煮沸换热器改造设计及变径锥壳选择.pdf

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1、第36卷第1期2010年3月化工设计通讯ChemicalEngineeringDesignCommunicationsVoI．36No．1Mar．20100引言陆博福(中国一重(集团)有限责任公司技术质量部，黑龙江富拉尔基161042)摘要：在化工设备换热器设计中，壳体上的变径锥体结构选择，关系到设备安全，经济合理性。一般情况，当锥壳半顶角a≤30。、且设计压力P。<2MPa时选用无折边锥形封头降低锥角度，可减小壳体厚度；如何选择锥壳封头的焊缝系数对壳体厚度影响较大。当锥壳封头A类焊缝采用RTl00％、11

2、级合格，焊缝系数取垂=1则是最为经济的明智选择，从而节省锥封头折边成型加工费用，降低制造成本。关键词：换热器；变径锥壳；改造；选择中图分类号：TQ051．5文献标识码：A文章编号：1003—6490(2010)01—0041一03在化工设备换热器设计中，为了满足化工工艺要求，在介质进出口处应设置变径扩容空间，通常是采用变径折边锥壳封头来实现这种扩容空间结构的。对于采用何种结构形式的变径锥体对设备壳体厚度和重量影响极大，同时直接关系到设备工程造价高低。煮沸器下段换热器是不锈钢Ⅱ类压力容器，是化肥生产装置的主要

3、设备，其直径为1500ram／1300ram，下段换热器长度为4190ram。该设备是1989年设计制造的，设备运行13a后于2002年10月中旬，由于连续发生管束泄漏而被迫停车检修处理，当时正处于生产维持状态。为了确保化肥装置稳定运行，经研究探索对1989年版设备图的结构进行改进设计，选择最佳结构方案，将壳体上的4个折边锥形封头，改为无折边锥形封头，节省锥形封头折边加工费用为当时市场价格7000多元，同时使设备主体重量在原设备基础上又减少了310kg。其新设备的改造设计要点阐述如下。1改造设计条件煮沸换热

4、器设备设计技术参数见表1。表1煮沸换热器技术参数表收稿13期：2009—09一18作者简介：陆博福(1954．5一)男，汉族，辽宁省辽阳人，高级工程师，多年从事压力容器设计与制造工作，现从事压力容器、机械产品检测仪器、质量管理工作。一～i一一设择一一造选一～改壳一一器锥一一热径一～换变一一沸一磊～一42化工设计通讯第36卷2新煮沸换热器设计方案确定考虑到该设备与原工艺管线安装尺寸其设备的外连接口应与原始保持不变。考虑到该设备应按照新标准进行设计，其壳体将会增厚，为减少重量将变径折边锥壳封头改为A类焊缝RTl

5、00％的无折边锥壳封头。由于锥半角与原折边锥封头减少50之多，从而使壳体厚度相应减薄。考虑到减少制造加工的工作量，将原设计1989年版设备图中的中间筒节由原三节直径l300×18／14改为一节直径1300×16筒节，从而去掉两道环焊缝长达8．28m。3煮沸换热器下段壳体设计3．1按原煮沸器结构选择折边锥形封头设计计算大端锥壳过渡段厚度计算：艿=Kp。Di／2[o]9—0．5p。又一鉴巳!堕一Q：2Q2丕!：鱼丕!量QQ”一2Ea]‘巾一0．5p。一2x125×0．85一O．5×1．6=8mm．(1)式中：[

6、d]。——许用应力(0Crl8Nil0Ti材质)取125MPa；Di——锥形封头直径大端1500ram(图1)C1钢板负偏差取；C2腐蚀裕度=O；K——系数，用r／Di=150／1500=0．1查表取0．707；◇一焊缝系数取0．85；p。——设计计算压力1．6MPa。图l改前原设备折边锥封头图折边小端厚度计算：艿，=三r詈}：；竺乞i=主!；}；兰手{{勰=17．16mm(2)式中：Q——系数，用pc／Eo]’面=(1．6／125×0．85)=0．013查取Q=1．74折边小端有效厚度：6¨=≈+cl+C

7、2=17．16+0．8=17．96取名义厚度乩=18ram连接筒体与锥体加强同等厚度为18mm。加强长度L=~／Di占v=,／1300×17．16=149．4ram(3)3．2按新煮沸器结构选择无折边锥形封头计算为了降低设备制造费用，将原折边锥形封头改为无折边锥形封头，其设计计算如下(图2)。图2改后新无折边锥封头图(1)锥体半锥角aa=arctg(爿)=arcts(鼍募产)=16．86。(4)(2)直径Dil500筒体计算8。，8=茄盏=南尝揲‰=11．38mm(5)筒体有效厚度8N15=815+Cl+C

8、2=11．38+0．8=12．18，按变径段锥形封头厚度取名义厚度为16mmo(3)变径段锥壳体设计计算锥壳体大端判别是否在筒体连接处加强确定：用pc／[d]‘夺=(1．6／125×0．85)=0．015查GBl50—1998(钢制压力容器》曲线(图7—11)，可不用加强连接筒体壁厚。锥壳体小端判别是否在筒体连接处加强确定：第1期陆博福：煮沸换热器改造设计及变径锥壳选择43用pc／[o]‘巾=(1．6／125×0