大型固定管板式热网加热器的设计与制造

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1、第12卷第4期1998年12月东方电气评论DONGFANGDIANQIPINGLUNVoI12No4Dec．1998大型固定管板式热网加热器的设计与制造中州汽轮机厂付胜宗摘要本文主要在大型固定管楹式热田加热器的传热计算、结构设计和制造手段等方面提出了粗浅的看法和建议。关键词固定管板式热同加热器传热振动套装1前言由于热网加热器循环水质普遍较差，含c1一、硅酸根、固体悬浮物等较多，若选用U型管式换热器，管子就必须选用高级别材质(如超低碳奥氏体一铁索体双向钢、不锈钢等)，换热器成本成倍增加，加之对大型设备又不太容易采用浮头式结构，在此情况下，固定管板

2、式结构不失为一种较好的选择。1996年8月，中州汽轮机厂为抚顺发电厂制造了一台2lOOm2的固定管板式热网加热器，通过实际运行取得了良好的效果。2设计原贝I(1)根据抚顺发电厂的要求，高标准，求先进，综合中州汽轮机厂长期制造加热器的经验，并广泛参照和引用国内外先进技术和经验。(2)热力计算采取多种方法计算后进行对比，从中确定一个合适的传熟系数，进而确定一个科学、合理的结果。(3)采用创造学和优选法理论进行各种方案的对比、优选，使产品设计更加合理可靠。收稿日期：1998—05—283设计规范(1)GBl50一89《钢制压力容器》(2)GBl51—

3、89《钢制管壳式压力容器》(3)劳动部《压力容器安全技术监察规程》(4)JB／7837—1995《热网加热器》(5)《热工技术手册》第3卷，汽轮机篇4热网加热器的主要特性4．1主要技术特性表1主要技术特性表项目壳程营程容器类别一类工作晤力／MPa0．15工作温度／℃260设计压力／MPa025设计温度／c350工作舟质过热蒸汽、凝结水捍缝系数0．85腐蚀褡度／ram15耐压试验压力／MFa0．4主要受压元件橱质水阻／mH20换热面积／mz壳悻16MnR652100水室简体16MnR管板16Mn锻接热管20G652100{9{{!掣热譬Ⅷ第4期付

4、胜宗大型固定管板式热网加热器的设计与制造2314．2外形特征抚顺发电厂2100m2固定管板式热网加热器，由于受厂房条件的限制，只能采用卧式结构，并且总长不超过12000ram，直径为≠2400mm，见图1。l水侧放气口7汽侧放气口13汽侧放水口图lJR一2100一2基本热网加热器简图2．水侧安全阀3循环水出口4汽侧安全阀5蒸汽进IJ6．汽平衡口8．不凝气体抽气口9．检修^孔]o水侧放水口11高位巯水口12疏承再循环口】4．平衡容器15电接点信号营l6疏水出口】7玻璃渡面计18稽环承A口5设计与制造难点5．1传热计算管壳式换热器的计算困难主要在于

5、壳程的计算，要知道壳程的流型和温度分布，确定各种流股的全部相对阻力及相互影响，它们对传热和压降的影响是复杂而困难的，依据这样严格分析的计算程序在换热器的实际设计中尚难于实现。随着换热器的大型化，传统的努谢尔管束放热表达式已不够准确，管排数必须予以特殊考虑，有的只取到20排左右，也有的将管排数作单独修正。5．2强度计算GBl5189《钢制管壳式换热器》的适用范围≤十2000mm，而新设计的热网加热器直径为≠z400mm。但是就其3．7条“管板计算”而言，可适用于P≤35MPa的一切压力和直径参数的管壳式换热器。因此管板的强度分析和计算还是阱GBl

6、51为主要依据，并参看西德的AD规范、美国的TEMA和英国BS标准。虽然它们都有一定的局限性，但看看它们的考虑基点和分析方法还是非常必要的。大量实验表明，基于弹性基础圆平板分析方法的GBl51是一种合理的计算方法，其计算结果与实验所测应力吻合良好。5．3振动随着现代工业的发展，换热器的尺寸愈来愈大，操作条件也日益苛刻，壳程流速和折流板间距的增大，使换热器管子处于非常柔软的地步。由于大型热网加热器蒸汽流量大，在冷凝过程中出现的高流速更增加了因流动而激发管子振动的可能性，因此．在结构设计时必须予以充分的考虑。5．4主要结构设计大型固定管板式换热器主

7、要是为了解决热电厂换热器管子的清洗和更换问题。一般情况下，各种参数的固定管板式换热器均采用≠25×2．5mm的管子制造并按正三角形排列，单壳程。抚顺发电厂JR一2100加热器也232东方电气评论第12卷不例外，为了解决振动并保证整体刚度好和合理的换热，采取了整体隔板，蒸汽靠心部的两根抽汽管引导而环向进入管束的中部，不凝气体则由后水室引出。另外，大型热网加热器属于低压的冷凝设备，必须留有足够大的蒸汽通道。由于传统的绕流式即弓形拆流板结构很难解决壳程阻力和蒸汽死角区的矛盾，因此设计人员在，受收了BBC向心式整体隔板的基础上，又借鉴了日立公司的梅花瓣

8、结构，最终定为图2形状。隔板大小一样，之间采用定位和支承较好的拉杆定距管结构。抽汽管上的小孔大小和数量均参照日立公司的计算方法而碍。图2隔板支承图大型