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不銹鋼換熱器設計與最佳殼體結構選擇

點擊:1578 日期:[ 2014-04-26 22:21:25 ]
                              不銹鋼換熱器設計與最佳殼體結構選擇                                   1.陸博福   2.李學臣   3.楊 麗 (1. 一重集團公司質量部高級工程師, 黑龍江 富拉爾基 161042 ; 2. 黑化集團有限公司設計院高級工程師, 黑龍江 富拉爾基 161041; 3. 黑化集團有限公司設計院工程師, 黑龍江 富拉爾基161041)     摘要: 在換熱器設計中, 殼體上的變徑錐體結構選擇關系到設備安全, 經濟合理性。在換熱設備煮沸器設計中應用新標準選擇殼體上的變徑錐體結構型式 。     關鍵詞: 換熱器設計; 殼體結構選擇; 無折邊錐形封頭; 煮沸器     中圖分類號: TQ050.2 文獻標識碼: B 文章編號: 1673- 3355 (2006) 01- 0004- 03      在換熱器設備設計中, 為了滿足化工工藝要求, 在介質進出口處應設置變徑擴容空間, 通常是采用變徑折邊錐形封頭來實現這種擴容空間結構的。采用何種結構形式的變徑錐體對設備殼體厚度和重量影響極大, 同時直接關系到設備工程造價高低。      煮沸器下段換熱器是不銹鋼 II 類壓力容器,是化肥生產的主要設備, 直徑為 1 500 mm/l300mm,下段換熱器長度為4190 mm。首臺設備在1983 年二期化肥工程建成投產運行 6年后, 于1989 年退役更換。第二臺設備運行 13 年后,2002 年 10 月中旬以來連續發生管束泄漏而被迫停車檢修處理, 目前正處于維持生產狀態。為了確保化肥裝置穩定運行, 經研究對 1988 年版設備結構進行改進設計, 選擇最佳結構方案, 將殼體上的四個折邊錐形封頭, 改為無折邊錐形封頭, 節省錐形封頭折邊加工費用 6 000 元左右,同時使設備主體重量在原設備基礎上又減少了310 kg。其設備的設計要點闡述如下。     1 設計條件      不銹鋼換熱器設備設計技術參數見表 1。      2 新煮沸器設計方案確定     考慮到該設備與原工藝管線安裝尺寸其設備的外連接口應與原始保持不變。     考慮到該設備應按照新標準進行設計, 其殼體將會增厚, 為減少重量將變量徑折邊錐形封頭改為A類焊縫RT100%的無折邊錐形封頭。錐半角比原折邊錐封頭減少5°之多,從而使殼體厚度相應減薄。     考慮到減少制造加工的工作量,將中間筒節由原三節直徑1300×18/14改為一節直徑1300×14筒節,從而去掉兩道環焊縫長達8.28 m。                                                                                             4 新舊煮沸器殼體設計經濟分析      錐形封頭加工費用分析。原設備殼體由兩種     4 件折邊錐形封頭構成, 因廠內加工能力有限封頭成形靠外委加工解決, 加工費用 6 000 多元,還有遠程運輸費用等。新煮沸器采用了無折邊錐形結構, 取消了折邊成形加工工序的費用支出,節省了資金, 縮短設備制造周期。筒體制造費用分析。在舊設備的筒體中有多個筒節組成, 焊接工作量較大, 而且重量高于新設計的煮沸器設備重量 127 kg, 其材料費用貴出數千元。      綜上所述, 新設備與舊設備相比具有技術可靠, 經濟實用, 加工周期短等特點 (如圖 3)。                                               圖3不銹鋼換熱器簡圖     5 結 語      換熱器的變徑錐形封頭結構方案確定對殼體厚度影響極大,選擇最佳方案則可減薄筒體厚度和重量。一般情況,當設計壓力 P<2 MPa 時,選用無折邊錐形封頭較為經濟。應用該技術設計的新煮沸器, 其結構安全合理, 經濟實用, 可為企業節省錐封頭折邊加工成形費用和焊接工作量(取消兩道直徑1300mm環向焊縫)。      錐形封頭焊縫系數選擇對殼體厚度影響較大,當錐形體A類焊縫長度不大于400mm時,取RT100%焊縫系數 #=1是最為經濟的。      實踐證明,應用好新標準, 采用最佳殼體變徑錐形封頭結構方案對化工企業容器設備設計具有重大作用和實用經濟性。
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