器学会制造委员会委员,现供职于中国神华煤制油化工有限公司,主要从事石油化工、煤制油化工设备制造质晕临检工作监理工程师全过程实施监控,对施工过程中的关键Analysis and Solution to Acoustic Vibration ofSyngas Heat ExchangerGAO HaishuiChina Shenhua Coal to Liquid and Chemical Co., Beiing, 100011, China)Abstract: The cause of acoustic vibration of syngas heat exchanger is figured out, and the solution of which is discussed and developed underthe joint efforts with the designer and manufacturer and implemented in revamping synthetic oil product unit. The rigorous process control isapplied so as to ensure construction quality and reach target for revamping syngas heat exchanger, furthermore, the acoustic vibration isKey words Syngas heat exchanger; Acoustic vibration: Cause analysis, solutions; Process control(收稿日期:2012-01-09贵任编辑:杨静(上接第63页)Cause analysis and Test study on Lower Rewhat SteamTemperaturefor a 1000MW Tower Type boilerLUO Shaohui LI ChunhongShenhua Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co. Ltd., Ninghai 315612, ChinaAbstract: Find out the reason by experiment directing against the problem of lower reheat steam temperature existing on a 1000MW toweroiler, and through taking action of combustion adjustment and soot-blowing optimization, the reheat steam temperature greatly increased. Theonomic effect is obvious, and other similar boiler can reference from this experience.Key words: 1000MW: Ultra supercritical; Tower type boiler; Reheat steam temperature(收稿中国煤化工编辑:马小军)CNMHG