张亚宁

（宁夏神耀科技有限责任公司，银川 750200）

废热换热器又称余热锅炉，主要作用是冷却高温工艺气体，控制工艺气体温度并副产动力蒸汽，广泛应用于合成氨工业、乙烯工业、硫酸工业等石油化工领域[1]。废热换热器操作条件一般比较苛刻，常常在高温、高压、临氢、热强度高、热应力大且长周期恶劣工况下运行。因此对设备的结构设计、选材、强度设计、制造技术等方面均提出了较高要求。

本文对一台立式U 形管换热器进行结构分析，并对选材、结构设计进行了简要说明，重点对一些特殊结构进行了技术分析和探讨。

1 设计参数

本换热器设计压力、设计温度及其他相关设计参数见表1。

表1 换热器设计参数Table 1 Design specifications of heat exchanger

2 操作工况

该换热器操作工艺为450 ℃的高温高压变换气流经管程，通过换热管进行热交换将壳程约120 ℃锅炉水进行加热，壳程产生约315 ℃高温高压饱和蒸汽，同时将管程变换气降温至270 ℃左右。该换热器管程的变换气毒性为中度危害，属易爆性质介质，壳程介质为锅炉给水及蒸汽。管程侧操作环境为临氢环境，氢分压为9.95 MPa。壳程设计压力11.5 MPa，设计温度320 ℃，管程设计压力16.7 MPa，管箱外壳设计温度400 ℃，管箱内件构件设计温度480 ℃，属高温高压设备。

3 结构特点

该换热器采用立式结构。壳程程数为单程，管程为两程；壳程折流板采用下密上疏布置且内部设置双层套筒结构，壳程顶部气相空间设置导流筒和丝网除沫器；换热管为U 形管，换热管与管板采用内孔强度焊连接形式；管程管箱端盖采用无垫片密封结构形式；……