热网加热器壳程折流板型式的研究

王丽娟

(辽宁华标压力容器有限公司,辽宁辽阳 111000)

热网加热器壳程折流板型式的研究

王丽娟

(辽宁华标压力容器有限公司,辽宁辽阳 111000)

主要针对大型电厂热网首站,采用不锈钢波纹管汽一水换热器壳程折流板型式进行了研究,用周边割豁折流板形式,常用的单弓形、双弓形、三弓形、圆盘一圆环形折流板较安全可靠,换热器设备运行时传热效率完全满足要求。

周边割豁折流板;弓形折流板;安全可靠

1 热网加热器壳程折流板型式

我们公司近几年来一直为大型电厂设计制造首站热网加热器,以往采用的传统换热器形式是:固定管板式换热器,换热管为无缝直管,根据对管板计算壳程筒体需加膨胀节,折流板为上下或左右缺口形式。对于换热面积较大,特别是达到950m2以上用过热蒸汽加热水的大型设备,既要减小占地面积又要提高换热效率,节省材料。我们根据热网加热器的工作工况,研究设计出将换热管采用不锈钢波纹管,其优点是与光管相比,同样的换热面积能达到比光管更高的换热效果,减小设备外形尺寸和占地空间。但由于不锈钢波纹管采用薄壁不锈钢管,经涨压的特殊加工工艺,重量较轻,管程与壳程之间的温差伸缩量由波节(纹)管补偿,壳程不需设膨胀节,结构形式相应简单,适合热网工程中汽—水,水—水介质工况。

波纹管换热器这种形式在整体强度设计中,应采用固定管板换热器的计算公式,这无疑造成管束的刚度及周边支撑强度与光管相比有所削弱,为了祢补由于管束支撑不足造成设备使用过程中的后果,经过研究分析,对该不锈钢波纹管换热器壳体折流板全部采用周边割豁整体支撑管束和相应增加折流板厚度方法。这样以来保证了设备在运行过程中管束受力均匀,又缩短了支撑间距,从结构设计角度保证了不锈钢波纹管在运行中的安全。采用全部支撑式的折流板,设备长期运行后安全可靠无任何隐患,换热效率大大提高。

2 设计参数

该设备结构与一般化工设备不同之处是壳程进口接管直径大,并为双进口,流量流速高,依据过热蒸汽进入壳程以后分散于有冷空间中,把不锈钢波纹管内.的水换热而达是到换热效果,具体壳程结构如图1所示。我们根据上述特点,做成如下折流板型式如图2所示。

采用这种折流板型式后,不锈钢波纹管无支撑跨距相对缩短,使其支撑强度加强了,安全得到保证,对管板厚度设计计算有很大好处。

表1 设备具体设计技术参数表

图1 壳程结构图

图2 折流板型式图

3 对比分析

原来采用单弓形折流板,同样的折流板间距,由于要留出缺口,使一部分不锈钢波节(纹)管无支撑,大量过热蒸汽进入筒体后部分不锈钢波节(纹)管未被支撑,使部分波节(纹)管由于本身管壁薄加之胀接不均匀受到冲击力的作用后,往往在薄弱地方使其破裂,难以修复。给安全使用带来很大隐患。采用周边割豁折流板型式后,进口处不锈钢波节(纹)管得以加强,其余部分管也均匀得到支撑,工作中不锈钢波节(纹)管受力均匀。

管板计算方面由于在同样的折流板间距下,割豁折流板对不锈钢波节(纹)管为全部支撑,无支撑跨距缩短。换热管稳定许用压应力当Cr≤Lcr/i时,当Cr>Lcr/i时,[σ]cr=在其它条件不变情况下Lcr减小, [σ]cr增加,规定[σ]cr值不应大于设计温度时的换热管材料许用应力设备更安全。

符号说明:

Cr—系数;

Lcr—换热管受压失稳当量长度,mm;

i—换热管的回转半径,mm;

[σ]cr—换热管稳定许用压应力,M Pa;

经过我门对大型热电厂设备使用工况考察和多年的实践分析及壳程介质特点,将原弓形折流板进行重新开发设计成现在的割豁形式,无论在安全上,还是在工艺条件上完全满足要求,现运行良好。

4 结 论

压力容器设计首先保证设备使用安全性,其次是合理性和经济性,同样条件下,周边割豁折流板比弓形折流板安全可靠,使用周期长,传热效果完全满足使用要求。

TQ051.5

A

1003-6490(2010)02-0051-02

2010-05-15

王丽娟(1967-),女,辽宁沈阳人,1987年毕业于辽宁广播电视大学机械专业,工程师,主要从事压力容器的设计工作。联系电话: 0419-2310147。