大型熱網(wǎng)加熱器分程隔板強(qiáng)度改進(jìn)

王麗娟 馬晨昊

【摘 要】熱網(wǎng)加熱器在電廠一次網(wǎng)上應(yīng)用廣泛，主要是用于居民的冬季集中供暖。多年來，設(shè)備趨于大型化。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況，分程隔板強(qiáng)度不足，將造成兩管程混流，流速改變，達(dá)不到預(yù)期的換熱效果。本文以某電廠加熱器失效為切入點(diǎn)，對(duì)具體問題提出了解決方案，改進(jìn)效果良好，得到用戶好評(píng)，為改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】熱網(wǎng)加熱器 分程隔板 強(qiáng)度改進(jìn)

1 技術(shù)條件

某熱網(wǎng)加熱器殼程設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，工作壓力0.291-0.49 MPa，設(shè)計(jì)溫度280℃，入口工作溫度250.46℃，出口工作溫度200.1℃，介質(zhì)為過熱蒸汽。管程設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，工作壓力2.0 MPa，，設(shè)計(jì)溫度150℃，人口工作溫度60℃，出口工作溫度120℃，介質(zhì)為水。直徑φ2400mm，長度13000mm，兩管程一殼程臥式結(jié)構(gòu)，管程管葙進(jìn)出口DN800，為上下結(jié)構(gòu)，下面接管為進(jìn)水管，上面接管為出水管，中間設(shè)置分程隔板。按標(biāo)準(zhǔn)選取t=16mm，殼程設(shè)置兩個(gè)進(jìn)氣口DN800，結(jié)構(gòu)形式如圖1。

圖1

2 出現(xiàn)問題

2010年為某電廠制造兩臺(tái)熱網(wǎng)加熱器，經(jīng)過一個(gè)采暖期滿負(fù)荷運(yùn)行使用后，出現(xiàn)換熱器換熱能力嚴(yán)重降低，打開帶分程隔板側(cè)管葙的人孔蓋，出現(xiàn)分程隔板離開隔板槽向出口方向翹曲，卸掉管葙，發(fā)現(xiàn)換熱管端被贓物堵塞有1/4（進(jìn)水側(cè)），管葙內(nèi)也殘留部分淤泥，很顯然是換熱管堵塞后，兩管程的壓力差突然變大即單位流量內(nèi)管內(nèi)流速增大，造成瞬間分程隔板變形。

3 解決辦法

根據(jù)分程隔板厚度計(jì)算公式：δ=b√△PB/1.5[σ]t

式中：b-隔板結(jié)構(gòu)尺寸 b=2121mm

B-尺寸系數(shù) B=0.23

△P-隔板兩側(cè)壓力差值

δ-分程隔板計(jì)算厚度δ=16mm

[σ]t-隔板材料設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 [σ]t =113MPa

熱網(wǎng)加熱器分程隔板厚度為16mm，兩側(cè)壓力差△P=（δ/b）2X1.5[σ]t /B=0.0419 MPa很顯然當(dāng)分程隔板厚度為16mm時(shí)，允許的壓力差很小。熱網(wǎng)加熱器正常工作時(shí)，由于分程隔板上設(shè)置淚孔，兩側(cè)壓力是平衡的。根據(jù)預(yù)先給定的流量，按照熱力學(xué)公式計(jì)算，設(shè)計(jì)好的接管進(jìn)出口和換熱管內(nèi)的流速，設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)問題，只有在特殊情況下，由于水側(cè)管道在運(yùn)行時(shí)沒有進(jìn)行吹掃干凈，使設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)隨著壓力和溫度的增加，日復(fù)一日堵到換熱管內(nèi)。分程隔板為一端簡支，三端固支。當(dāng)換熱管內(nèi)堵塞到一定程度時(shí)，就會(huì)造成入口流速突然增大，入口的簡支端的分程隔板變形會(huì)往壓力低的一側(cè)翹起。為了解決這種情況，第一是要保證換熱器前管道及設(shè)備清潔，未正式工作前做好清掃，保證換熱器管程和殼程無贓物。第二是要將分程隔板做加強(qiáng)處理，將分程隔板上側(cè)加三道筋板，厚度材質(zhì)與分程隔板相同，高度50mm，均布在水出口側(cè)，在管葙進(jìn)出口各加兩鋼管φ57X5支撐。見圖2。

圖2

根據(jù)矩形平板計(jì)算公式：

σz=C4q（b/h）2

σx=C5q（b/h）2

式中；系數(shù)C4 C5查表

a-矩形長邊 2400mm

B-矩形寬邊 16mm

h-矩形高度 50mm

q-壓力 2.0MPa

σz=C4q（b/h）2=0.2208X2.0X（16/50）2=0.0452MPa

σx=C5q（b/h）2=0.1224X2.0X（16/50）2=0.02506

σ=√σz2+σx2=0.0516 MPaX3=0.155 MPa

分程隔板在原來厚度不變的情況下，經(jīng)過加強(qiáng)處理后可以再承擔(dān)0.155 MPa的壓力。將組裝好的管葙經(jīng)過整體消除應(yīng)力熱處理后重新組對(duì)管束上。經(jīng)過加固后的管葙隔板已經(jīng)運(yùn)行4年，2015年大修期間打開管葙?zèng)]有一絲變形，見圖3。

圖3

4 結(jié)語

對(duì)于特殊的大型設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)及制造的前提下，一定要對(duì)特殊工況條件進(jìn)行特殊處理，保證設(shè)備安全正常工作，達(dá)到預(yù)期的工作能力。

參考文獻(xiàn)：

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[5]壓力容器焊接實(shí)用手冊(cè).

[6]壓力容器焊接規(guī)程，NB/T47015-2011.

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