海水淡化蒸發(fā)器管束安裝技術(shù)探討

匡 嵐

（上海交通大學(xué)，上海 201206）

海水淡化蒸發(fā)器管束安裝技術(shù)探討

匡 嵐

（上海交通大學(xué)，上海 201206）

海水淡化蒸發(fā)器是海水淡化裝置中的重要設(shè)備。管束安裝時(shí)，必須保證管板和隔板之間的同心度，以保證換熱管穿管順利進(jìn)行。因此，如何確保管隔板的同心度和盡可能避免筒身不變形，是海水淡化蒸發(fā)器在制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。制造實(shí)踐證明，管束橫套法（行車吊運(yùn)管束沿導(dǎo)軌進(jìn)入殼體）較好地解決了上述兩大難題，對(duì)其他換熱器在制造過程中的管束安裝同樣有啟發(fā)意義。

蒸發(fā)器 管束 筒身 安裝 變形 同心度

1 海水淡化裝置的基本介紹

上海電氣電站設(shè)備有限公司上海電站輔機(jī)廠自主設(shè)計(jì)制造的我國(guó)第一臺(tái)一萬兩千噸級(jí)多效蒸發(fā)MED蒸發(fā)器及其他部件，將用于黃驊電廠二期工程。

該裝置的主要工作原理：蒸汽通過蒸發(fā)器（熱交換）加熱海水，海水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，再加熱下一效海水，最終經(jīng)過冷卻轉(zhuǎn)化為蒸餾水。而濃鹽水通過管道排放至?xí)覃}場(chǎng)進(jìn)行曬鹽，多余的蒸汽則再次進(jìn)入噴射器進(jìn)行二次循環(huán)。

蒸發(fā)器主要部件由殼體、管束、噴淋裝置及除霧器組成。

蒸發(fā)器內(nèi)徑φ6678/φ5500mm，厚度僅為11mm，材料牌號(hào)為316L，總長(zhǎng)約84m，總重631T（含換熱管）。蒸發(fā)器共有六效，每效為一換熱單元，一、六效兩端有水室。由于場(chǎng)地及運(yùn)輸條件限制，要求各效分別在公司內(nèi)組裝完畢后，運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)總裝。

2 管束安裝方案

2.1 基本結(jié)構(gòu)

以第一效換熱單元為例。它由殼體筒身、兩塊前后管板、五塊隔板、封板、導(dǎo)流板、后水室、噴淋裝置、除霧器及熱交換管等組成。長(zhǎng)15000mm，外徑φ7892mm（實(shí)際蒸發(fā)器筒身外徑φ6700mm）。本文所指管束，主要由前后管板、五塊隔板、擋水板等組成，除去13230根換熱管重，約70噸。

2.2 主要零、部件制造及組裝流程

圖1紅色框內(nèi)的工序?yàn)橥獍圃?，藍(lán)色框內(nèi)的工序?yàn)楣馨遘囬g，其余工序在臨港車間。紅色字體的工序?yàn)橥补?jié)縱環(huán)縫焊后，需10%RT和100%PT。

圖1 主要零、部件制造及組裝流程

按設(shè)計(jì)圖紙的要求安裝管束，考慮如下三種方案。

方案1：管束豎裝入殼體。根據(jù)現(xiàn)有資料的介紹，國(guó)外海水淡化蒸發(fā)器殼體（包括殼體外的由不同規(guī)格工字鋼組成的支撐環(huán)）等均為在空地上，用汽車吊進(jìn)行垂直裝配焊接。該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是薄壁殼體不易造成變形、同心度易控制、在裝焊過程中工件始終處于穩(wěn)定狀態(tài)不易發(fā)生工傷事故、不占用車間場(chǎng)地等諸多優(yōu)點(diǎn)。該方案為國(guó)外成熟工藝制造方案，但黃驊電廠不具備空地吊裝的條件，如在車間內(nèi)制造，則受到廠房高度及行車吊鉤高度的限制，因此未采用該方案。

方案2：在殼體內(nèi)組裝管束。管板、隔板在筒身內(nèi)逐塊安裝，輔以拉撐管和定距管支撐定位、調(diào)節(jié)同心度。該方案的優(yōu)點(diǎn)：管板、隔板依次逐塊安裝，它們之間的同心度易調(diào)整，能保證順利穿管。但缺點(diǎn)同樣明顯：逐塊安裝管隔板將大大延長(zhǎng)制造周期；安裝時(shí)，單塊管板、隔板起吊豎立不穩(wěn)，容易引發(fā)安全事故；蒸發(fā)器筒體等均為不銹鋼，如在殼體內(nèi)組裝管束，將大量使用固定板焊接臨時(shí)支撐，且人員進(jìn)出頻繁，易使筒體變形及破壞已完成的內(nèi)表面酸洗鈍化。權(quán)衡利弊，放棄該工藝方案。

方案3：管束橫套入殼體。即先上后管板（該管板作為由前管板及五塊隔板組成的管束調(diào)整同心度的基準(zhǔn)），然后再將組裝完成的管束以水平移動(dòng)的組合方式裝入殼體的方案。經(jīng)過綜合分析，采取該工藝方案。

采用方案3的原因：第一，黃驊電廠有著豐富的壓力容器管束橫套經(jīng)驗(yàn)。以600wM高壓加熱器為例，采用兩部行車并輔以工裝將筒身套在管束外。第二，節(jié)約管板、隔板及工裝在車間100噸跨的堆放及周轉(zhuǎn)場(chǎng)地?？捎迷瓐A鋼倉庫完成管束組裝和部分工裝的安裝再移入車間。就可節(jié)約大量寶貴的場(chǎng)地，并且該處兩部30噸行車完全能滿足組裝管束的吊運(yùn)要求。第三，減少了管隔板的來回吊運(yùn)，管、隔板不易變形。第四，管束裝配在開放的空間內(nèi)完成，易調(diào)整也較安全，不易發(fā)生零部件和人員的磕碰。第五，因?yàn)楸痉桨竷H需調(diào)整同心度一次，同心度的調(diào)整即管束整體的調(diào)整，而非逐塊調(diào)整（如按方案2的逐塊上管隔板同心度調(diào)整需六次之多），制造時(shí)省時(shí)省力。但是，方案3在同軸度的調(diào)整上較方案2有所欠缺，需要我們?cè)诔Ｒ?guī)橫套方法上通過改進(jìn)來盡可能克服缺陷。

3 管束的組裝及安裝

經(jīng)過反復(fù)思量，權(quán)衡利弊，最終確定以下方案。

第一，將五塊隔板、一塊后管板、擋水板等組裝成管束，并通過工裝對(duì)管束進(jìn)行整體加固，盡可能防止吊運(yùn)及從圓鋼倉庫運(yùn)輸至容器100噸跨管過程中發(fā)生變形。滾輪安裝在管束工裝的底部，待橫套時(shí)與軌道配合，將管束整體安全平穩(wěn)送入筒身內(nèi)。第二，在殼體上中，前管板起約4500mm左右（約為筒身總長(zhǎng)約1/3）處裝焊一吊耳（管束及內(nèi)件安裝完畢后不拆除，留于筒體內(nèi)），用于手動(dòng)葫蘆起吊內(nèi)件及橫套管束，并在殼體下中處安裝兩條槽鋼，做管束橫套時(shí)的導(dǎo)軌（橫套完畢需拆除）。第三，管束橫套入殼體筒身前，必須完成殼體修磨及內(nèi)表面的酸洗鈍化、殼體上所有接管和搭子的安裝焊接、噴淋裝置的安裝，避免管束裝焊后空間狹小，操作不易。前端部管束進(jìn)入時(shí)，為防止端口處受重變形（各效在工地需要焊接相連）和傾覆，可選用30×40×1500的枕木逐塊疊放填實(shí)。第四，管束橫套進(jìn)筒身方式由以往常規(guī)高壓加熱器的托吊式橫套（殼體套管束）改為目前的軌道送入式（行車吊運(yùn)管束沿導(dǎo)軌進(jìn)入殼體）。殼體內(nèi)壁呈圓弧，管束進(jìn)入約1/3后，需有站于殼體內(nèi)人員用手拉葫蘆牽引拖拉。此時(shí)，工作人員要注意安全，防止跌倒。管束橫套進(jìn)筒身時(shí)，人站在兩塊隔板中間時(shí)要適時(shí)避讓，防止磕碰。第五，由于行車起吊鋼絲繩所處的位置只能進(jìn)兩檔隔板，故需殼體上中方的吊耳協(xié)助用手拉葫蘆將管束逐步向筒身內(nèi)拖。此時(shí)，首先調(diào)整管束末端隔板與后管板的間距，然后用千斤頂調(diào)整管束的高度和同心度。管束就位后，試穿幾根定位管，并迅速在管束底部按圖紙要求焊妥支撐板，筒身上裝焊管束支撐件，以保證筒身在翻轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)管束同心度不偏移。最后，移除千斤頂和導(dǎo)軌。第六，管束橫套入筒身完畢后，對(duì)筒身端口進(jìn)行圓度測(cè)量，如發(fā)現(xiàn)筒身變形，即采取工藝支撐方式作正。第七，管束橫套入筒身，移除管板處管束裝配托架后，可在管板四周及中心選取幾個(gè)點(diǎn)，每處穿8～12根換熱管，以保證穿管時(shí)管板及隔板的同心度。

4 結(jié)束語

裝配后，經(jīng)質(zhì)保部門的檢測(cè)，證明上述工藝方案較為有效地解決了筒身變形和管隔板的同心度兩大難題，也為諸如海水淡化蒸發(fā)器之類的大型換熱器今后在廠內(nèi)的制造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]秦叔經(jīng)，葉文邦.換熱器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

Discussion on Installation Technology of Tube Bundles in Seawater Desalination

KUANG Lan
(Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 201206)

Seawater desalination evaporator is an important equipment in the desalination plant. When the tube bundle is installed, the concentric degree between the tube plate and the partition plate must be ensured to ensure the smooth running of the heat exchanging pipe. Therefore, it is one of the key technologies in the manufacturing process that how to ensure the concentric degree of the separator and avoid the deformation of the cylinder as much as possible. Manufacturing practice has proved that the control of the tube bundle of the tube bundle along the guide rail to enter the shell to better solve the above two problems, the other heat exchanger in the manufacturing process of the tube bundle installation also has enlightening significance.

evaporator, tube bundle, tube body, installation, deformation, concentric degree