合成氣換熱器聲振原因分析及處理

10卷第4期VOL 10 NO4神舉技012年7月Jul.2012合成氣換熱器聲振原因分析及處理高海水(中國神華煤制油化工有限京,100011摘要:確定了合成氣換熱器聲振產(chǎn)生的原因,并與設計方、制造廠(chǎng)共同討論確定了處理方案,在合成油品裝置改造過(guò)程中組織實(shí)施。處理過(guò)程中實(shí)行嚴格的過(guò)程控制,保證了施工質(zhì)量,實(shí)現了合成氣換熱器整改方案確定的目標,消除了聲振現象,使設備實(shí)現正常運行關(guān)鍵詞:合成氣換熱器聲振原因分析處理方案過(guò)程控制中圖分類(lèi)號:TQ2文獻標識碼:B文章標號:1674-8492(2012)04-074-031概述2換熱器振動(dòng)產(chǎn)生的機理與危害合成氣換熱器是合成油品裝置中重要設備。合管殼式換熱器在運行過(guò)程中,介質(zhì)在殼程橫向成氣換熱器的主要技術(shù)參數見(jiàn)下表,結構如圖1所沖刷管束,由于工況的變化以及流動(dòng)狀態(tài)的復雜性,示,由左右兩個(gè)管箱、管束、殼體(含膨脹節)3部分焊換熱管總會(huì )產(chǎn)生或大或小的振動(dòng)。產(chǎn)生振動(dòng)的振源接組成,屬于管殼式換熱器中的單流程折流杄式換為流體穩定流動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)、流體速度的波動(dòng),通過(guò)熱器。從圖1的結構不難看岀,換熱器的左右管箱與管道或其它連接件傳播的動(dòng)力機械振動(dòng)等。橫向流管板的連接不是常規的螺栓連接,而是釆用焊接結動(dòng)是流體誘導管朿振動(dòng)的主要根源,主要有漩渦脫構,說(shuō)明此臺設備的運行環(huán)境非?？量?。該合成氣換落、紊流抖振、彈性激振、聲共振和脈動(dòng)流誘發(fā)振動(dòng)。熱器在合成油品裝置建成開(kāi)車(chē)后,換熱器內部發(fā)出其中,聲共振是當氣體橫向流過(guò)平行排列的管束時(shí)了刺耳的噪音,并伴有類(lèi)似換熱管與殼體碰撞的響可能會(huì )產(chǎn)生既垂直于管子又垂直于流動(dòng)方向的聲駐聲。聲振產(chǎn)生的噪音大大超岀了相關(guān)標準的規定,影波,并在換熱器內壁之間穿過(guò)管束來(lái)回反射。同時(shí)氣響了裝置的安全運行體橫掠管朿時(shí),在管子的背側形成漩渦分離。當漩渦在分析合成氣換熱器產(chǎn)生聲振原因之前,先了頻率與換熱器殼程聲駐波頻率一致時(shí),產(chǎn)生耦合,使解換熱器振動(dòng)產(chǎn)生的危害和機理。流動(dòng)介質(zhì)所具有的動(dòng)能轉化為聲壓波,從而產(chǎn)生強合成氣換熱器的主要技術(shù)參數表烈的聲學(xué)共振,引起換熱器振動(dòng)和強烈的噪音。聲共殼程管程殼程管程振只發(fā)生在殼程介質(zhì)流體是氣體的情況設計壓力在換熱器運行過(guò)程中,隨著(zhù)介質(zhì)的流動(dòng),其內部3.5工作介質(zhì)循環(huán)氣合成氣的傳熱元件總會(huì )產(chǎn)生一些微小的振動(dòng),這并不會(huì )導致試驗壓力焊接接頭系數傳熱元件的損壞。只有當介質(zhì)流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)的頻率與傳熱元件的固有頻率一致或相當接近時(shí),傳熱元件的170220容器類(lèi)別振幅激增,才會(huì )導致破壞。通常,在傳熱元件中,換熱工作溫度換熱面積472管是撓性最大的部件,對振動(dòng)也最敏感。因此,大多數(℃)66.7/150120/200振動(dòng)破壞都是換熱器管束的機械損壞。在實(shí)際工程中有5種常見(jiàn)的形式:①撞擊破壞。②折流板損傷。③接頭泄漏。④疲勞失效。⑤冶金失效。3合成氣換熱器聲振原因分析由上述換中國煤化工危害分析可圖1合成氣換熱器結構示意圖知,合成氣換CNMHG描述的現象高海水:合成氣換熱器聲振原因分析及處理基本相同。為了合成油品裝置安全運行,對合成氣換的原因,結合合成油品裝置區設備布置情況、合成氣熱器運行狀態(tài)進(jìn)行了硏究,結合合成氣換熱器的結換熱器結構情況,研究制定出消除聲振的措施為:在構型式和技術(shù)參數,發(fā)現存在兩種問(wèn)題殼程膨脹節處増加內襯筒,在折流圈上增加折流桿。3.1膨脹節內護筒開(kāi)口方向與殼體循環(huán)氣流向相對為此,先把膨脹節組件與殼體之間(膨脹節組件左如圖2所示,合成氣換熱器的殼體由筒體、膨脹側)約835mm的殼體割下并移開(kāi)(圖2中用雙點(diǎn)劃線(xiàn)節、2個(gè)短節以及短節上的進(jìn)口、岀口組成,為固定管標出的部分),使管束呈裸露狀態(tài)。同時(shí)將膨脹節組板式結構,運行中由于管壁與殼壁溫度不同,而兩者件右側按圖示位置與殼體切割分離(圖2中用雙點(diǎn)線(xiàn)膨脹不同,必然產(chǎn)生熱應力,從而對換熱管產(chǎn)生壓劃線(xiàn)標出的切割線(xiàn))。在將殼體切割移開(kāi)并將膨脹節彎和拉脫的破壞,為了減小(或消除)這種應力破壞,組件與殼體割開(kāi)左移后,看到換熱器膨脹節組件內護換熱器的殼體采用了膨脹節結構。但是從圖2中心筒的開(kāi)口方向與殼體進(jìn)氣氣體流向相對(與設計圖紙線(xiàn)上部所示和實(shí)際的運行中發(fā)現,殼體的進(jìn)氣口氣致),但膨脹節的安裝方向不符合GB16749-1998體流向與膨脹節內護筒的開(kāi)口相對,在設備工作時(shí)《壓力容器波形膨脹節》的規定。折流圈間距過(guò)大,折造成殼體循環(huán)氣對膨脹節的沖擊,膨脹節處反射的流桿剛性不足,現場(chǎng)單手指按壓換熱管就產(chǎn)生明顯氣流與殼體進(jìn)口后續進(jìn)入的氣體相互作用,形成了的彈性變形。與確認的聲振原因基本一致。聲共振的條件,極易產(chǎn)生聲響和振動(dòng)。4.1管束加固將膨脹節組件向左拉至殼體清除的位置,使膨脹節組件原來(lái)包裹的管束裸露出來(lái)。在管束先后裸露部分所呈現的折流桿圈組件上,從上、下、左、右4個(gè)位置最大限度的組焊φ6.5m折流桿,加強對換熱管的約束,增加管束的剛性42組焊內襯筒圖2殼體組件與循環(huán)氣流向圖用δ=2mm,L=645mm的不銹鋼板(與殼體材質(zhì)3.2折流圈間距過(guò)大、折流桿剛性不足相同)卷制成內襯筒,組焊在膨脹節組件上(圖3中心由圖3所示合成氣換熱器的管束規格為φ1342ⅹ線(xiàn)上部放大圖所示位置)。內襯筒右端與膨脹節組焊,600m,采用折流桿型式支撐。這種支撐是用折流桿左端為自由端,開(kāi)口方向與殼體進(jìn)氣氣體流向一致。圈組件代替傳統折流板支承換熱管,由4個(gè)折流桿5施工過(guò)程中的質(zhì)量控制圈按上、下、左、右組成一組,在組內4個(gè)折流桿圈的彼此相位差為90°,實(shí)現對換熱管的4個(gè)方向的支(1)由于該設備曾經(jīng)運行過(guò),在工作溫度200℃、承。兩折流圈的間距為350~370mm,4個(gè)折流桿圈之間工作壓力3.5MPa和工作介質(zhì)的作用下,焊縫和殼體距離為1400~148mm,選用的折流杄規格為d65mm?？赡軙?huì )出現滲氫。為了消除滲氫對后續焊接質(zhì)量的由于折流圈間距過(guò)大,折流桿剛性不足,使管束的整影響,必須對殼體進(jìn)行消氫處理。體剛性降低,工作時(shí)在管程流體和殼程流體作用下,2)要對焊接過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制,嚴格按焊接工容易產(chǎn)生聲響和振動(dòng)藝要求査驗焊接材料,確保焊材選用合理、質(zhì)量合格,并保障整個(gè)焊接過(guò)程處于受控狀態(tài),焊接質(zhì)量合格。樣目(3)對設備的整改部位在施工過(guò)程中做PT、UT無(wú)損檢測進(jìn)行質(zhì)量控制6結束語(yǔ)圖3折流桿型式支撐結構圖通過(guò)合成氣換熱器聲振產(chǎn)生原因的分析以及提出和實(shí)施有針對性的處理方案,可以得到如下結論。4聲振動(dòng)消除措施(1)合成中國煤化工原因是由設計針對上述可能造成合成氣換熱器結構產(chǎn)生振動(dòng)者的失誤造團HCNMHG題最好是在事76神舉技第4期前預防,而不是待振動(dòng)岀現后再去整改。這就要求點(diǎn)要由施工方、合成油品裝置改造項目組、使用方和設計者在設計過(guò)程中充分考慮各種因素,只有這監理工程師共同確認,確保施工質(zhì)量,為整改后設備樣才能使設計的產(chǎn)品更加完善,操作使用更加安全的安全運行打下基礎?？煽?。(2)換熱器振動(dòng)問(wèn)題的處理措施要有針對性?？蓞⒖嘉墨I嘗試采取調整開(kāi)停工程序、調整殼程介質(zhì)流體入口[1B151-199,管殼式換熱器[s速度、在介質(zhì)流體入口前增設緩沖板或導流筒等方2]張穎,流體誘發(fā)換熱器管束振動(dòng)機理與防振[J].化工裝備技術(shù)2008(2).法進(jìn)行處理。合成氣換熱器聲振問(wèn)題的處理方案中[3]符興承管殼式換熱器管束振動(dòng)分析與防振措施[J.化學(xué)工業(yè)與殼體主焊縫的焊后檢驗無(wú)法采用RT檢驗,達不到原工程技術(shù),2003(3)設計要求,對設備安全運行留下了隱患。因此,要在[4]黃小平準橢圓截面折流桿式換熱器及管束制造工藝[J石油化充分論證的基礎上謹慎采用。工設備技術(shù),2003(3)(3)對換熱器振動(dòng)問(wèn)題的處理。當確定采取對殼體等主要受壓元件進(jìn)行整改時(shí),處理方案實(shí)施過(guò)程作者簡(jiǎn)介:高海水(1956-),高級工程師,國家注冊沒(méi)備監理的質(zhì)量控制至關(guān)重要。一定要有懂專(zhuān)業(yè)、責任心強的師,中國壓力容器學(xué)會(huì )制造委員會(huì )委員,現供職于中國神華煤制油化工有限公司,主要從事石油化工、煤制油化工設備制造質(zhì)暈臨檢工作監理工程師全過(guò)程實(shí)施監控,對施工過(guò)程中的關(guān)鍵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貴任編輯:楊靜(上接第63頁(yè))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(收稿中國煤化工編輯:馬小軍)CNMHG