大型熱網加熱器分程隔板強度改進

王麗娟 馬晨昊

【摘 要】熱網加熱器在電廠一次網上應用廣泛，主要是用于居民的冬季集中供暖。多年來，設備趨于大型化。根據現場實際運行工況，分程隔板強度不足，將造成兩管程混流，流速改變，達不到預期的換熱效果。本文以某電廠加熱器失效為切入點，對具體問題提出了解決方案，改進效果良好，得到用戶好評，為改進相關產品提供了寶貴的經驗。

【關鍵詞】熱網加熱器 分程隔板 強度改進

1 技術條件

某熱網加熱器殼程設計壓力1.0MPa，工作壓力0.291-0.49 MPa，設計溫度280℃，入口工作溫度250.46℃，出口工作溫度200.1℃，介質為過熱蒸汽。管程設計壓力2.5MPa，工作壓力2.0 MPa，，設計溫度150℃，人口工作溫度60℃，出口工作溫度120℃，介質為水。直徑φ2400mm，長度13000mm，兩管程一殼程臥式結構，管程管葙進出口DN800，為上下結構，下面接管為進水管，上面接管為出水管，中間設置分程隔板。按標準選取t=16mm，殼程設置兩個進氣口DN800，結構形式如圖1。

圖1

2 出現問題

2010年為某電廠制造兩臺熱網加熱器，經過一個采暖期滿負荷運行使用后，出現換熱器換熱能力嚴重降低，打開帶分程隔板側管葙的人孔蓋，出現分程隔板離開隔板槽向出口方向翹曲，卸掉管葙，發現換熱管端被贓物堵塞有1/4（進水側），管葙內也殘留部分淤泥，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管內流速增大，造成瞬間分程隔板變形。

3 解決辦法

根據分程隔板厚度計算公式：δ=b√△PB/1.5[σ]t

式中：b-隔板結構尺寸 b=2121mm

B-尺寸系數 B=0.23

△P-隔板兩側壓力差值

δ-分程隔板計算厚度δ=16mm

[σ]t-隔板材料設計溫度下的許用應力 [σ]t =113MPa

熱網加熱器分程隔板厚度為16mm，兩側壓力差△P=（δ/b）2X1.5[σ]t /B=0.0419 MPa很顯然當分程隔板厚度為16mm時，允許的壓力差很小。熱網加熱器正常工作時，由于分程隔板上設置淚孔，兩側壓力是平衡的。根據預先給定的流量，按照熱力學公式計算，設計好的接管進出口和換熱管內的流速，設備不會出現問題，只有在特殊情況下，由于水側管道在運行時沒有進行吹掃干凈，使設備正常運行時隨著壓力和溫度的增加，日復一日堵到換熱管內。分程隔板為一端簡支，三端固支。當換熱管內堵塞到一定程度時，就會造成入口流速突然增大，入口的簡支端的分程隔板變形會往壓力低的一側翹起。為了解決這種情況，第一是要保證換熱器前管道及設備清潔，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處理，將分程隔板上側加三道筋板，厚度材質與分程隔板相同，高度50mm，均布在水出口側，在管葙進出口各加兩鋼管φ57X5支撐。見圖2。

圖2

根據矩形平板計算公式：

σz=C4q（b/h）2

σx=C5q（b/h）2

式中；系數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，經過加強處理后可以再承擔0.155 MPa的壓力。將組裝好的管葙經過整體消除應力熱處理后重新組對管束上。經過加固后的管葙隔板已經運行4年，2015年大修期間打開管葙沒有一絲變形，見圖3。

圖3

4 結語

對于特殊的大型設備，按照標準規范設計及制造的前提下，一定要對特殊工況條件進行特殊處理，保證設備安全正常工作，達到預期的工作能力。

參考文獻：

[1]化工容器及設備簡明設計手冊，化學工業出版社，2002年8月第2版.

[2]壓力容器，GB150.1～150.4-2011.

[3]熱交換器，GB/T151-2014.

[4]鋼制化工容器結構設計規定，HG/T20582-2011.

[5]壓力容器焊接實用手冊.

[6]壓力容器焊接規程，NB/T47015-2011.

[7]熱工基礎，中國電力出版社.