大型热网加热器分程隔板强度改进

王丽娟 马晨昊

【摘 要】热网加热器在电厂一次网上应用广泛，主要是用于居民的冬季集中供暖。多年来，设备趋于大型化。根据现场实际运行工况，分程隔板强度不足，将造成两管程混流，流速改变，达不到预期的换热效果。本文以某电厂加热器失效为切入点，对具体问题提出了解决方案，改进效果良好，得到用户好评，为改进相关产品提供了宝贵的经验。

【关键词】热网加热器 分程隔板 强度改进

1 技术条件

某热网加热器壳程设计压力1.0MPa，工作压力0.291-0.49 MPa，设计温度280℃，入口工作温度250.46℃，出口工作温度200.1℃，介质为过热蒸汽。管程设计压力2.5MPa，工作压力2.0 MPa，，设计温度150℃，人口工作温度60℃，出口工作温度120℃，介质为水。直径φ2400mm，长度13000mm，两管程一壳程卧式结构，管程管葙进出口DN800，为上下结构，下面接管为进水管，上面接管为出水管，中间设置分程隔板。按标准选取t=16mm，壳程设置两个进气口DN800，结构形式如图1。

图1

2 出现问题

2010年为某电厂制造两台热网加热器，经过一个采暖期满负荷运行使用后，出现换热器换热能力严重降低，打开带分程隔板侧管葙的人孔盖，出现分程隔板离开隔板槽向出口方向翘曲，卸掉管葙，发现换热管端被赃物堵塞有1/4（进水侧），管葙内也残留部分淤泥，很显然是换热管堵塞后，两管程的压力差突然变大即单位流量内管内流速增大，造成瞬间分程隔板变形。

3 解决办法

根据分程隔板厚度计算公式：δ=b√△PB/1.5[σ]t

式中：b-隔板结构尺寸 b=2121mm

B-尺寸系数 B=0.23

△P-隔板两侧压力差值

δ-分程隔板计算厚度δ=16mm

[σ]t-隔板材料设计温度下的许用应力 [σ]t =113MPa

热网加热器分程隔板厚度为16mm，两侧压力差△P=（δ/b）2X1.5[σ]t /B=0.0419 MPa很显然当分程隔板厚度为16mm时，允许的压力差很小。热网加热器正常工作时，由于分程隔板上设置泪孔，两侧压力是平衡的。根据预先给定的流量，按照热力学公式计算，设计好的接管进出口和换热管内的流速，设备不会出现问题，只有在特殊情况下，由于水侧管道在运行时没有进行吹扫干净，使设备正常运行时随着压力和温度的增加，日复一日堵到换热管内。分程隔板为一端简支，三端固支。当换热管内堵塞到一定程度时，就会造成入口流速突然增大，入口的简支端的分程隔板变形会往压力低的一侧翘起。为了解决这种情况，第一是要保证换热器前管道及设备清洁，未正式工作前做好清扫，保证换热器管程和壳程无赃物。第二是要将分程隔板做加强处理，将分程隔板上侧加三道筋板，厚度材质与分程隔板相同，高度50mm，均布在水出口侧，在管葙进出口各加两钢管φ57X5支撑。见图2。

图2

根据矩形平板计算公式：

σz=C4q（b/h）2

σx=C5q（b/h）2

式中；系数C4 C5查表

a-矩形长边 2400mm

B-矩形宽边 16mm

h-矩形高度 50mm

q-压力 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

分程隔板在原来厚度不变的情况下，经过加强处理后可以再承担0.155 MPa的压力。将组装好的管葙经过整体消除应力热处理后重新组对管束上。经过加固后的管葙隔板已经运行4年，2015年大修期间打开管葙没有一丝变形，见图3。

图3

4 结语

对于特殊的大型设备，按照标准规范设计及制造的前提下，一定要对特殊工况条件进行特殊处理，保证设备安全正常工作，达到预期的工作能力。

参考文献：

[1]化工容器及设备简明设计手册，化学工业出版社，2002年8月第2版.

[2]压力容器，GB150.1～150.4-2011.

[3]热交换器，GB/T151-2014.

[4]钢制化工容器结构设计规定，HG/T20582-2011.

[5]压力容器焊接实用手册.

[6]压力容器焊接规程，NB/T47015-2011.

[7]热工基础，中国电力出版社.