半圓管反應(yīng)釜的工作原理

隨著生產(chǎn)趨向大型化和規(guī)模化發(fā)展，反應(yīng)釜逐漸向大型化發(fā)展，其直徑加大，簡體加長。特別是承受外壓反應(yīng)釜內(nèi)筒體壁厚的增加，給設(shè)計(jì)、制造增加了難度，同時(shí)也提高了反應(yīng)釜的制造費(fèi)用，又不利于傳熱。 而采用半圓管夾套結(jié)構(gòu)的反應(yīng)釜，即可改善以上所述的情況，又可改善反應(yīng)釜的受力情況，使反應(yīng)釜內(nèi)簡體的壁厚減薄。

該廠大部分“U”夾套結(jié)構(gòu)反應(yīng)釜為常壓操作，而“U”型夾套內(nèi)常通 人0．3MPa-0.6MPa的蒸汽加熱，按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》劃分， 為第一類(D1級)壓力容器。有些反應(yīng)釜內(nèi)是冷～熱間隔操作的，有時(shí)夾 套會出現(xiàn)使用冷凍鹽水降溫后再通入蒸汽的工況，這樣一旦誤操作會發(fā)生冷凍鹽水流失，造成浪費(fèi)。采用雙螺旋半圓管夾套，使冷凍鹽水和蒸汽各行其道，可以徹底杜絕傳熱介質(zhì)摻混和流失的問題。鑒于以上原因，我們對該廠的這一類型設(shè)備進(jìn)行了更新和改造， 設(shè)計(jì)了半圓管夾套來代替“U”型夾套。

從半圓管夾套容器的受力分析來講，容器內(nèi)筒受外壓，半圓管夾套受內(nèi)壓，內(nèi)簡體外壁纏繞的螺旋半圓管夾套可視為外壓加強(qiáng)圈，由于其間距較密、均勻，因而外壓計(jì)算長度較小，定性分析是安全的。可以降低內(nèi)簡體的壁厚。具體的設(shè)計(jì)、計(jì)算詳見GB150—1998(鋼制壓力容器》HG/T20569L_1994(機(jī)械攪拌設(shè)備》及化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書《攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)》 中的相關(guān)內(nèi)容。通過計(jì)算結(jié)果來看，不管是外壓筒體的壁厚，還是半圓管夾套的壁厚都得到了減薄，在綜合考慮腐蝕裕度、最小壁厚以及制造方面的原因后，適當(dāng)?shù)脑黾颖诤瘢@在工程設(shè)計(jì)上是安全的。

從內(nèi)筒體纏繞半圓管夾套的整體布局方面，為保證傳熱面積大，應(yīng)盡量在內(nèi)簡體及封頭上布滿半圓管夾套。

半圓管夾套的節(jié)距除按規(guī)定選擇外，還要依據(jù)內(nèi)簡體的壁厚、半圓管夾套的壁厚以及焊接加工工藝等方面綜合考慮確定。為使傳熱面積加大，半圓管夾套的節(jié)距應(yīng)盡量減小，考慮到焊接熱影響區(qū)、施焊、打磨、 焊縫無損檢測、返修等因素，半圓管夾套的外壁的間隙一般情況下取 20-30mm。

半圓管夾套上引出的進(jìn)、出管口結(jié)構(gòu)。其端板與內(nèi)簡體及半圓管夾套的焊縫必須采用全焊透結(jié)構(gòu)，并且做PT-I或M．r-I無損檢測。 半圓管夾套纏繞在內(nèi)簡體的加工、制造、焊接是比較方便的，但用同樣的方法加工、制造、焊接在封頭上是比較困難的。因?yàn)榉忸^的外表面是一個(gè)曲面，而半圓管夾套的壁厚較薄，煨彎纏繞后易發(fā)生摺皺，環(huán)向斷面發(fā)生變形。另外，半圓管夾套邊緣處與封頭的外表面間隙過大， 不易保證，這些問題已在加工制造中得到了證實(shí)。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對此進(jìn)行了改造，在保證換熱面積的情況下，在封頭上采用無縫鋼管盤繞在外表面上，且與封頭進(jìn)行雙面角焊。