管道设计资料-换热器配管设计精

1、刘建谢林章审 核工程手册40SC00S-40SC003-地执黑酣替语H1、适用范围1.1本设计手册适用于管壳式及套管式热交换器的管道布置。1.2有关空冷式换热器（空冷器）的管道布置不在本手册之列。1.3有关一般的事项要参照PDS320-1-11管道布置设计总则2换热器种类2.1按结构分类2.1.1管壳式换热 器（1）浮头式换热器如图2.1 （a）,传热管也称管束和挡板装配在两侧的管板上，但管束一端的 管板（固定管板）用壳体一端的法兰固定，另一端的管板在壳体内不固定，所以壳 体和传热管可根据流体温度自由膨胀。另外，这种换热器可将管束从壳体内抽出清 扫及检修。该型式的特点如下：1）传热管的内外都能

2、清扫，适用容易产生污垢的流体，所以使用范围广泛。2）因为传热管和壳体都能自由膨胀，所以在温差大的情况下也能使用。3）从1）、2）可知，这种结构的换热器可适用于各种设计操作条件，通用性 最大。但其缺点是由于结构很复杂，制造成本高。（2） U形管式换热器如图2.1 （b）,使用的传热管为U形管，传热管与壳体分开，可分别随流体 的温度自由膨胀。另外，能将管束全部抽出清扫及检修，与浮头式换热器结构相 同，但浮头式换热器因为是直管、管内也容易清扫，而 U形管式换热器的管束为 U形管，管内清扫困难。U形管热器的特点如下：1）自由膨胀2）因为能够抽出管束，所以也能方便地清扫管外壁。3）适用于高压流体，高压流

3、体在管内流动，则使承压部分少，减轻重量。4）结构简单，由于管板和壳体法兰少，所以制造较简单。（3）固定管板式换热器如图2.1 （C）,是将管板焊接在壳体两端。壳程流体与管程流体的温度差使 传热管和壳体产生较大的，热应力，固此，管程与壳程流体温差较大时需要在壳体 上安装伸缩节吸收热膨胀。该形式的换热器壳侧的清扫，检修及维修困难，所以要 求流体腐蚀性少，产生污垢少。固定管板式的特点如下：1）最适用于壳体及传热管温差小，污垢少、热膨胀差小介质和场所。2）作为立式的管式换热器，其用途广泛。（4）釜式换热器如图2.1 （d ）,壳体内上部设有适于蒸汽的空间，同时也作为蒸汽空间，该 空间的大小根据蒸汽性质

4、决定，估算时一般壳体大直径为壳体小直径的 1.52 倍。液面高度一般比最上部管至少高 50mm o其特点如下：1）作为余热锅炉具结构是很简单的。2）为取得廉价蒸汽而被广泛使用3）管束可做成浮头式或U形管式，所以也能适用于较赃流体、高压流体。编 制刘建校 对谢林章审 核李第 2 页共 42 页 40S008-2001（1壳体（2壳体盖（3管箱侧的壳体法兰（4壳体侧的壳体法兰（5壳体管嘴（6浮 动管板（7浮头头盖（8浮头法兰（9浮头垫片（10周定管板（11管箱（12管箱头盖（13管箱管嘴（14垃杆及定距管（15挡板及 支持板（16缓冲板（17折流板（18排气口（19排液口（20仪表接口（21支座（

5、22钩圈 （23传热管（24挡板（25液面计接口（26壳体管嘴（27管箱接口法兰（28U形管（29密封垫板图2.1各种多管园筒式换热器（管壳式换热器）40SC008-2001第3页共42页2.1.2套管式换热器（套管或夹套式）由于可采用高低温流体逆流换热，所以热效率高，构造简单。另外具有仅用增 减内管、套管的根数，则可任意改变传热面积的优点。因为传热面积大，所以与管 壳式换热器相比价格较高。 （1）固定式内外管端因是焊接，所以外管侧的清扫困难，不能吸收由于内外管侧温差所造 成的热应力。但具有构造简单，价格便宜，制造方便等优点。（图 2.3）（2）马蹄型套管式（发夹型，U型）内管能抽出，这样内外

6、管均可清扫，另外，可根据内外管温差使内外管自由膨 胀。内管使用翅片管（图2.4）第 4 页共 42 页 40S008-2001传热管传热管法兰支持片180。弯头180。弯头法兰套管套 管管嘴套管管嘴法兰 支架U形螺栓图2.3套管固定式换热器（1传热管（内管，传热管）（2纵向翅片（3管接头螺栓（联接螺纹）（4近接头 螺母（联接外螺纹）（5管接头螺母（联接螺母）（6传热管法兰（内管法兰）（7套 管（8套管管嘴（9套管管嘴法兰（10套管法兰（11套管盖（12密封垫板（13双头螺栓 （14填料箱（15填料（16压盖（17支架图2.4套管马蹄型（发夹型，U型）换热器2.2按使用分类按照使用用途分，有以下

7、两种情况，一种是仅加热或冷却，即不引起流体相变 化，另一种是根据加热或冷却进行蒸发或凝结，即引起流体相变化。使用的种类名称一般以用途分类。（1）加热器是加热流体升到所需温度，以提高流体温度为目的而使用的一种换热器，不引 起被加热流体的相变化。热源为蒸汽和装置中的余热。一般使用蒸汽作为热源 时，往往将蒸汽所具有的潜热加热给被加热流体，蒸汽为此凝结变为液体，即引起 相变化。（2）予热器是以加热流体使流体温度上升为目的，在这一点与加热器相同，但它是根下一步操作要求对流体予热而使用的一种换热器。（3）过热器是以加热流体温度上升为目的，在这一点与加热器相同，但它是进一步加热流 体，为使其达到过热状态而使

8、用的一种换热器，流体一般是汽态。40SC008-2001第5页共42页（5）重沸器（4）蒸汽发生器是加热液体给与潜热，使之蒸发，以产生蒸汽为目的换热器是将装置里凝结的液体重新加热使之蒸发为目的而使用的换热器。按使用目的 有以下两种重沸器，一是只将产生的蒸汽送出为目的而使用的换热器，二是将产生 的汽液混合物送出为目的而使用的换热器。 （6）冷却器是将流体冷却到所需温度，以降低流体温度为目的而使用的一种换热器，被冷却流体不产生相变。 冷源可用河水，井水，海水等，但当冷却水不足时，常使 用空气冷却器。（7）深冷器冷却流体使流体温度降低为目的，是与冷却器相同，深冷却器是使流体冷却到 冰点以下极低温为目

9、的而使用的一种换热器。冷源使用液态氨，液态氟里昂等冷媒，从被冷却流体中取气化热，由液体变为 气体、即发生相变化。（8）冷凝器是冷却汽体，取出潜热使之液化为目的的换热器。被冷却流体从气体变为液体，即发生相变化。使蒸汽冷凝变成水的换热器称为复水器。（9）纯冷凝器是冷凝器的一种，是将全部冷凝性气体冷凝液化为目的而使用的换热器（10）部分冷凝器冷凝器的一种，是将部分冷凝性气体冷凝液化为目的的换热器。一般使部分冷 凝液回流以调整蒸储塔操作等。（11）换热器是狭义的换热器，使两种流体进行热交换。它是使一种流体被加热的同时，另一种流体被冷却，以此为目的而使用的一种换热器3换热器的布置3.1安装形式单台卧式布

10、置单台换热器卧式布置的形式见图3.1图3.1两台重叠卧式布置这种布置形式对节约占地面积和缩短连接配管是效的。(D两台同类换热器的重叠布置见图3.2。图3.2(2)两台不同类型换热器的重叠布置见图3.3。第 6 页共 42 页 40S008-2001(3)立式重沸器如图3.4、图3.5所示。从塔体引出支架，进行布置，或布置在地面支架上 布置在塔体支架上时方法要与设备设计负责人协商。图3.4图3.5图塔支撑的场台 独立阖撑场台3.2布置位置(1)工艺没有限制要求时，换热器一般布置在地面上尽量低的基础上。(2)有工艺要求等场合，将换热器布置在规定高度的地面基础上或框架上， 作为例子，可考虑下述事项。

11、(a )使用釜式重沸器和立式重沸器场合(b )换热器出入口几乎没有有效压力差，只靠重力流动来冷却及冷凝的场合 (C )在地面上没有布置换热器的空间时。3.3设置高度(1)在地上及框架上的设置高度在地面和在框架上布置的换热器基础高度，由换热器下侧排放管所需尺寸决定（参照图3.6 3.7 ）即H （换热器基础高度）=W+X+Y+ZW=法兰+弯头Y=排放管尺寸（参照图3.8）X=管半径Z=排放管距地面（平台面）的距离（MIN150）但是，换热器的基础高度有时需要在一定范围内取齐，所示表3.1中数值是基础的最低高度，应予以注意。另外，有保温，保冷的场合，还要考虑排放管保温、 保冷厚度，操作无障碍。40

12、SC008-2001第7页共42页图3.8详图1、设尺寸“A ”（中心线至鞍式支座底）与尺寸 B （中心接管法兰面）相 同。2、设排放阀尺寸为API1602的闸阀SW （A型承插焊一扣阀）表3.1换热器基础高度D .W1JHTCftXIfO雪景飘畔电片下行 csve40SC008-2001第25页共42页表6.4 （续）包巾寸N： W意1HU第 26 页共 42 页 40S008-2001连接壳程底部管嘴的配管 表6.5n 口01-：Il-LL -*F-1DI-5f 丁 j-.帖E.-叶*苏W*EJtM *电/电9楼惘细*Ft*，q*FleH由F方用t?-L*k.*itA-Hi40SC008-

13、2001第27页共42页 表6.5 （续）第 28 页共 42 页 40S008-2001连接壳程底部管嘴配管表6.640SC008-2001第29页共42页 表6.6 （续）备注（有关6.2.1项6.2.5项及6.3.3项的配管形状的备注）备注充分考虑与吊耳的位置关系，使用吊耳起吊时有障碍。（参照 3.5.1 项与相邻配管的位置关系，应考虑管支架配置及配管支架基础的距离。（参照 7.1项支吊架）由于对管壳封头上吊耳的使用有障碍，所以，配管不能布置在换 热器中心线 上。但是，事先将吊耳左右倾斜就没有问题了。拆卸时，管道妨碍管箱，不能向吊起的前方移动，所以，这种配管形式要尽 量避免，在不得己的情

14、况下，管程下部管嘴的配管要可拆卸。（见图6.7管程底部管咀的配管要能拆卸第 30 页共 42 页 40S008-2001图6.7维修时，由于使用吊耳所以要能够拆卸配管例1两台以上换热器串联时，管道若布置在吊耳上方，检修时最好能够拆下配管。图6.8第31页共42页图 6-10图6.8例2、与地下配管连接时，一般设置法兰能与地下配管分离。图6.9。（6管道往框架下连接时，注意不要碰梁。图界凶图6.940SC008-2001(7螺栓装卸间距，法兰螺栓的螺母侧要保证有 100mm以上(参照3.5.1项一(1)(8阀门布置使阀门手轮的中心高度距操作面在2000以内为宜，(参照PDS320-1 11管道布

15、置设计总则(9配管与换热器壳之间距要经研究后决定(10这种配管形式，能够确保管箱维修有足够的空间。(11(12检修时，要能拆卸阀门。(参照3.5.1项(1)和(2)(13在与地下配管连接时，要具有能吸收不均匀沉降的挠性管段。另处，为了协调与地下配管的连接工程，要能吸收地下配管工程尺寸的误差。图 6.12。图 6.12（14维修时，由于要使用管壳头盖的吊耳，所以在换热器中心线上不能设置配 管。如下图所示，为了不与起吊用的钢丝绳及吊钩相碰，在使用90。或者45。弯头，即使距中心线按最小尺连接也没有问题。（参照 3.5.1项（2）。图6.13第 32 页共 42 页 40S008-2001图 6.1

16、3浮头式换热器的配管举例。6.2.16.2.6项各连接管咀的配管形式中，选择对配管条件与管道布置同时最 佳的形式。图6.146.19为换热器各管咀配管参考示例。实际的配管设计，应考虑换热器的维修、配管支架、阀门操作等，再决定配管形式。另外，应该根据换热器的设置情况，决配管的安装，不能把图6.146.19配管参考示例作为典型管线安装图使用。图 6.1640SC008-2001第33页共42页厂喧中，图 6.18图6.18详图6.3 U形换热器的管道走向第 34 页共 42 页 40S008-2001连接U型管换热器（AEU BEU型的）各管嘴连接的管道走向，几乎与连接浮 头式换热器的管道走向相同

17、，远离管箱之壳管嘴的管道走向与浮头式换热器的管道 走向不同。6.3.1连接管程侧顶部和底部管嘴的配管参照6.2.1及6.2.2项6.3.2连接壳程（靠近管箱的）顶部和底部管嘴配管参照6.2.3及6.2.5项6.3.3连接壳程（靠近壳程头盖的）顶部和底部管嘴配管U型管换热器没有壳程头盖拆卸问题就不需要考虑拆卸浮头式换热器外头盖和螺栓用的空间 n40SC008-2001第35页共42页第 36 页共 42 页 40S008-2001时落序兼才华、三才脸乱监一 6厂厅与*4L黑r国m# I7亨内爱堂彳遗）亍”口工机/内I厅接餐8餐界行-T ； #DE-7理 1 5AJ f”Q6.3.4 U形管换热器配管举例6.2.1, 6.2.2, 6.2.3, 6.2.5,及6.3.3项连接各管嘴的配管形式中，选择配管条 件与管系组合同时最佳的形式。图6.206.2