一種機械密封系統換熱器的設計優化

劉莉，張有華，彭敏

（中密控股股份有限公司，成都 610045）

近些年來我國對環保和安全問題愈加重視，各行業針對環保和安全相關的法律法規要求越來越嚴。在石油化工領域，石油的二次加工如加氫裂化、重油渣油加氫裝置等項目建設增加，其介質多數具有高溫、易爆的特性，高溫泵的機械密封及密封輔助系統需要高效、穩定地工作，尤其是輔助系統中的換熱器，在節能、增效等方面改進換熱器性能，提高傳熱效率、降低管阻等方面的要求也越來越高。換熱器的結構研發也在不斷更新[1]。

在高溫熱油泵中，往往會因循環散熱不佳、溫度高，導致密封端面液膜不穩定、石墨材料易產生泡疤等問題，從而導致機械密封承壓能力削弱、安全性降低、泄漏量增大[2]。為此，本文除了對沖洗方案為Plan 23 或Plan 53B 中的機械密封優化改進外，還對配套使用的機械密封輔助系統換熱器進行分析及設計優化。

1 兩種典型的換熱器結構分析

在國內石油、化工等領域中，最常見的用于機械密封輔助系統換熱器換熱管結構為螺旋管式，但普遍存在一些缺陷：進出口布置不合理、管道過長、管阻大、循環不暢、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31 800 mm；若采用外徑為22 mm 的鋼管，需長17 400 mm。且又因空間結構的限制，螺旋式換熱管[4]過長，盤徑過小，盤圈過多，導致換熱管內熱流體阻力較大，循環不暢[5]。下面針對兩種典型的換熱器結構進行分析。

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）。……