淺談釜式換熱器的設計

【摘要】本文介紹大慶華凱石油化工設計工程有限公司為中化弘潤石油化工有限公司60萬噸/年氣體分餾、MTBE聯(lián)合裝置及配套工程設計的第二再生塔再沸器技術。本文闡述了整個再沸器從材料選擇、結(jié)構(gòu)設計、強度計算、以及制造檢驗安裝等方面的技術和要求，介紹了一套完整的再沸器設計過程。

【關鍵詞】再沸器；設計；選材；結(jié)構(gòu)

1、再沸器設計參數(shù)

設計壓力：管程1.8MPa（G）；殼程0.3/-0.1MPa（G）；操作壓力：管程1.78MPa（G）；殼程0.2/-0.1 MPa（G）；設計溫度：管程240℃；殼程220℃；操作溫度（入/出）：管程214/204.3℃；殼程200/200℃；操作介質(zhì)：管程飽和水蒸汽；殼程雜質(zhì)/NFM；管程數(shù)：2；殼程數(shù)：1；公稱直徑：管程700mm；殼程1600mm；換熱面積：70.6m2；地震烈度：7度；基本風壓值：450N/m2；場地土類別/地震影響：Ⅱ類/第一組；腐蝕裕量：管程3mm；殼程3mm。

2、再沸器主體材料

本再沸器受壓元件用板材為Q345R，應符合GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼》中各項規(guī)定。接管和換熱管為20#鋼，應符合GB9948-2006《石油裂化用無縫鋼管》的規(guī)定，且換熱管采用冷拔較高精度管。本再沸器受壓元件用鍛件，應符合NB/T 47008-2010《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》的規(guī)定，管板為Ⅲ級鍛件，其余為Ⅱ級鍛件。

3、再沸器壁厚的確定

根據(jù)設計條件，采用SW6的2011版進行計算，再沸器筒體的計算厚度為9.5mm，腐蝕裕量取3mm，圓整后筒體名義厚度取14mm。

4、再沸器的結(jié)構(gòu)設計

4.1換熱管

本再沸器的管束采用U形管式；換熱管采用φ25x2.5的20#無縫鋼管；換熱管布置型式為正三角形；換熱管管長為3500mm，換熱管根數(shù)為131根；換熱管間距32mm。

4.2管板

本再沸器的管板材料為16MnⅢ；根據(jù)設計條件，采用SW6的2011版進行計算，管板名義厚度δ取68mm；管板與換熱管連接采用強度焊+貼脹；管板與殼體和管箱的連接采用如下圖的結(jié)構(gòu)；

4.3拉桿

本再沸器采用8根16、L=3318的拉桿；拉桿材料為Q235B；拉桿螺紋的基本尺寸按GB196《普通螺紋基本尺寸》的規(guī)定，螺紋公差按GB197-81《普通螺紋公差與配合》的規(guī)定。

4.4支持板

本再沸器采用6塊支持板，支持板間距為450mm；支持板厚度δ=16mm；支持板材料為Q235B；支持板板應平整，平面度允差≤3mm；鉆孔后應除去管孔周邊的毛刺；相鄰兩管孔的中心距偏差±0.3mm，任意兩管孔的中心距偏差不大于±1mm；鉆孔后應除去管孔周邊的毛刺。

5、再沸器的鞍座設計

本再沸器采用重型（B型）；DN1600；150°包角帶墊板的鞍式支座。材料為Q235B，墊板材料與筒體相同采用Q345R。

6、開孔補強

本再沸器對所有接管開孔均進行了補強，對DN≤80的接管補強采用厚壁鍛管的補強形式，對DN>80的接管補強采用補強圈補強形式。

7、再沸器制造、檢驗、安裝的主要技術要求

7.1再沸器管束要求

本再沸器為Ⅰ級管束，管束組裝應按GB151-1999中第6.7節(jié)有關規(guī)定。

7.2再沸器焊接接頭型式要求

接管與開口法蘭的對接接頭及受壓管子之間的對接接頭當不能采用雙面焊時均應采用氬弧焊打底的單面焊全焊透結(jié)構(gòu)。未注搭接焊縫和角焊縫的焊角尺寸均等于較薄件的厚度，且須連續(xù)焊。法蘭焊接按相應法蘭標準中的規(guī)定。

7.3再沸器焊接坡口要求

坡口表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷，施焊前應清除坡口及其母材兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔雜及其他有害雜質(zhì)。

7.4再沸器零部件加工要求

零部件加工面和非加工面線性尺寸的未注公差按GB/T1804-2000m級和c級；無圖零件加工面的粗糙度≤Ra25，切割面的粗糙度≤Ra50。

7.5無損檢測要求

受壓元件之間的對接焊接接頭應按JB/T4730.2-2005進行≥20%的RT檢測，Ⅲ級合格，射線檢測技術不低于AB級。U型換熱管的拼接應符合GB151-1999中6.3.3的規(guī)定，焊接接頭應作100%射線檢測，合格標準按JB/T4730.2中的Ⅱ級規(guī)定；全部U型管束冷彎制成后，彎管部分應100%MT檢驗，Ⅰ級合格，不允許有裂紋等任何缺陷存在。

7.6耐壓試驗

第二再生塔再沸器制造完畢及各項檢驗合格后，殼程、管程分別作液壓試驗。管程試驗壓力為2.5MPa。殼程試驗壓力為0.4MPa，殼程應參照HG/T20584-2011附錄A《壓力容器氨檢漏試驗方法》B法進行氨檢漏試驗。

7.7熱處理

管箱、分程隔板與其它零件組焊后進行消除應力熱處理，而后再加工法蘭及分程隔板密封面。

7.8再沸器滑動鞍座固定的要求

滑動鞍座采用雙螺母固定，地腳螺栓上的第一個螺母擰緊后倒退一圈，然后用第二個螺母鎖緊。

7.9再沸器除銹、涂漆

本設備在保溫施工前按JB/T4711-2003進行表面除銹涂漆。

參考文獻

[1]TSG R0004-2009，《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》[S]

[2]GB150-2011，《鋼制壓力容器》[S]

[3]GB151-1999，《管殼式換熱器》[S]