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固定管板式换热器的制作与装配 引言 换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。 换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。 固定管板式换热器主要由壳体、换热管束、管板、前端管箱（又称顶盖或封头）和后端结构等部件组成。管束安装在壳体内，两端固定在管板上。管箱和后端结构分别与壳体两端的法兰用螺栓相连，检修或清洗时便于拆卸。换热器设计的优劣最终要看是否适用、经济、安全、运行灵活可靠、检修清理方便等等。一个传热效率高、紧凑、成本低、安全可靠的换热器的产生，要求在设计时精心考虑各种问题.准确的热力设计和计算，还要进行强度校核和符合要求的工艺制造水平。一、固定管板式换热器 固定管板式换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。 固定管板式换热器主要特点是固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。二、设计概述我所设计的是固定管板式换热器,针对换热器中所需要的材料，标准零件,结构尺寸大小，作了详细的分析，从而使换热器达到工艺要求。对材料，标准零件,结构尺寸的要求,主要从四个方面考虑：安全性能要求 （强度、韧性、刚度、耐蚀性、密封性）；工艺性要求（生产效率、能耗）；使用性要求（结构、安装、维修、制造）；经济性要求。设计固定管板式换热器从它的材料选择，结构设计，强度计算及壁厚设计，标准件选取和总重计算等来了解固定管板式换热器的制作工艺。三、机械设计固定管板式换热器的机械设计除了最关键的换热板片以外，还有两块墙板，我们称为框架板和压力板，框架板为外侧不可活动的墙板，压力板为换热板片另一侧的可用拉杆螺栓调整位置的墙板；数根拉杆螺栓，用来加紧框架板和压力板；立柱；上下导杆，连接在框架板和立柱之间，用来支撑并给压力板和换热半片导向；框架板和立柱上可安装底脚底脚，用于固定机器。除此以外，还可以有法兰，过滤器，温度计和压力计等一系列附件。 四、总体结构固定管板式换热器主要由管箱、壳体、管板、管束及折流板等零部件组成，管束两端固定在管板上，管板和壳体之间是刚性连接在一起，相互之间无相对移动，（如图所示，其参数如下表。）这种换热器结够简单，制作方便，造价较低；在相同直径的壳体内可排列较多的换热管，而且每根换热管都可单独进行更换和管内清洗；但管外壁清洗较困难。当两种液体温差较大时，会在壳壁和管壁中产生温差应力，一般温差大于50时就应考虑在壳体上设置膨胀节以减小温差应力。但当管、壳温差大于70，壳程压力超过0.6MPa时，导致膨胀节过厚失去温差补偿作用。因此，固定管板式换热器适用于壳程流体清洁，不易结垢，管程常要清洗，冷热流体温差不太大的场合。 固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。 设计一台换热面积为32.8m2的固定管板式换热器设计参数如下：（1）工艺参数名称 壳程 管程物料名称T-102顶气相物料循环冷却水操作压力MPa-0.080.4设计压力MPa0.60.7操作温度进：153.7 出：153.7进：32 出：40设计温度18090流体密度kgm31.0771000传热量kjh11230001123000程数14水压试验压力气密性试验压力换热面积m2 32.8 （二）管口表： 符号DNPN(mmMPa)法兰标准连接面用途N12501.6HG20592-97RF气相进口N2401.6HG20592-97RF抽真空口N31001.6HG20592-97RF循环冷却水出口N41001.6HG20592-97RF循环冷却水进口N5801.6HG20592-97RF凝液出口（三）设计条件图 五、结构原理固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。 流道的选择,进行换热的冷热两流体，按以下原则选择流道：不洁净和易结垢流体宜走管程，因管内清洗较方便；腐蚀性流体宜走管程，以免管束与壳体同时受腐蚀；压力高的流体宜走管程，以免壳体承受压力；饱和蒸汽宜走壳程，因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出；若两流体温度差较大,选用固定管板式换热器时，宜使传热分系数大的流体走壳程，以减小热应力。 操作强化,当管壁两侧传热分系数相差很大时（如粘度小的液体与气体间的换热），应设法减小传热分系数低的一侧的热阻。如果管外传热分系数小，可采用外螺纹管，以增大管外一侧的传热面积和流体湍动，减小热阻。如果管内传热分系数小，可在管内设置麻花铁，螺旋圈等添加物，以增强管内扰动，强化换热，当然这时流体的流动阻力也将增大。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程，为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。六、特点固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。 固定管板式换热器的特点是： 1、旁路渗流较小； 2、锻件使用较少，造价低； 3、无内漏； 4、传热面积比浮头式换热器大20%30%。 固定管板式换热器的缺点是： 1、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t50,当t50时必须在壳体上设置膨胀节； 2、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏； 3、壳程无法机械清洗； 4、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。七、选用要点 1、根据已知冷、热流体的流量，初、终温度及流体的比热容决定所需的换热面积。初步估计换热面积，一般先假定传热系数，确定换热器构造，再校核传热系数K值。 2、选用换热器时应注意压力等级，使用温度，接口的连接条件。在压力降，安装条件允许的前提下，固定管板式换热器以选用直径小的加长型，有利于提高换热量。 3、换热器的压力降不宜过大，一般控制在0.010.05MPa之间； 4、流速大小应考虑流体黏度，黏度大的流速应小于0.51.0m/s；一般流体管内的流速宜取0.41.0m/s；易结垢的流体宜取0.81.2m/s。 5、高温水进入换热器前宜设过滤器。 6、热交换站中热交换器的单台处理和配置台数组合结果应满足热交换站的总供热负荷及调节的要求。在满足用户热负荷调节要求的前提下，同一个供热系数中的换热器台数不宜少于2台，不宜多于5台。 八、材料选择1.壳体、封头、折流板-选用Q235-B Q235-B的使用温度为0-350，用作压力容器壳体厚度不超过20mm,容器的设计压力也不超过1.6MPa，质量稳定，价格较低，无毒，具有较强的可塑性和可焊性，是优质碳素钢。2.管板、法兰、支座、螺栓螺母-选用Q235-A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊热性和热加工性，质量稳定，价格较低，无毒。3.换热管-选用20强度稍高，很少淬火，无回火脆性，冷变形塑性高，电弧焊和接触焊接性能好，质量稳定，价格较低，无毒。九、结构设计（一）换热管与管板的连接换热管的标准管长为1.5、2.0、3.0、6.0、9.0（单位m），换热管数量、长度和直径根据换热器的换热面积确定，所选换热器直径和长度应符合标准规格。一般小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系数稍高，但容易结垢，不易清洗，因此为了提高传热率，对于较清洁的流体通常选取直径较小的换热管；而对于粘性大或污染的流体通常选择大直径换热管。 换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、转角正三角形，正方形和转角正方形排列。我选用的为三角形排列，因为它们排列紧凑，同样的管板面积上排列的管子束多10左右，同一体积传热面积更大，应用最普遍，但管外不易清洗。适用于壳程介质污染少，且不需要进行机械清洗的场合。正方形和转角正方形排列，管间小桥形成一条直线通道，便于机械清洗。多用于经常清洗管子外表面上的污垢。 管板是换热器的主要部件之一，一般采用圆形平板，在板上开孔并装设换热管。管板还起分隔管程和壳程空间、避免冷热流体混合的作用。管板和管子的连接方式有胀接、焊接、高温高压下采用胀、焊并用的方式。我选用的是焊接连接。 焊接连接是将换热管的端部和管板焊在一起，工艺较胀接简单、压力较低时可使用较薄的管板，不受管子和管板材料硬度的限制，且在高温高要下仍能保持良好的连接效果，所以对于碳钢和低合金钢，大多采用焊接连接，但是焊接连接在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。因此焊接连接不适合于有较大振动及间隙腐蚀的场合。（二）管板及其与壳体连接 固定管板式换热器的管板与壳体连接为不可拆的焊接式连接，通常有管板兼作法兰和管板不兼作法兰两种。其中管板兼作法兰这种结构在生产中应用广泛因此我选用的为管板兼作法兰这种结构。 管板兼作法兰（三）折流板与挡板折流板的作用是使壳程流体反复地改变方向作错流流动或其他形式的流动，提高管间流体的流动程度，并可调节折流板间距以获得适宜流速，提高传热效率。另外，折流板还可起到支撑管束的作用。常用折流板有弓形和圆盘-圆环形两种，我选用的是单弓形。弓形的有单弓形、双弓形及三弓形，单弓形及双弓形应用最多，弓形缺口的高度应使流体通过时的流速与横向流过管束时的流速相当，一般取缺口高度h为壳体直径的0.20.45倍。当卧式换热器的壳程为单向清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置。若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口；若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板的最高处开通气口。当壳程为气、液共存或液体中含有固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通气口。折流板的最小间距应不小于圆筒内径的1/5，且不小于50mm。最大间距应不大于圆筒内直径。从传热考虑，有些换热器不需要设置折流板。但是为了增交换热管刚度，防止管子振动，通常也设置一定数量的支持板（按折流板一样处理）。且折流板固定方式有两种,一种为拉杆-定距管固定方式，适用于换热管外径19mm的管束，拉杆是一根两端皆带有螺纹的长杆，一端拧入管板。折流板穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离。最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上予以紧固。另一种为拉杆点焊结构，适用于换热管外径14mm的管束，即采用螺纹与焊接相结合连接或全焊接连接的。旁路挡板，为了防止壳程边缘介质短路，常设置旁路挡板以迫使壳体介质通过管束之间与管壳流体进行换热。旁路挡板可用钢板或扁钢制成，其厚度一般与折流板相同。旁路挡板嵌入折流板槽内，并与折流板焊接。壳体公称直径DN500mm时，增设一对旁路挡板；DN=500mm时，增设二对挡板；DN1000mm时，增设三对旁路挡板。（四）管箱管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体，管箱的结构有三种，第一种为双管程管箱，适用于较清洁的介质，应检查管子及清洗时，只能将管箱整体卸下，故不够方便；第二种是在管箱上装有平盖，只要卸下平盖即可进行清洗和检查，所以工程应用较多，但材料用量较大；第三种是将 管箱与管板焊成整体，这种结构密封性好，但管箱不能单拆下，检修、清洗都不方便，实际应用较少。管箱的结构、密封形式、法兰连接和管箱上开孔等结构设计参见GB151。在高压下，应减少各种开口尺寸，以便采用较小尺寸的法兰连接。在高温下，还应尽可能的减少法兰连接。因为在高温下，特别是当温度超过500时，材料的强度便急剧下降，结果会使连接的法兰和螺栓都要设计的十分粗大。接管一般与壳体内壁内平齐，排气或放液时因在最高点设排气口，最低点设排液口。（五）容器法兰压力容器标准法兰有甲型平焊法兰、乙型平焊法兰和长颈对焊法兰三种类型。1、 甲型平焊法兰（JB/T4701）是法兰盘直接与容器的筒体或封头焊接。这种法兰在预紧和工作时都会对容器器壁产生一定的附加弯曲应力，法兰盘自身的刚度也较小，所以适用于压力等级较低和筒体直径较小的场合。甲型平焊法兰用板材切削加工制造，其工作温度为高于-20300。2、 乙型平焊法兰（JB/T4702） 与甲型平焊法兰相比是除法兰盘外增加了一个厚度大于筒体壁厚的短节，这样既增加了整个法兰的高度，又可使容器器壁避免承受附加弯曲应力的作用。因此这种法兰适用于较高压力和较高直径的场合。乙型平焊法兰可用板材或锻件加工制造，其短节材料应与法兰材料相同或其材料强度级别应不低于法兰材料强度级别，且应与法兰材料间有良好焊接性能。乙型平焊法兰工作温度为高于-20350。3、 长颈对焊法兰（JB/T4703）用根部增厚且与法兰盘外增加了一个厚度大于筒体壁厚的短节，从而更有效地增大了法兰的整体刚度。由于法兰盘与颈部为一整体，所以消除了法兰制造中可能发生的焊接变形及残余应力。这种法兰用专用型钢经机加工制造，降低了法兰的成本，长颈对焊法兰的工作温度为-70450。压力容器法兰的密封面有平面密封面、凹凸密封面和榫槽密封面三种形式。1、 平面密封面 时一个光滑平面。这种密封面结构简单，加工方便，便于进行防腐衬里。但上紧螺栓后，垫片材料容易往两侧伸展，不易压紧，密封性能较差，用于所需压紧力较低且介质无毒的场合。 2、凹凸密封面 由一个凸面和一个凹面组成。在凹面上放置垫片，由于凹面在外侧有台阶，压紧时垫片不会被挤出、且便于对中，密封性能比平面密封面好，可适用于密封易燃、易爆、有毒介质及压力稍高场合。 3、榫槽密封面由一个榫面和一个槽面组成。垫片放在槽内，压紧时垫片不会被挤出，但其结构较复杂，更换垫片困难。这种密封面不能用非金属软垫片，可采用缠绕式或金属包垫片，垫片较窄，容易获得良好的密封效果，适用于密封易燃、易爆、有毒介质及压力较高场合。密封面的凸面部分容易碰坏，运输与拆装时应加以注意。在密封面形式中，甲型平焊法兰有平面型与凹凸面型密封面，乙型平焊法兰与长颈对焊法兰则三种密封面型式均有。密封面型式代号平面密封面平面密封凹凸密封面凹密封面凸密封面榫槽密封面榫密封面槽密封面容器法兰的公称直径是指与法兰相配的筒体或封头的公称直径。筒体用钢板卷制时，此容器的的公称直径指筒体的内径；若以钢管作筒体时，此容器的公称直径指钢管外径。容器法兰的公称压力是指在规定的设计条件下，确定法兰结构尺寸所采用的设计压力，用“PN”表示，单位MPa。压力容器法兰的公称压力分为0.25、0.60、1.00、1.60、2.50、4.00、6.40（单位均为MPa）七个等级。容器法兰的尺寸是由公称直径和公称压力两个基本参数确定的。法兰垫片与介质直接接触，是法兰连接密封的核心元件。垫片材料要求既具有耐腐蚀性又不污染被密封介质，同时具有一定回弹能力和机械强度，在工作环境下不易变质硬化和软化。压力容器法兰常用垫片有非金属软垫片、缠绕垫片和金属包垫片三种，对应的标准号为JB/T47044707-2000。十、压力容器法兰的选用根据容器的设计压力、设计温度、介质特性等，由法兰标准确定法兰的类型、材料、工程压力、公称尺寸、密封面的型式，垫片的类型、材料及螺栓螺母的材料等。具体选用步骤如下：1、初步确定法兰的公称压力等级。按照设计压力小于等于公称压力的原则，由容器法兰的公称压力等级和给定的容器设计压力，就近确定一个公称压力值；若设计压力非常接近这一公称压力且设计温度高于200，则就近提高一个公称压力等级。2、初步确定法兰类型。根据法兰的公称直径、容器设计温度和以上初步的公称压力，并考虑不同类型法兰的适用温度来初步确定法兰的类型。3、选用法兰材料。根据设计温度和介质特性，结合容器材料按标准选定。4、确定法兰的公称压力和类型。根据所选法兰的材料、容器工作温度及初步确定的法兰类型和公称压力表得其最大允许工作压力，若所得最大允许工作压力大于等于设计压力，则初定的公称压力就是所选法兰的公称压力；若最大允许工作压力小于设计压力则调换优质法兰材料或提高公称压力等级，使最大允许工作压力大于等于设计压力，最后确定出法兰的公称压力和类型。5、根据工作介质的特性确定密封面形式；根据法兰的类型、及工作温度确定垫片，螺栓、螺母的材料。6、根据法兰类型、公称直径、公称压力查标准JB/T47014703-2000，确定法兰的具体结构尺寸。十一、支座卧式容器的支座可分为有三种：鞍式支座、圈式支座和支腿式支座三种。其中鞍式支座应用最为广泛，在卧式储槽和热交换器上应用较广，简称鞍座，现已标准化，标准号为JB/T4712.1-2007；圈式支座用于大直径薄壁容器和真空操作的容器，或多于两个之承的长容器，圈座能使容器支撑处的筒体得到加强，能降低支撑处的局部应力，采用圈座时除常温常压下操作的容器外，至少应有一个圈座是滑动支撑的；支脚式支座结构简单，但支撑反力集中作用于局部壳体上，一般只用于小型卧式容器和设备。立式容器支座分为腿式支座、耳式支座、支承式支座和裙式支座四种。腿式支座用于公称直径DN为4001600mm、圆筒切线长度L与公称直径DN之比不大于5、容器总高不大于8000mm，且不得用于通过管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚性连接的容器；耳式支座用于公称直径不大于4000mm的立式圆筒形容器，广泛用于反应釜及立式换热器等直立设备上；支承式支座用于公称直径DN8004000mm、圆筒长度L与公称直径DN之比L/DN5、容器总高度H10m钢制立式圆筒形容器，以上三种类型的支座均已标准化，标准号为JB/T4712.24712.4-2007。裙式支座主要用于总高大于10m、圆筒长度L与公称直径DN之比大于5的高大的塔类设备。对于比较高大的室外立式换热器应采用裙式支座。裙座设计计算过程如下：（1）裙座壁厚：正常操作时，裙座除承受操作时的重量外，还要承受最大风载荷或地震载荷。水压 试验肘，裙座除承受最大重量外，并可能承受较小的风载荷。所以要按两种情况分别进行校核。也可直接参照筒体壁厚取一裙座厚度即可。（2） 确定裙座与筒体的连接方式： 采用对接焊缝或搭接焊缝形式。（3）基础环计算：A、基础环内外径确定：一般参考下式选取： 基础环的外径： Dbo=Dso+(200400) mm 基础环的内径： Dbi=Dso- (200400) mm 上式中Dso裙座底截面的外径，Dso=Dsi+2n mm Dsi裙座底截面的内径。对接焊缝可取Dsi=DiB、基础环厚度计算：在重量及风载荷作用下，可计算出基础环上的合成应力max，使其不超过混凝土基础的许用压应力，否则应加大基础环尺寸。基础环厚度可分别按金属环上无筋板和有筋板两种情况计算。无筋板的基础环厚度 b= ,有筋板时可看成受均布载荷、简支平板，按公式b=计算。也可直接取基础环厚度。 1、 鞍座的结构和类型鞍座是卧式容器和设备广泛采用的一种支座，现行鞍座标准为JB/T4712.1-2007容器支座 第一部分：鞍式支座，其结构分焊制和弯制两种。焊制鞍座一般是由底板、腹板、筋板和垫板组焊而成；而弯制鞍座的腹板与底板是由同一块钢板弯制而成，两者之间不存在焊缝，只有当DN900mm的设备才使用弯制鞍座。鞍座本体的焊接均为双面连续角焊，鞍座与容器圆筒焊接采用连续焊。焊缝腰高取较薄板厚度的0.50.7倍，且不小于5mm。当容器壳体有热处理要求时，鞍座垫片应在热处理前焊于容器上。鞍式支座分为轻型（代号A）、重型（代号B）两种类型，DN900mm的设备鞍座只有重型而没有轻型，因为设备直径较小，轻重型没有明显差异。重型鞍式支座按制作方法、包角及附带垫板情况分BB五种型号。鞍座大部分带垫片，但公称直径DN900mm的设备也有不带垫片的。为了使容器在壁温发生变化时能够沿轴线方向自由伸缩，每种型式鞍座又分为固定式（代号F）和滑动式（代号S）两种安装型式，及固定式支座的底板上开园形螺栓孔滑动式支座的底板上开长圆形螺栓孔。双鞍座支承板上的卧式容器必须是固定式鞍座与滑动式鞍座搭配使用。鞍座时，F型鞍座通过底板上的地脚螺栓固定在基础上，S型鞍座地脚螺栓上则使用两个螺母，先拧上去的螺母拧到底后倒退一圈，再用第二个螺母锁紧，这样当容器产生热变形时，S型鞍座可以随容器一起做轴向移动。为便于S型鞍座的轴向滑动，如果容器的基础是钢筋混凝土时，在S型鞍座的下面必须安装基础垫片。2、鞍座的材料鞍式支座材料为Q235-A，也可用其他材料。垫板材料一般应与容器筒体材料相同，焊接材料的选用参照有关标准。当鞍式支座设计温度等于或低于-20时，应根据实际设计条件，如有必要设计者可以对腹板等材料提出附加低温检验要求，或是选用其他合适的材料。3、鞍座的选用（1）鞍座型式的选定根据设备的工程直径及鞍座实际承载的大小确定选用轻型或重型鞍座。按容器圆筒强度的需要确定选用120包角或150包角的鞍座。（2）确定鞍座的允许载荷（Q）按照鞍座实际承受的最大载荷Qmax必须小于等于鞍座的允许载荷（Q）的原则，查表确定标准高度下鞍座的允许载荷。当鞍座高度增加时，鞍座允许载荷随之降低，其值可参照JB/T4712.1-2007来确定。（3）垫片的选择公称直径DN900mm的容器，重型鞍座分为带垫板和不带垫板两种结构型式当符合下列条件之一时，必须设置垫板：a、容器圆筒有效厚度小于或等于3mm时；b、容器圆筒鞍座处的周向应力大于规定值时；c、容器圆筒有热处理要求时；d、容器圆筒与鞍座间温度大于200时；e、当容器圆筒材料与鞍座材料不具有相同或相近化学成分和性能指标时。4、确定基础垫片当容器基础为钢筋混凝土是滑动鞍座底板下面必须安装基础垫片，基础垫片应保持平整光滑，垫板尺寸参照JB/T4712.1-2007时，基础垫板由设计者在图样上规定其供货关系。(4)地脚螺栓地脚螺栓的作用是将设备固定在基础上，以免倾倒。设备在重量和风载（或地震）弯矩作用下，向风侧受拉伸，背风侧受压缩。在计算地脚螺栓时，一般先假设螺栓个数（一般为4的倍数，最少取为6个。）再根据每个地脚螺栓所受的拉力计算其应力，再按公式计算出螺栓直径后圆整成螺栓公称直径，对于高塔，一般地脚螺栓不宜小于M24。螺栓座由筋板和压板构成。筋板是为了加强基础环和支承压板；压板是为了连接地脚螺栓。十二、固定管板式换热器的维护（一） 点检和日常维护 对固定管板换热器应注意定期进行设备检查，精心进行日常保养。 点检重点项目有：运行时的异常响声，压力、温度、流量、泄漏、介质、基础支架、保温、振动以及换热器内外部的腐蚀情况。1、 温度 对重要换热器，定期测量换热器两种介质的出入口温度、流量，当换热器效率低于生产工艺需要时应清洗以提高换热效率。还需防止因温度急剧变化产生温差应力。2、 压力 通过对流体及进出口压差的测量与检查，判断内部的结垢情况、堵塞及流体流量的变化或泄漏，如发现压力有较大变化，应分析原因及时采取措施。3、 泄漏 要加强并采取各种措施观察判断换热器外部和内部的泄漏（定期从压力较低一侧排放口排液，根据排出介质的颜色、相态、气味、PH值等判断是否有泄漏）。4、 振动 检查基础支架的振动，固定螺栓是否有松动。 5、保温 保温层的损坏会直接影响换热器的传热效率，甚至会引起壳体外部积水而发生腐蚀。保温层损坏要及时更换。 6、腐蚀 换热器主要腐蚀部位发生在管道、管道与管板连接处及壳体焊缝及其附近处。应根据介质腐蚀性和具体情况定期检查。十三、常见故障及处理方法在生产过程中，由于热交换器管板受水分冲刷、气蚀和微量化学介质的腐蚀，管板焊缝处经常出现渗漏，导致水和化工材料出现混合，生产工艺温度难以控制，致使生成其它产品，严重影响产品质量，降低产品等级。冷凝器管板焊缝渗漏后，企业通常利用传统补焊的方法进行修复，管板内部易产生内应力，且难以消除，致使其它换热器出现渗漏，企业通过打压，检验设备修复情况，反复补焊、实验，24人需要几天时间才能修复完成，使用几个月后管板焊缝再次出现腐蚀，给企业带来人力、物力、财力的浪费，生产成本的增加。通过福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，通过提前对新换热器的保护，这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点，在以后的定期维修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过福世蓝技术及时修复，避免了长时间的堆焊维修影响生产。正是由于此种精细化的管理，才使得换热器渗漏问题出现的概率大大降低，不仅降低了换热器的设备采购成本，更保证了产品质量、生产时间，提高了产品竞争力。其常见故障与处理如下表：故障产生原因处理方法振动壳体介质流动过快；管路振动导致；管束与折流板的结构不合理；机座刚度不够。调节流量和流速；加固管路；改进管束与折流板的结构；加固机座。管板与壳体连接处开裂焊接质量不好；外壳歪斜，连接管线拉力或推力过大；腐蚀严重，外壳壁厚减薄。消除补焊；重新调整找正；检测后修补；管束、管头泄漏管子被折流板磨坏；壳体和管束温差过大；管口腐蚀或胀（焊）接质量差。堵管或换管；补胀或焊接；换管或补胀（焊）。传热效率下降列管结垢；壳体内不凝气或冷凝液增多；列管、管路或阀门堵塞。清洗管子；排放不凝气或冷凝液；检查清理。十四、固定管板换热器的检修(一)检修前的准备1、详细了解被检修换热器停车前的运行情况，查阅相关的技术资料和图纸，明确固定管板换热器主要零部件的技术要求和质量检测，必要时编写施工方案。2、备好检修所用工机具、材料和各类防护用品。更换所用的零部件应有材质合格证、质量证明书，并准备好压力试验的胎具、卡具等。3、应按操作规程和顺序切断与被检修换热器相连的管路阀门，卸压后放净换热器管程和壳程的介质，并根据介质特性进行相应吹扫、置换等，检测合格后加堵盲板，办理安全检修交接手续。4、认真做好换热器检修前的检查工作。通过观察、无损探伤、测厚、水压试验、气密性试验等方法确认故障的部位、大小等。5、需注意有保温层的换热器要先拆除保温层，搭好检修用的脚手架、平台、跳板，并用铁丝固定好。6、凡参加对受压元件进行施焊的焊工，必须持有相应有效的焊工操作证。(二)、检修内容1、小修内容拆卸两端顶盖或管箱。打开管箱法兰，仔细观察管板的分程密封情况，管板入口有无异物堵住管口，有无垢层及腐蚀产物堆积，记录；分析腐蚀物和垢层。清洗或清扫管子内表面和壳体异物。检查两端盖、管箱有无腐蚀、锈蚀、裂纹、砂眼等缺陷。进行管束和壳体试压，检查泄漏点，堵漏。进行局部测厚。检修连接螺栓是否完好，必要时更换。检查保温及防腐蚀情况。2、中修内容包含小修所有内容。抽出管束，清理、清洗、清扫，检查换热管变形及弯曲情况。检查隔板和拉杆螺栓腐蚀及锈蚀情况。检查各密封面情况，表面不能有刮痕、沟槽、凹坑、点蚀等。3、大修内容包含中、小修所有内容。若管束被堵管束超过总换热管束的10以上则更换管子或管束。全面检查运行情况，并对管板与管子焊接处进行渗透检查。对壳体进行检验，超标时必须消除壳体焊缝缺陷或更换壳体。（三）检修安全注意事项1、所有进行换热器检修现场的人员必须带好安全帽，穿好工作鞋，登高作业必须系好安全带。2、吊装用的吊车、抽芯用的机具和移位用的起重设备等应事先检查、试车，并选用足够强度的钢丝绳，注意严禁用钢丝绳直接吊装换热器管束芯，以免造成管束变形。3、换热器检修多为连续作业，夜间作业必须保证有足够的照明；危险区应设安全标志，夜间设红灯警示。现场动火、临时用电等必须严格执行国家安全规定。4、换热器清洗必须指定地点，以防止油污、介质进入下水道环境污染；从事化学清洗的人员应穿好耐酸碱腐蚀的工作服，特别要保护好眼睛、手和脚，防止飞溅烧伤，废液要进行必要的无害处理后才能按规定地点排放。5、若设备已拆封头，在采用高压水枪冲洗时工作人员要穿好防护用品，水枪喷水方相要设立警戒线并有专人看护。6、严格按图纸和技术规范要求的试压条件进行换热器的试压。试压过程如发现泄漏，严禁带压紧固、补焊以及采用其他方法处理；如发现异常响声、压力下降、表面油漆剥落等情况，应立即停止试压，并卸压查找原因进行修理。（四）检修方法和过程1、检查对换热器壳体检查可通过观察、测量腐蚀部位的厚度（一般采用超声波测厚仪）、拆卸前气密试验确定壳体的泄漏部位，还可通过对各应力集中部位增加测厚点数来补充检查、确定故障部位、大小等情况，并详细做好检修记录。管内及管板的腐蚀或漏点部位，可采用超声波探伤或涡流探伤查找（即非磁性管子配上专用探头插入高频磁场，在管内产生涡流）；也可通过壳程和管程水压试验分别检查换热管及其与管板连接接头的泄漏情况。管板检查，非铁磁性管板可用着色探伤检查表面微裂纹和气孔等，碳钢管板可用着色探伤，也可用空气、氮气，也有用氨来检查。检查方法：用橡胶塞子塞好管子一端，用肥皂水和发泡剂或用PH试纸放在管子另一端，就可检查出有泄漏的管子。试验压力控制在0.3MPa以下。2、修理根据检查结果，确定需要修理的部位进行相应修理。（1） 壳体部位修理 对于封头密封面的损坏修理如密封面缺陷很小，可在装密封垫圈时采用涂胶方法处理，如耐高温的“液态密封胶”或704胶；如密封面有贯穿的径向划痕或比较深的凹坑时，可采用手工电弧焊堆焊后，再用手提砂轮机或油石打平，确保其平面度和粗糙度，注意打磨时不得伤及密封面；对采用内衬密封板外压封头的高压换热器，当密封板与壳体焊接密封部位发现裂纹（可用着色探伤检查）时，应用角式磨光机彻底消除裂纹，用氩弧焊重新堆焊后，在焊接好密封板。 对壳体接管处泄漏的修理对于碳钢壳体，可采用碳弧气刨刨开泄漏处的角焊缝，用旋转锤修去渗碳层后，选用合适的焊条或焊丝以及适合的焊接工艺进行焊补。对于需要热处理的要进行局部热处理，并要注意修理中不得伤及接管。对于不锈钢壳体，可采用角式磨光机磨开泄漏点，若泄漏点很小时也可用旋转锤磨开；若泄漏点大，可用等离子割开泄露出的焊缝，再用角式磨光机修磨好焊口后，选用合适的焊条或焊丝以及适合的焊接工艺进行焊补。（2）换热管修理换热管的损坏主要是管子本身的泄漏和换热管与管板连接处的泄漏。可以采用水压试验检查泄漏部位。对于管子本身的泄漏可采用以下方法来处理：堵管：用锥形堵头将管口堵住，管堵材料的硬度不能高于管子的硬度。如管程压力较高，堵管后还要焊接，防堵头冲脱。堵管数不得大于总管数的10。换管a.取出列管。常用钻孔法、绞孔法、錾削法、气割法。b. 清理、修磨、检查管板孔。去除孔边毛刺和管内结垢、油污；检查管板孔、密封槽不得有划痕，管板不得有裂纹、气孔，孔径、圆度、圆柱度偏差在允许范围。c.穿管或管束的组装。穿管前应做好切管、退火、磨管等准备。最好取一根穿一根，防止折流板移位；管束全部更换则用专用的组装工具。d.管子与管板的连接。多次补胀无效的管子常用电弧焊、气体保护焊、钎焊；胀焊并用一般强度胀加密封焊或强度焊加密封胀。对于管子与管板的连接处的泄漏，处理方法为： 对于强度胀的管口可进行补胀，但补胀次数不的超过三次； 对强度焊或胀焊并用管口，可先清除焊缝、打磨补焊或焊后补胀消处泄漏； 对已经堵过的管口泄漏，可直接堵管后焊接。（2） 结垢的处理可根据结垢的程度、介质的特性以及现场的条件分别选用机械清洗、高压水冲洗清理、化学除垢清理和海绵球清洗法。 机械清洗管束轻微堵塞或积渣积垢时，可用不锈钢筋或低碳钢圆盘从一侧捅入，另一头拉出，清除轻微的堵塞或积渣积垢。轻薄的积垢，可用专用管刷，一头穿出铁丝，将清管刷从换热管拉出，反复几次尽可清除；管内结垢严重或全部堵死时，可用软金属捅管清理。管口被结垢或异物堵塞时可用铲、削、刮、刷等处理。 高压水清洗处理高压水冲洗法多用于结焦严重的管束的清洗，如催化油浆换热器。先人工用条状薄铁板插入管间上下移动，是管子间有可进水的间隙，然后用高压泵（输出压力1020MPa）向管束侧面喷射高压水流，即可清除管子外壁的结垢。若管间堵塞严重、结垢又较硬时，可在水中渗入细石英砂，可提高喷洗效果。如果条件许可先将管束整体放入油中寖泡，使粘着物松软和溶解，将结垢泡胀，更便于高压水冲洗。 化学除垢清理常用寖泡法、强制循环法等。寖泡法是将浓度15左右的酸液缓慢灌满容器，经过一断时间（一般为20h以上）将酸液连同被清除掉的积垢一起倒出，这种方法简单、酸液耗量少，但效果差、需用的时间也较长。强制循环法是利用酸泵使酸液强制通过换热器，并不断进行循环。即将换热器管程出入口与酸泵和酸槽连接，在酸槽中配制6-8的酸液，用蒸汽管加热到50-60，并加入1的缓蚀剂，即可进行循环，一般需10-12h。循环时要经常测定酸的浓度，若浓度下降很快说明结垢严重，应补充新酸保持浓度，如果经循环后酸液浓度下降很慢，还回的酸液中已不见或很少有悬浮状物时，一般认为清洗合格，然后再用清水冲洗至水呈中性为止。这种方法使酸液不断更新，加速了反应的进行，清洗效果好，但需要酸泵、酸槽及其他配套设施，成本较高。 海绵球清洗法 这种方法是将较松软并富有弹性的海绵球塞入管内，使海绵球受到压缩而与管内壁接触，然后用人工或机械法使海绵球沿管壁移动，不断摩擦管壁，达到消除积垢的目的。对不同的垢层可选不同的硬度的海绵球，对特殊的硬垢可采用带有“带状”金刚砂的海绵球。 3、检验 检查后的换热器必须按JB4730要求对焊接接头进行射线、超声波或磁粉渗透检验，合格后还要按GB150进行压力试验检查。 按GB150规定准备试压装置、试验介质等，并按规程进行压力试验检验。固定管板换热器的水压试验程序是先进行壳体试压，检查壳体、换热管与管板连接接头等部位；然后进行管程试压，检查管箱及相关连接部位。水压试验合格后可按规程进行气密性试验。试验方法如下表：试验顺序试验类型检查项目1、壳体a、水压试验b、气密性试验（1）壳程的耐压，泄漏（2）管板的耐压、换热管与管板连接接头部位的泄漏2、管程c、水压试验d、气密性试验（1）管板的受压、管口部位的泄漏（2）封头、管箱的耐压，泄漏（3）各密封面的泄漏 4、验收交接 检查后的换热器使用并经一段时间的运行观察，各指标达标；设备的防腐、保温恢复完好；检查现场工完、料净、场地清；有关技术资料齐全，包含设计变更、材料代用通知单，材质、零部件合格证，检修记录单，焊缝质量检验报告，试验记录。具备上述条件即可交接。 十五、固定管板式换热器的清洗1隔离设备系统，并将管板式换热器里面的水排放干净。 2采用高压水清洗管道内存留的淤泥、藻类等杂质后，封闭系统。 3在隔离阀和交换器间装上球阀（不小于1英寸=2.54厘米），进水和回水口都应安装。 4接上输送泵和连接导管，使清洗剂从换热器的底部泵入，从顶部流出。 5开始向换热器里泵入所需要的福世泰克清洗剂（比例可根据具体情况调整）。 6反复循环清洗到推荐的清洗时间。随着循环的进展和沉积物的溶解，反应时产生的气体也会增多，应随时通过放气阀将多余的空气排出。随着空气的排出，凝汽器内的空间会增大，可加入适当的水，不要一开始就注入大量的水，可能会造成水的溢出。 7 循环中要定时检查清洗剂的有效性，可以使用PH 试纸测定。如果溶液保持在PH值23时，那么清洗剂仍然有效。如果清洗剂的PH 值达到56时，需要再添加适量福世泰克清洗剂。最终溶液的PH值在23时保持30分钟没有明显变化，证明达到了清洗效果。 注意：福世泰克清洗剂可以回收后重复使用，排放会造成浪费。 8 达到清洗时间后，回收清洗溶液。并用清水反复冲洗交换器，直到冲洗干净至中性，用PH试纸测定PH值67。 9 完成清洗后既可开机运行。也可以打压试验，看是否有泄漏现象。如果有泄漏，可以采用美嘉华高分子复合材料进行修复保护，并且可以大大延长设备的使用寿命。 10. 设备稳定后，记下当前的介质过流量、工作压力、换热效率等数据。 11. 比较清洗前和清洗后数值的变化，就可以计算出该企业每个小时所节省的电费、煤费等生产费用