一種機(jī)械密封系統(tǒng)換熱器的設(shè)計(jì)優(yōu)化

劉莉，張有華，彭敏

（中密控股股份有限公司，成都 610045）

近些年來(lái)我國(guó)對(duì)環(huán)保和安全問(wèn)題愈加重視，各行業(yè)針對(duì)環(huán)保和安全相關(guān)的法律法規(guī)要求越來(lái)越嚴(yán)。在石油化工領(lǐng)域，石油的二次加工如加氫裂化、重油渣油加氫裝置等項(xiàng)目建設(shè)增加，其介質(zhì)多數(shù)具有高溫、易爆的特性，高溫泵的機(jī)械密封及密封輔助系統(tǒng)需要高效、穩(wěn)定地工作，尤其是輔助系統(tǒng)中的換熱器，在節(jié)能、增效等方面改進(jìn)換熱器性能，提高傳熱效率、降低管阻等方面的要求也越來(lái)越高。換熱器的結(jié)構(gòu)研發(fā)也在不斷更新[1]。

在高溫?zé)嵊捅弥?，往往?huì)因循環(huán)散熱不佳、溫度高，導(dǎo)致密封端面液膜不穩(wěn)定、石墨材料易產(chǎn)生泡疤等問(wèn)題，從而導(dǎo)致機(jī)械密封承壓能力削弱、安全性降低、泄漏量增大[2]。為此，本文除了對(duì)沖洗方案為Plan 23 或Plan 53B 中的機(jī)械密封優(yōu)化改進(jìn)外，還對(duì)配套使用的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)換熱器進(jìn)行分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化。

1 兩種典型的換熱器結(jié)構(gòu)分析

在國(guó)內(nèi)石油、化工等領(lǐng)域中，最常見的用于機(jī)械密封輔助系統(tǒng)換熱器換熱管結(jié)構(gòu)為螺旋管式，但普遍存在一些缺陷：進(jìn)出口布置不合理、管道過(guò)長(zhǎng)、管阻大、循環(huán)不暢、施工困難等。例如：1.2 m2的換熱器，若采用外徑為12 mm 的鋼管[3]，需長(zhǎng)31 800 mm；若采用外徑為22 mm 的鋼管，需長(zhǎng)17 400 mm。且又因空間結(jié)構(gòu)的限制，螺旋式換熱管[4]過(guò)長(zhǎng)，盤徑過(guò)小，盤圈過(guò)多，導(dǎo)致?lián)Q熱管內(nèi)熱流體阻力較大，循環(huán)不暢[5]。下面針對(duì)兩種典型的換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1.1 換熱器型式1

如圖1 所示，熱流體通入管程（FI、FO），冷流體通入殼程（CI、CO）?！?br>