釜式重沸器的设计.pdf

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1、第7期一2一釜式重沸器的设计李宇达(中石化宁波工程有限公司，浙江宁波3l5103)【摘要]换热器是化工行业生产中的重要设备。本文以釜式重沸器的设计为实例，对设计过程中换热器的结构、选材、壁厚计算以及检验等进行了介绍。[关键词]釜式重沸器；u型管；换热器；设计；检验换热器作为一种重要的特种设备，被广泛应用于炼油、石化等行业中。据统计，换热器设备约占设备数量和设备投资的4O％左右[1】。它的作用是通过维持或改变介质的操作温度或相态，从而使热量在不同温度的介质之图1釜式重沸器间进行传递，以达到工艺条件的要求。换热器的表1

2、设备工艺参数结构有多种，其中管壳式换热器由于结构较为简单，操作可靠性高，且能在高温、高压下使用，壳程管程成为目前应用最为广泛的类型。管壳式换热器按设计压力／MPa0．94．2其结构和形式可分为：u型管式换热器、浮头式换设计温度／℃190340热器、固定管板式换热器及釜式重沸器。在化工介质锅炉水／蒸汽变换气工程设计中，经常遇到需要内部有蒸发空间的换筒体直径／啪16002200热器，即釜式重沸器，如图l所示。此种结构通常程数12具有以下特点：腐蚀裕量／Innl30换热面积／m21180(1)釜式重沸器的管束可以是浮头式

3、、U形管换热管规格／眦25X8000式和固定管板式结构，具有浮头式、U形管式换热器的特点。2换热器结构形式的选择(2)釜式重沸器在其壳体上部设置一个蒸发空u型管式换热器是换热器中唯一适用于高温、间，蒸发空间的大小由产气量和所需要的蒸气品高压和高温差的换热器，且U型管式换热器具有以质决定。下优点：(3)釜式重沸器清洗维修方便，可以处理不洁U型管管束可以自由浮动，无须考虑温差应洁净、易结垢的介质，并能承受高温高压。力，可用于大温差场合；只有一块管板，法兰数本文结合某项目中一釜式重沸器设备的设量少，泄漏点少，结构简单，制

4、造成本低；可以计，对其选型、选材、排管方式等方面进行介抽芯清洗管束。绍。作者简介：李宇达(198．～)，男，2O07年毕业于兰州理工大学1设备工艺参数机械设计制造及自动化专业，学士学位，助理工程师。现在中石化宁波工程有限公司(SNEC)设备室，从事压力容器设计工作。22．■论文广场2石0油14和年化第工17设卷备．综合考虑，本设备选用U型管式结构。内径Di1600nln材料l5CrMoR3设备详细设计设计温度许用应力[s]‘134．4MPa3．1换热器材质选择焊接接头系数f1_O3．1．1换热器选材应考虑以下条件：

5、腐蚀裕量／mmO设备的设计压力、设计温度、介质特性及操作特点；钢材的力学、物理性能和化学成分；钢根据GB150．20II厚度计算公式，筒体计材的焊接性能、冷热加工性能、热处理性能等；：～r：25．4容器的制造工艺；经济合理性(材料的价格、制算厚度为。一可一。。。mm；名义厚度等于造费用)；换热器的设计使用寿命。6+C1+C2，经圆整并取裕量后，简体厚度定为303．1．2换热器用钢的标准、冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准及检测项目均应按3．2．2封头厚度计算，r、GBI50．201l《压力容器》及其附录的

6、规定。封头计算厚度为氏可-~-／"ct／i：2·2衄，综上，本设备管箱钢板用材选择15CrMoR堆故取名义厚度为30mm。焊不锈钢；管板及设备法兰用材选择l5CrMo锻件堆焊不锈钢，锻造级别为Ⅳ级；换热管材料选用3．2-3设备法兰结构设计0Crl8Ni10Ti；壳程筒体材料选用Q345R。由于管程介质具有强腐蚀性，故与介质接触3．2换热器管箱结构设计的材料必须采用防腐蚀的不锈钢材料。由于不锈钢材料的许用应力值相对较小，若设备法兰采用换热器的前端管箱宜设计成如图2所示封头管纯不锈钢锻件，将造成法兰体积过大，不利于节箱

7、结构。此结构的优点：制造简易，造价较低，约材料。综上，法兰材料采用低合金钢加堆焊结便于换热器管箱积垢的清理，且安全性较高。构，法兰的结构参照NB／T47023．2012《长颈对焊法兰》进行设计。法兰结构如图3所示。管理进图3管箱法兰结构形式3-3换热器壳程及其内部结构设计由于釜式换热器的壳程带有蒸发空间，所以壳程的内径大于管程的内径，其间采用单斜锥体过渡。其结构形式如图4所示。，苔程出图2管箱结构3．2．1管箱简体厚度计算图4壳体结构形式第7期李宇达釜式重沸器的设计一23—3．4管板设计及换热管设计3．4．1管板厚

8、度计算计算条件管板设计压力Pd4．2OMPa垫片压紧力作用中心圆直径DG1647．07mm系数Cc0．2920强度削弱系数0．40[O]141．4MPa管板计算厚度=0‘82√98。9舢，故图6换热管排列示意图取管板名义厚度6n为220mm。4制造、检验与验收3．4．2管板与设备法兰密封结构设计为保证换热器日后安全可靠地运行，应对设本设备由于设计压力与设计温