不锈钢换热器设计与佳壳体结构选择

　　在换热器设备设计中，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形封头来实现这种扩容空间结构的。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类压力容器，是化肥生产的主要设备，直径为1500mm/l300mm，下段换热器长度为4 190mm.首台设备在1983年二期化肥工程建成投产运行6年后，于1989年退役更换。第二台设备运行13年后，2002年10月中旬以来连续发生管束泄漏而被迫停车检修处理，目前正处于维持生产状态。为了确保化肥装置稳定运行，经研究对1988年版设备结构进行改进设计，选择佳结构方案，将壳体上的四个折边锥形封头，改为无折边锥形封头，节省锥形封头折边加工费用6000元左右，同时使设备主体重量在原设备基础上又减少了310kg.其设备的设计要点阐述如下。

　　1设计条件不锈钢换热器设备设计技术参数见表1. 2新煮沸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，为减少重量将变量径折边锥形封头改为A类焊缝RT100的无折边锥形封头。锥半角比原折边锥封头减少5*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，将中间筒节由原三节直径1 300X184改为一节直径1 300X14筒节，从而去掉两道环焊缝长达828m.表1序号名称壳程（下段）管程序号名称壳程（下段）管程1介质化工低变气体钾碱液6腐蚀裕度（C2）002设计压力（MPa）1.60.17主要受压元件材质0Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti3设计温度（°c）2301108换热面积（！）6034容器类9容器规格DN1300/1500！=25 3煮沸器下段壳体设计bookmark3 31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：折边小端有效厚度：5=5+=17.16+0.8=17.96取名义厚度§=18mm. C2-腐蚀裕度，0.连接筒体与锥体加强同等厚度为18mm.加强长度L=VD5=1 =12.18，按变径段锥形封头厚度取名义厚度为16mm.（3）变径段锥形体设计确定锥形体大端是否在筒体连接处加强，用压力容器》曲线（-11），可不用加强连接筒体壁厚。

　　确定锥形体小端是否在筒体连接处加强，用压力容器》曲线（-13），应对连接筒体壁厚进行加强。

　　锥体大端厚度计算锥体小端厚度：考虑到变径锥形封头小端厚度加强，为此应按变径锥形封头名义厚度选取筒体名义厚度为16mm. 4新旧煮沸器壳体设计经济分析bookmark4用筒体有效厚度筒体与小端锥体连接处取名义厚度为16mm.加强长度L=VD5=1（4）直径Di1300筒体厚度计算考虑到减薄筒体厚度，加之此A类焊缝长度实际只有344mm，为此取RT100探伤焊缝系数=1；锥形封头加工费用分析。原设备壳体由两种4件折边锥形封头构成，因厂内加工能力有限封头成形靠外委加工解决，加工费用6 000多元，还有远程运输费用等。新煮沸器采用了无折边锥形结构，取消了折边成形加工工序的费用支出，节省了资金，缩短设备制造周期。

　　筒体制造费用分析。在旧设备的筒体中有多个筒节组成，焊接工作量较大，而且重量高于新设计的煮沸器设备重量127 kg，其材料费用责出数干元。

　　综上所述，新设备与旧设备相比具有技术可靠，经济实用，加工周期短等特点（如）。

　　5结语换热器的变径锥形封头结构方案确定对壳体厚度影响极大，选择佳方案则可减薄筒体厚度和重量。一般情况，当设计压力P<2 MPa时，选用无折边锥形封头较为经济。应用该技术设计的新煮沸器，其结构安全合理，经济实用，可为企业节省锥封头折边加工成形费用和焊接工作量（取消两道直径1300mm环向焊缝）。

　　锥形封头焊缝系数选择对壳体厚度影响较大，当锥形体A类焊缝长度不大于400 mm时，取RT100焊缝系数=1是为经济的。

　　实践证明，应用好新标准，采用佳壳体变径锥形封头结构方案对化工企业容器设备设计具有重大作用和实用经济性。