煮沸換熱器改造設(shè)計(jì)及變徑錐殼選擇.pdf

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1、第36卷第1期2010年3月化工設(shè)計(jì)通訊ChemicalEngineeringDesignCommunicationsVoI．36No．1Mar．20100引言陸博福(中國一重(集團(tuán))有限責(zé)任公司技術(shù)質(zhì)量部，黑龍江富拉爾基161042)摘要：在化工設(shè)備換熱器設(shè)計(jì)中，殼體上的變徑錐體結(jié)構(gòu)選擇，關(guān)系到設(shè)備安全，經(jīng)濟(jì)合理性。一般情況，當(dāng)錐殼半頂角a≤30。、且設(shè)計(jì)壓力P。<2MPa時(shí)選用無折邊錐形封頭降低錐角度，可減小殼體厚度；如何選擇錐殼封頭的焊縫系數(shù)對殼體厚度影響較大。當(dāng)錐殼封頭A類焊縫采用RTl00％、11

2、級合格，焊縫系數(shù)取垂=1則是最為經(jīng)濟(jì)的明智選擇，從而節(jié)省錐封頭折邊成型加工費(fèi)用，降低制造成本。關(guān)鍵詞：換熱器；變徑錐殼；改造；選擇中圖分類號：TQ051．5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003—6490(2010)01—0041一03在化工設(shè)備換熱器設(shè)計(jì)中，為了滿足化工工藝要求，在介質(zhì)進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)置變徑擴(kuò)容空間，通常是采用變徑折邊錐殼封頭來實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)容空間結(jié)構(gòu)的。對于采用何種結(jié)構(gòu)形式的變徑錐體對設(shè)備殼體厚度和重量影響極大，同時(shí)直接關(guān)系到設(shè)備工程造價(jià)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(chǎn)裝置的主要

3、設(shè)備，其直徑為1500ram／1300ram，下段換熱器長度為4190ram。該設(shè)備是1989年設(shè)計(jì)制造的，設(shè)備運(yùn)行13a后于2002年10月中旬，由于連續(xù)發(fā)生管束泄漏而被迫停車檢修處理，當(dāng)時(shí)正處于生產(chǎn)維持狀態(tài)。為了確保化肥裝置穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)研究探索對1989年版設(shè)備圖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，將殼體上的4個折邊錐形封頭，改為無折邊錐形封頭，節(jié)省錐形封頭折邊加工費(fèi)用為當(dāng)時(shí)市場價(jià)格7000多元，同時(shí)使設(shè)備主體重量在原設(shè)備基礎(chǔ)上又減少了310kg。其新設(shè)備的改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)闡述如下。1改造設(shè)計(jì)條件煮沸換熱

4、器設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)見表1。表1煮沸換熱器技術(shù)參數(shù)表收稿13期：2009—09一18作者簡介：陸博福(1954．5一)男，漢族，遼寧省遼陽人，高級工程師，多年從事壓力容器設(shè)計(jì)與制造工作，現(xiàn)從事壓力容器、機(jī)械產(chǎn)品檢測儀器、質(zhì)量管理工作。一～i一一設(shè)擇一一造選一～改殼一一器錐一一熱徑一～換變一一沸一磊～一42化工設(shè)計(jì)通訊第36卷2新煮沸換熱器設(shè)計(jì)方案確定考慮到該設(shè)備與原工藝管線安裝尺寸其設(shè)備的外連接口應(yīng)與原始保持不變?？紤]到該設(shè)備應(yīng)按照新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其殼體將會增厚，為減少重量將變徑折邊錐殼封頭改為A類焊縫RTl

5、00％的無折邊錐殼封頭。由于錐半角與原折邊錐封頭減少50之多，從而使殼體厚度相應(yīng)減薄?？紤]到減少制造加工的工作量，將原設(shè)計(jì)1989年版設(shè)備圖中的中間筒節(jié)由原三節(jié)直徑l300×18／14改為一節(jié)直徑1300×16筒節(jié)，從而去掉兩道環(huán)焊縫長達(dá)8．28m。3煮沸換熱器下段殼體設(shè)計(jì)3．1按原煮沸器結(jié)構(gòu)選擇折邊錐形封頭設(shè)計(jì)計(jì)算大端錐殼過渡段厚度計(jì)算：艿=Kp。Di／2[o]9—0．5p。又一鑒巳!墮一Q：2Q2丕!：魚丕!量QQ”一2Ea]‘巾一0．5p。一2x125×0．85一O．5×1．6=8mm．(1)式中：[

6、d]?！S用應(yīng)力(0Crl8Nil0Ti材質(zhì))取125MPa；Di——錐形封頭直徑大端1500ram(圖1)C1鋼板負(fù)偏差?。籆2腐蝕裕度=O；K——系數(shù)，用r／Di=150／1500=0．1查表取0．707；◇一焊縫系數(shù)取0．85；p?！O(shè)計(jì)計(jì)算壓力1．6MPa。圖l改前原設(shè)備折邊錐封頭圖折邊小端厚度計(jì)算：艿，=三r詈}：；竺乞i=主!；}；蘭手{{勰=17．16mm(2)式中：Q——系數(shù)，用pc／Eo]’面=(1．6／125×0．85)=0．013查取Q=1．74折邊小端有效厚度：6¨=≈+cl+C

7、2=17．16+0．8=17．96取名義厚度乩=18ram連接筒體與錐體加強(qiáng)同等厚度為18mm。加強(qiáng)長度L=~／Di占v=,／1300×17．16=149．4ram(3)3．2按新煮沸器結(jié)構(gòu)選擇無折邊錐形封頭計(jì)算為了降低設(shè)備制造費(fèi)用，將原折邊錐形封頭改為無折邊錐形封頭，其設(shè)計(jì)計(jì)算如下(圖2)。圖2改后新無折邊錐封頭圖(1)錐體半錐角aa=arctg(爿)=arcts(鼉募產(chǎn))=16．86。(4)(2)直徑Dil500筒體計(jì)算8。，8=茄盞=南嘗揲‰=11．38mm(5)筒體有效厚度8N15=815+Cl+C

8、2=11．38+0．8=12．18，按變徑段錐形封頭厚度取名義厚度為16mmo(3)變徑段錐殼體設(shè)計(jì)計(jì)算錐殼體大端判別是否在筒體連接處加強(qiáng)確定：用pc／[d]‘奪=(1．6／125×0．85)=0．015查GBl50—1998(鋼制壓力容器》曲線(圖7—11)，可不用加強(qiáng)連接筒體壁厚。錐殼體小端判別是否在筒體連接處加強(qiáng)確定：第1期陸博福：煮沸換熱器改造設(shè)計(jì)及變徑錐殼選擇43用pc／[o]‘巾=(1．6／125×0