立式换热器支座及膨胀节设置问题探讨
潘宝峰，关永祥
（天津市创举科技有限公司，天津300130）
［摘 要］ 针对某公司1台塔和换热器合为一体的汽化塔因换热器换热管泄漏严重而需更换换热器的情况，分析塔和换热器一体化设计存在的问题，进而讨论立式换热设备支座和膨胀节的选择及设置应注意的问题。
［关键词］ 汽化塔；立式换热器；支座；膨胀节；设置；问题探讨
［中图分类号］ TQ 053.5 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）01-0062-02
河北某公司1台塔和换热器合为一体的汽化塔，因换热器换热管泄漏严重，准备更换换热器（汽化塔置于室内，抗震设防烈度为6度）。汽化塔结构如图1所示，汽化塔采用分段法兰连接，上半部分为填料塔，下半部分为固定管板式换热器，并在壳程筒体带有U形膨胀节，其支座形式为裙座。
经分析，笔者对此塔的设计提出两点看法：① 其支座形式的选择存在弊端；② 汽化塔中的膨胀节设计计算，不能墨守GB/T 151—2014中的规定，还须考虑换热器以上部分塔重产生的效应。
1 支座形式的选择
汽化塔作为塔器，按NB/T 47041—2014，其支座应选择裙座形式；而作为换热器，虽然按GB/T 151—2014其支座允许选用裙座形式，但存在不足之处。因为裙座会给下管箱的维修维护带来极大不便，下管箱需检修时，要用大型起重设备将下管箱以上部分全部拆卸后才能进行，这就大大增加了维修的时间和费用。可见，塔设备和换热器各自的特性导致该汽化塔选用裙座式支座存在弊病。因此，笔者认为，工程设计中应尽量避免这种情况，可将填料塔和换热器做成2台设备，用管道连接，从而达到工艺要求。
2 膨胀节的设计校核
据该汽化塔的结构形式，立式换热器上部会承载一部分塔体重量（含内件），与常规立式固定管板式换热器明显不同。按照GB/T 151—2014中固定管板式换热器的设计计算方法，在计算壳体、换热管、拉脱力及膨胀节应力校核时，均不考虑上部塔体重力引起的轴向应力，因此对于本文所讨论的这种结构形式的设备，如按GB/T 151—2014计算，其结果会出现偏差，甚至出现设计失败。下面将上部塔体重量载荷引起的轴向应力叠加到各应力计算中，对膨胀节设计进行校核。
2.1 设备上部塔体重量载荷引起的轴向应力
据图纸中设备尺寸计算出上管板以上部分设备（包括填料）质量m≈2 067 kg，则重力mg=2067×9.8=20 257 N。
由于把壳体和换热管看作是由管板连成一体的刚体，因此上部塔体质量产生的重力由壳体和换热管均分。
（1）换热管截面积：φ25 mm×2 mm换热管截面积为144.5 mm2，换热管数量为931根，则换热管总截面积A1=144.5×931=134 529.5 mm2。
（2）壳体截面积（按有效厚度计算）：A2=π×（560.72-5502）=37 336 mm2。
（3）总截面积：A=A1+A2=134529.5+37336=171 865.5 mm2。
（4）重量载荷引起的轴向应力（压应力）：σ=20257÷171865.5=-0.12 MPa。
更多内容详见《中氮肥》2017年第1期