哈雷釬焊板式換熱器
專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
新聞動態

甲烷化氣換熱器改造設計及參數優化

點擊:1268 日期:[ 2014-04-26 21:53:40 ]
                       甲烷化氣換熱器改造設計及參數優化              陸博福 中國一重(集團)有限責任公司 齊齊哈爾 161042                   陸 平 東方市政建設開發集團公司 佳木斯 154003     摘要:本文闡述在換熱設備改造設計中選擇殼體結構的變徑錐體型式和參數調整方案。通過評估、調整設備結構參數,使新設計的設備既滿足新設計標準的要求,同時又滿足裝置的使用條件。     關鍵詞:換熱器 改造設計 新標準 參數選擇     甲烷化氣換熱器是某化肥生產裝置的主要設備。由于運行多年后,換熱管出現嚴重泄漏,堵塞泄漏換熱管又使換熱效率嚴重下降,造成裝置產量下降。為了保證生產裝置能夠正常、穩定地運行,決定重新設計制造一臺甲烷化氣換熱器,更換不能正常運行的老設備。新設備投入使用后,使用效果良好,各項性能達到工藝要求,實現了安全、穩定運行的目標。     1 改造設計原則     (1)按照提高后的設計壓力和設計溫度設計。         (2)換熱器的其它工藝條件不變。     (3)不增加設備基礎的載荷。     (4)保持設備結構、安裝、定位尺寸不變;保證與原外部設備、基礎、管道的連接尺寸不變。     (5)符合現行國家及行業標準及安全監察規范。     (6)采用國內現行標準中的材料。     2 設計條件     甲烷化氣換熱器改造設計條件見表1。     3 設計標準     原設備是1977年設計和制造的,距今已有30多年。新設計的甲烷化氣換熱器應滿足最新的壓力容器及換熱器設計標準,采用符合這些標準的新材料。                     4 材料的選用     由于管程為氫腐蝕環境工況,因此,根據氫分壓及設計溫度,查耐爾森曲線確定與管程介質接觸的材料均采用Cr-Mo鋼,以滿足工藝條件的要求。殼程材料采用碳鋼。確定的換熱器主要材料為:     換熱管: 15CrMo     管板: 15CrMo III     管箱法蘭: 15CrMo III     管箱封頭: 15CrMoR     殼程筒體: 16MnR     5 設備結構及規格     為保證新設備順利安裝到原基礎上,設備的重量不能增加太多。這意味著設備的管程、殼程筒體的厚度應盡可能保持原名義厚度。同時,還應保證新設備與基礎及管線的連接尺寸和定位尺寸不變。     6 殼程筒體厚度計算     6·1 殼程直筒體     6·1·1 DN 1000筒體     筒體厚度按式(1)計算:                    δn=δ+C1+C2=6·66+0+3=9·66 mm     式中, [6]為16MnR材質的許用應力,取151·2MPa; Ps為殼程設計壓力,取1·7MPa;δ為計算厚度, mm; C1、C2分別為厚度附加量,取C1=0mm, C2=3mm。     根據GB 151-1999表8及原設備規格,名義厚度最終取值為12mm,與原設計相同。     6·1·2 DN1200筒體     用上式計算得出:     δn=δ+C1+C2=8+0+3=11 mm     取名義厚度值為16mm,與原設計相同。     6·2 原設計殼程錐體驗算     驗算原錐體結構兩端折邊變徑錐體設計。改造前,甲烷化氣換熱器變徑錐體部分內徑及厚度尺寸見圖1。                    6·2·1 大端過渡段厚度     大端過渡段厚度按式(2)計算:                    6·2·2 大端與過渡段相接處的錐殼厚度     大端與過渡段相接處的錐殼厚度按式(3)計算:                    式中, Di=1200 mm;錐半角α=40°(α按原始數據計算)。     根據GB 150-1998大端應采用帶折邊結構,且折邊半徑為:     r=10%×Di=0·1×1200=120 mm但實際的r=100 mm,不符合標準的要求。r/Di=100/1200=0·083     無法查到需要的K和f系數值,說明原設計是不合理的。     6·2·3 小端厚度     小端厚度按式(4)計算:                     查圖7-14,取Q=2·5。     原設計的錐殼大端折邊半徑小于標準GB150-1998的規定,結構不合理,必須修改。設計厚度為:     δn=δ+C1+C2=16·64+0+2=18·64 mm     結果大于原始設計中的名義厚度16mm,不符合要求,必須修改。     6·3 殼程錐體改造設計     從以上驗算和分析可以看出,原設計的錐體結構不合理,必須按新的標準進行結構修改。同時為保持新設備的殼體名義厚度與原設計中的名義厚度一致,需要對原設計結構進行調整。根據對錐體計算厚度和應力分析,對原變徑段折邊錐體進行修改,并符合GB 150-1998的規定,從而保證與原設計厚度一致,以便不增加設備重量和原基礎載荷。     6·3·1 改造措施     (1)將原小端過渡段轉角半徑r由70mm減小為50mm。     (2)將大端過渡段轉角半徑r由100mm增大為120mm。     (3)將錐殼半頂角由原來的40°減小為35°。     (4)對錐殼的拼接焊縫進行100%的射線探傷,按GB/T 4730-2005的II級檢驗合格,即調整為Φ=1。     6·3·2 錐體厚度     根據以上改造措施調整數據后,重新計算錐體殼體厚度。                      根據以上(1) ~ (3)條對錐體各部分的計算,取其中最大計算厚度來確定錐體的設計厚度和名義厚度,設計厚度為:     δn=δ+C1+C2=13+0+2=15 mm     實際取值為16mm,與原設計圖紙中的名義厚度一致。     6·3·3 小端與過渡段連接筒體長度     小端與過渡段連接筒體長度L按式(8)計算:                      實際取值L=200 mm。     改造后甲烷化氣換熱器變徑錐體部分見圖2。                    7 管箱封頭厚度                    8 設備法蘭選用及措施     為使設備法蘭選用符合新標準的要求,同時還應保證與原結構尺寸相符。     按《長頸對焊法蘭》JB 4703-2000,選擇DN1000, PN2·5長頸對焊法蘭。由于原設備管箱法蘭總高為190mm,而新標準法蘭為155mm,為了保證新管箱與原管箱高度相同,保證管箱腔體內介流通空間相同,并保證接管安裝尺寸不變,考慮到新舊標準法蘭的差值35mm,將采用的標準法蘭總高度H增高到190mm,增加筒段的長度35mm,厚度δ=20mm。加高后法蘭直筒段厚度校核計算如下:                    9 管板厚度計算與參數調整     管板厚度計算采用PV18計算機程序運算。為使管板厚度減少,降低設備造價而調整參數。經過工藝核算,可以將折流板由原來的5件增加到7件,其中,環形折流板為4件,圓形為3件,使換熱管受壓失穩當量長度Ler下降,從而實現減薄管板厚度目的,見圖3。                    經計算后管板由原來參數計算厚度120mm降到改后的95mm,使兩件管板重量減少450kg,從而降低設備造價成本和總的設備重量。為增加管束的剛度和換熱面積,新設備通過工藝計算調整,調整排管最終增加了12根6m長換熱管,增大面積為5·7m2,提高了換熱器的換熱能力,總的設備重量沒有增加。     10 結語     (1)改造甲烷化氣換熱器設備是在不改變原有設備設定結構和工藝、裝置的布置、管道、基礎載荷的條件下,對其進行重新設計和制造。     (2)對原設計圖中不符合現行標準結構進行改進,保證替代設備完全符合原設計和新調整設計條件的要求,并與原裝置較好銜接。     (3)經過對結構參數進行優化選擇設計,并經實際制造安裝使用,現已運行多年,效果良好,使生產工藝狀況大為改觀,達到設備穩定運行的目的。     事實說明,在壓力容器設備設計中,通過調整技術參數,滿足規范標準要求,同時保證其實用性和經濟性有重要意義。     參 考 文 獻     1·GB 150-1998,鋼制壓力容器[S].     2·GB 151-1999,管殼式換熱器[S].     3·JB/T 4703-2000,壓力容器法蘭[S].
上一篇:廢舊空調換熱器回收處理技術的研究 下一篇:各種換熱器的原理及應用

相關資訊

Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88928255 傳真:0086-574-88916955
換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
最新色情绪网址