Расчёт теплообменника с плавующей головкой

 

Кожухотрубчатые теплообменники состоят   из цилиндрического кожуха и помещенного в нем пучка труб, поэтому,  несмотря  на конструктивное    разнообразие,    монтаж таких теплообменников  зависит от  их  массы,  размеров  и   пространственного расположения.

Масса и размеры  выпускаемых в настоящее время кожухотрубных теплообменников позволяют транспортировать их к месту монтажа в собранном полностью на заводе-изготовителе виде. Для транспортирования используют железнодорожные платформы, трейлеры, автомашины, сани и др.

Теплообменники  устанавливают горизонтально или вертикально на различных отметках в соответствии с проектом. Опорной конструкцией для них служат: фундаменты в виде двух бетонных или железобетонных столбов с анкерными болтами (при низком горизонтальном расположении) и балки высотных   металлоконструкций   (при   вертикальном     расположении и горизонтальном расположении  на  больших высотах).

Для установки теплообменника на уже существующий фундамент расстояние между опорами изменяют в небольших пределах. Между корпусом и опорами аппарата помещают подкладки, из  листовой   стали   предотвращающие вмятины   на   корпусе.

В  подавляющем  большинстве  случаев    теплообменники   устанавливают в проектное положение с помощью самоходных кранов. Если в конкретных условиях подъема грузоподъемность кранов недостаточна, практикуется установка теплообменников с помощью двух кранов, работающих строго согласованно.

Теплообменники, размещенные в  два яруса и  больше, целесообразно  поднимать крупными блоками из нескольких аппаратов после их взаимной трубопроводной обвязки, если  это позволяют подъемные средства. Для стыковки однотипных теплообменников  и  унификации их трубопроводной  обвязки строго выдерживают  при  изготовлении установочные размеры штуцеров на корпусе  и на распределительной камере. При подъеме блок обвязанных теплообменников заключают в решетчатый  жесткий контейнер, за который и производят строповку.

     К трубопроводной обвязке приступают после окончательной проверки положения корпуса и закрепления болтов, соединяющих его опоры или лапы с постаментом. Положение теплообменника выверяют нивелиром или уровнем, подкладывая, если это необходимо, под опорные плоскости стальные планки.

      При горизонтальном расположении теплообменников температурные деформации корпуса между опорами, могут достигать нескольких миллиметров, поэтому одна из опор должна быть подвижной.                      Неподвижную опору, устанавливают со стороны неподвижной трубной решетки, закрепляют намертво; гайки болтов подвижной опоры, имеющей овальные вырезы, не затягивают на 1-1,5 мм, но фиксируют контргайками. Зазор между болтами и овальными вырезами  располагается в сторону возможного удлинения теплообменника. Поверхности скольжения защищают так, чтобы исключить защемление.

     Монтируемые теплообменники опрессовывают на пробное давление на заводе-изготовителе, поэтому на монтажной площадке их раздельно не опрессовывают, ограничиваясь проверкой общей системы теплообмена вместе с трубопроводной обвязкой после завершения монтажных работ. В тех случаях, когда отсутствует акт заводского испытания или же аппарат продолжительное время находился на складе или монтажной площадке, перед монтажом теплообменник подвергают ревизии и, если в этом есть необходимость, ремонту.

     Способы выявления дефектов и их устранения зависят от конструктивного выполнения нового и бывшего в эксплуатации теплообменника.

Ремонт производят в следующем порядке:

     1) Промывка теплообменников.

Из трубного и межтрубного пространства удаляют  содержимое через штуцера и спускные муфты. Далее в течении времени, определяемого                 физико-химическими свойствами среды, их промывают водой, затем пропаривают. На нефтеперерабатывающих установках промывку теплообменников производят смесью горячей воды и керосина.

     2) Разборка.

После промывки теплообменника надежно отсоединяют  от коммуникации глухими заглушками и преступают к ее разборке . Для  разборке днищ иногда приходится демонтировать  часть трубопроводной обвязки. Масса крышек жестких кожухотрубных теплообменников значительна, поэтому для их съема и последующей установки пользуются кранами, стационарными подъемными устройствами.

     3) Выявление и устранение дефектов.

Фактическую толщину стенки днищ и секционных перегородок в них измеряют путем  высверливания отверстий, а также с помощью ультразвуковых толщиномеров. Качество приварки секционных перегородок в днищах проверяют заливом воды в каждую из секций в отдельности.

Дефектные трубы  заглушают металлическими заглушками. Число заглушенных труб не должно превышать 10% от общего труб в пучке, приходящихся на один поток, иначе значительно вырастит гидравлическое сопротивление и уменьшится поверхность теплообмена.

 

 

 

     Сроки и содержание ревизии и ремонтов определяют исходя из конкретных эксплуатационных условий. Необходимость в досрочном ремонте обуславливается резким ухудшением теплообмена (в соответствии с технологической картой), а также смешением обменивающихся теплом сред. В первом случае возможно загрязнение внутренних или внешних поверхностей (или и тех, и других) труб, во втором-разрыв одной или нескольких труб или же нарушение плотности в местах соединения труб с трубными решетками. Сквозной износ самих трубных решеток практически исключается из-за их большой толщины. Нарушение плотности корпуса аппарата и его соединений легко обнаружить визуально по появлению течи. В этих случаях следует немедленно отключить аппарата от действующей системы, закрыв задвижки и вентили.

     При тщательном соблюдении правил эксплуатации обеспечивается длительная работоспособность кожухотрубного теплообменника и имеется возможность предотвратить его поломку.

     Корпус кожухотрубного теплообменника подвергается механическому и коррозионному износу и постепенно теряет надежность, что приводит не только к нарушению его прочности, но опасно еще и тем, что продукты коррозии могут испортить содержащийся в теплообменнике продукт или загрязнить и закупорить его трубки. Поэтому необходим систематический надзор и уход за ним как в процессе эксплуатации, так и при ремонте.

     Безопасность работы зависит от пожаро-взрывоопасных и токсичных свойств теплоносителей и теплопотребителей, от их фазового состояния, физико-химических свойств, от их агрегатного действия на материал теплообменника. По межтрубному пространству теплообменников, малодоступному для осмотра и очистки, направляют наименее агрессивные и загрязненные продукты. В трубный пучок, который можно относительно легко вынуть из аппарата и почистить направляют более грязный и агрессивные продукты.

     Одним из важных условий безопасности эксплуатации теплообменников является их полная герметичность. С этой целью после ремонта и сборки теплообменников проверяется плотность развальцовки труб, после чего теплообменники подвергают гидравлическому испытанию.

     Одна из опасностей, связанных с обслуживанием теплообменников, состоит в образовании накипи на стенках трубного пучка. Ввиду плохой теплопроводности накипи в местах ее отложения происходит перегрев металла, что вызывает искривление и разрыв отдельных трубок теплообменника.

     Во время работы теплообменников необходимо контролировать температуру и давление циркулирующих в них продуктов и теплоносителей. Повышение давления в теплообменнике может произойти при неполном открытии задвижек на выходе продукта или при нарушении порядка его включения и выключения.

     Правила безопасной работы требуют, чтобы в теплообменниках в начале подавался холодный продукт, а уже потом горячая жидкость или пар.

     Большое значение имеет правильный выбор направления движения потоков. Наиболее рациональным является такой способ, когда холодные и горячие продукты движутся противотоком.

     Аппараты, работающие под давлением, должны быть оснащены приборами для измерения давления, температуры, расхода, указателями уровня и предохранительными клапанами. Аппараты, содержащие токсичные и взрывоопасные среды оснащаются обратными клапанами.

     Монтаж аппарата производиться в соответствии с проектом производства работ, разработанным специализированной проектной организацией. Приварка площадок для обслуживания и других элементов к аппарату из легированных сталей прошедшим термообработку, допускается только специально предусмотренным для них накладкам и планкам. Горизонтальные аппараты следует устанавливать с уклоном 0,002-0,003 в сторону штуцера, расположенного в нижней части корпуса. Выверка оборудования на монтаже должна производиться согласно указаниям, приведённым в документации предприятия-изготовителя и рабочим чертежам. Аппарат может устанавливаться как на бетонном фундаменте, так и на металлоконструкциях, при этом должна быть обеспечена возможность свободного скольжения подвижной опоры при температурных расширениях и сжатия аппарата.         

       При установке на фундамент  горизонтальных аппаратов с седловыми  опорами выполняют следующие  требования:

- выверить  аппарат в опорах, которых предусмотрены  резьбовые втулки, с помощью регулировочных винтов;

- смазать графитом или консистентной смазкой резьбовую часть регулировочных винтов перед бетонной подливкой;

- установка аппарата  на фундамент должна осуществляться при минимальном выпуске регулировочных винтов;

- подливая бетон, следить,  чтобы он не доходил до поверхности  скольжения опоры по подкладному  листу; передвижение подкладного  листа относитель-

   но фундамента  недопустимо;

- после выверки аппарата на фундаментах и затвердения бетонной подливки

  удалить регулировочные  винты, а также болты, крепящие  подкладной лист 

  к опоре на время установки аппарата на фундамент;

- фундаментные  болты в подвижной опоре расположить  так, чтобы обеспечить свободное перемещение аппарата при температурных удлинениях;

- после установки аппарата  на фундамент приварить шайбы  фундаментных болтов неподвижных  опор к опорным плитам.

     Подготовка аппарата к эксплуатации  должна состоять из следующих  работ:

- проверка правильности установки прокладок, наличие полного комплекта шпилек в отверстиях фланцевых соединений и вхождения выступа (шипа) фланцев во впадину (паз) ответного фланца;

- присоединение  фланцев трубопроводов к фланцам аппарата;

- установка контрольно-измерительной и предохранительной арматуры;

- проверка  и затяжка крепёжных изделий  фланцевых соединений, в том числе  находящихся внутри аппарата;

- испытание аппарата  на месте монтажа перед пуском  в эксплуатацию;

- проведение технического  осведетельствания.

     Перед сборкой фланцевых соединений проверить визуально качество поверхности фланца: риски, забоины и др. дефекты не допускаются. Проверить размеры и состояние прокладки, и соответствие её размерам привалочных поверхностей стыкуемых фланцев. Паронитовые прокладки перед установкой натереть с обеих сторон сухим графитом. Перед затяжкой шпилек убедиться в правильности установки прокладки, в наличии полного комплекта шпилек в отверстиях фланцев. Качество шпилек, гаек и шайб: резьба должна быть чистой, без задиров, заусенцев, царапин и срывов, а поверхность ненарезанной части шпилек – гладкой. Гайка, надетая на резьбу шпильки, не должна иметь слабины и должна навертываться на всю резьбу вручную с небольшим усилием. Шпильки предназначены для работы при температуре свыше 300°С, должны быть прографичены. Завертывание гаек при сборке фланцевых соединений производить стандартными ключами с контролем усилия затяжки. Запрещается подтяжка шпилек во время работы и под нагрузкой во время проведения гидроиспытаний. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     1.4 Охрана труда и окружающей среды

 

     К обслуживанию и  ремонту технологического оборудования  на установке производства серы  и в целом на предприятии  ОАО «Сибнефть – ОНПЗ» допускаются  лица не моложе 18 лет, прошедшие  инструктаж, обучение, сдавшие экзамен к самостоятельной работе и не имеющие медицинских противопоказаний. При допуске к работе, для защиты всех работающих цеха от вредных воздействий производства предусмотрено бесплатное обеспечение средствами индивидуальной защиты.

Выдача спецодежды:

1 раза в год - костюм х/б;

        1 раз в год  - ботинки кожаные (сапоги кирзовые);

        1 раз в 2 года - куртка, брюки ватные, валенки.

Также ежемесячно предусмотрена выдача: рукавиц комбинированных, мыло (400 г), смывающих и обезвреживающих средств.  

     Для защиты органов  дыхания в цехе применяются  фильтрующие противогазы с коробкой  марки БКФ (коробка защитного  цвета с белой вертикальной  полосой, свидетельствующей о  наличие аэрозольного фильтра  для защиты от пыли, дыма, тумана). При работе с сыпучими материалами, от пыли служит респиратор.

     Для защиты органов  слуха применяются противошумные  наушники, вкладыши, беруши.

     Для защиты головы  применяются защитные каски. При  работе с кислотами, щелочами  применяются защитные очки, защитные маски, резиновые сапоги, перчатки, фартук.