管壳式余热锅炉的设计与计算
余热锅炉的结构及工作原理
第三章余热锅炉的结构及工作原理
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1、余热锅炉的分类
根据结构形式，余热锅炉可分为管壳式和烟道 式余热锅炉。管壳式余热锅炉的结构与管壳式 换热器无多大区别，并同样有固定管板式、浮 头式及U形管式等。烟道式余热锅炉的结构与 普通锅炉的相似，有耐火砖砌成炉膛，炉膛内 装设管束，高温气体通过炉膛，将管束内流动 的水加热汽化。
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6、烟道式余热锅炉和管壳式余热锅炉的区别
烟道式余热锅炉是水管锅炉，水或蒸汽在受热 管的管内流动，烟气在受热管管外的烟道中流 动。烟气通过冲刷管子的外表面将热量传递给 管内的水或蒸汽。烟道式余热锅炉的显著特点 是，在一个烟道里有预热器、过热器、蒸发器、 省煤器、烟囱、汽包、上升管、下降管、等部 件。
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2、 按照高温气体的流程方式余热锅炉分为 根据高温气体通过管内还是管外，余热锅炉分
为火管余热锅炉和水管余热锅炉。水管余热锅 炉有双套式（俗称刺刀形）、立式U形管式等 形式；火管余热锅炉有一段式结构和二段式结 构。
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3、烟道式余热锅炉
烟道式余热锅炉是一种用以回收利用各种炉窑 的排烟余热的锅炉。由于余热源是炉窑排出的， 一般都是常压或微正压的炽热烟气（或工艺 气）。且这类余热锅炉的结构与工业锅炉或电 站锅炉相似，故称为烟道式余热锅炉。常用于 硫酸生产装置、石油裂解装置、催化裂化装置 等。
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4、火管余热锅炉
火管余热锅炉是高温气体在炉管内流动。沸水 从汽包经下降管流入锅炉底部，在管壁受热， 变为汽水混合物，由上升管返回汽包。这种余 热锅炉结构简单，因壳体承受蒸汽压力，适用 于生产压力不高的蒸汽。
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5、水管余热锅炉
水管余热锅炉是沸水流过管内，高温气体流经关 外。因锅炉的壳体不承受蒸汽压力，适用于生产 高压蒸汽。根据沸水的流动形式，水管余热锅炉 又可分为以下形式；①自然循环式，管内沸水流 动的推动力是下降管内的水与上升管内的汽水混 合物之间的密度差。为保证一定的存环量，汽包 需有足够的安装高度。②强制循环式，在下降管 路中安装循环泵，借以提高管内沸水流速，防止 汽包停滞恶化传热。因这种锅炉在运转、维修、 投资等方面有许多不利因素，仅在特殊场合采用。
整理余热锅炉施工组织设计
文件编号________ 余热锅炉施工组织设计20 年月日《压力容器安全技术监察规程》质技监局锅发[1999]154号第一章总则第1条为了保证压力容顺的安人运行，保护人民生命和财产的安全，促进国民经济的发展，根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，制定本规程。
第2条本规程适用范围如下：1、本规程适用于同具备下列条件的压力容器：（1）最高工作压力（Pw）（注1）大于等于0.1Mpa(不含液体静压力,下同);（2）内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m,且容积(V)(注2)大于等于0.25m3;（3）盛装介质为气体液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点液体。
(注3)2、本规程第三章、第四章和第五章适用于下列压力容器；（1）与移动压缩机一本的非独立的容积小于等于0.15m3的储罐\锅炉房内的分气缸;（2）容积小于0.25m3的高压容器;（3）深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱；（4）螺旋板换热器；（5）水力自动补气气压给水（无塔上水）装置中的气压罐，消防装置中的气体或气压给水（泡汗沫）压力罐；（6）水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；（7）电力行业专用的全封闭式组合电器（电容压力容器）；（8）橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压橡胶模具。
3、本规程适用于上述压力容器所用的安全阀、爆破片装置、紧急切断装置、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等安全附件。
4、本规程适用的压力容器除本体外还应包括：（1）压力容器与外部管道或装置焊接连接的第一首环向焊缝的焊接坡口、螺纹连接的第一个螺纹接头、法兰连接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面；（2）压力容器开孔部分的承压盖及其紧固件；（3）非受压元件与压力容器本体连接的焊接接头。
第3条本规程不适用于下列压力容器：1、超高压容器。
2、各类气瓶。
3、非金属材料制造的压力容器。
管壳式余热锅炉的设计与计算资料
管壳式余热锅炉的设计与计算内容摘要通过对管壳式余热锅炉的结构分析和主要元件的设计计算，以确保设计制造质量和安全为前提，结合在硫回收装置项目中所汲取的经验，浅谈管壳式余热锅炉的设计与计算。
关键词管壳式余热锅炉结构设计计算挠性管板换热管拉撑结构目前，管壳式余热锅炉的设计回收越来越受到有关方面的重视。
这一方面是由于充分回收利用能源的必要性，而更重要的原因是，随着国家经济的迅速发展，环境保护日益受到重视。
能源的需求日益增长，大量的化工企业排放出来的尾气和废气如何有效利用的问题也逐渐被重视起来，管壳式余热锅炉因其结构简单、制造方便等优点，而得到越来越多的应用。
装置的重要性越来越高，装置的参数也越来越高，装置中所用的管壳式余热锅炉作为装置中最重要、工作条件最苛刻的工艺设备，其设计水平的高低也直接制约着装置的安全运行与回收效率。
一．余热锅炉的特点及原理余热锅炉是综合利用工业炉余热的一种辅助设备，一般安装在烟道里面，吸收排放烟气的余热（或叫废热）产生蒸汽，并使烟气温度降低。
通过由汽包和卧式挠性固定管板管壳式锅炉所组成的余热锅炉，形成高温工艺气体在管内流动，水在馆外的锅壳中流动，热量通过罐壁传递给管外的水，这样的结构类似于管壳式换热器。
余热锅炉与一般锅炉的区别就在于，余热锅炉是不需用燃料，而是利用烟气余热来产生蒸汽的锅炉，因此虽然一次投资较大，但若蒸汽能充分的利用时，则其投资最多在4～6个月内就能回收。
相对一般锅炉来讲，因余热炉烟气温度低，故要求的受热面积要比一般锅炉大很多。
余热锅炉还有如下特点：1. 热负荷不稳定，会随着生产的周期而变化。
2. 烟气中含尘量大。
3. 烟气有腐蚀性。
4. 余热锅炉的安装会受场地条件限制，另外还存在如何与前段工艺的配合问题等等。
二．管壳式余热锅炉主要受压元件的设计和计算图1到目前为止，国内实际投用的管壳式余热锅炉其设计压力大多数没有超过6.4MPa。
因此，在国家颁布的保准SH/T3158-2009《石油化工管壳式余热锅炉》中将最高设计压力定为6.4MPa，可满足多数余热锅炉的设计的需要。
管壳式换热器制造工艺
两道冷压和一道热压 水压机,冲头,温度 900-1000
100%射线探伤 立车坡口加工,钻床钻孔
2-20 椭圆封头尺寸
2．筒体 材料为 16MnR，展开的坯料尺寸为 9850X8325X16 (mm)，拼接图如图 2-69
所示。它的制造过程列于表 2-19 2-19 筒体的制造过程
液化石油气储罐示意图一储罐主要构件的加工制造板材成型前的通用工艺流程列于表217序号工作内容要求加工方法加工内容或设备原材料复验外观几何尺寸和理化检验及钢板的超声波探伤钢印标记小于5毫米的板材用风刻电刻和不退色的墨水标记边缘加工气割或等离子弧坡口用机加工方法进行边缘加工二主要受压元件的成型和焊接工艺该封头为标准椭圆形封头材料为16mnr
许偏差分别列于表 2-25 和表 2-28。
3. 折流板等
下图为最常用的 20%DN 圆缺高度的弓形折流板，为保证加工精度和效率，常将圆板
坯以 8～10 块为一叠进行钻孔和切削加工外圆，折流板孔的允许偏差列于表 2-26。
4. 管子 换热器的管表面就是传热面积。常用管子外径 10~57 (mm)；其长度一般用 2000、 3000、6000(mm)等。管子应作下列试验：以管子数的 5％，且不少于 2 根作拉力、硬度 和扩口等抽样检验；进行水压试验（试验压力为设计压力的(1.5~2)倍，合格者才可使 用。 如采用胀接，管子两端应作软化退火处理，使管端的硬度低于管板硬度；另外，还 应对管端两倍于管板厚度的长范围内进行打磨，打磨后的粗糙度，钢管为
<0.5%ＤＮ
＜５
＜７
壳体内径过大或圆度误差会引起壳程介质短路而降低换热效率。
壳体的直线度误差会影响管束的抽装，对其要求列于表 2-24。
093压力容器安全技术监察规程
093压力容器安全技术监察规程劳锅字[1990]8号第一章总则第一条为了加强压力容器的安全监察，保证安全运行，保护人民生命与财产的安全，促进社会主义建设事业的进展，根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，特制定本规程。
第二条本规程是压力容器安全技术监督的基本要求，压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理与改造等单位，务必遵守《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，并满足本规程的要求。
各级主管部门对本规程负责贯彻执行，各级劳动部门锅炉压力容器安全监察机构负责监督检查。
第三条本规程压力容器范围划定如下：1．最高工作压力（Pw）（注：）大于等于0．1 MPa（不含液体静压力，下同）；注1：承受内压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，顶部可能出现的最高压力；注2：承受外压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，夹套顶部可能出现的最高压力。
2．内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于0．15m，且容积（V）大于等于30．025m；注：容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸计算（不考虑制造公差）并予圆整，且不扣除内部附件体积的容积。
3．介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
上述压力容器所用的安全附件，亦属于本规程管辖范围。
本规程不适用于下列压力容器：(1)核能装置中的压力容器、交通工具上的附属压力容器、军事装备用的压力容器、消防用的压力容器、科学研究试验装置用的压力容器、医疗用载人的压力容器、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）；(2)各类气体槽（罐）车与气瓶；(3)非金属材料制压力容器；(4)无壳体的套管换热器、冷却排管等；(5)烟道式余热锅炉与砌（装）在设备内的管式水冷却件；(6)正常运行最高工作压力小于0. 1MPa,但在使用中短时（如进、出物料时）承压的压力容器（如常压发酵罐，硫酸、硝酸、盐酸储罐，水泥罐车及类似的设备等）；(7)机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵柴油机的承压壳或者气缸，但不含造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器与移动式空气压缩机储罐等）；(8)电力行业专用的封闭式电气设备的电容压力容器（封闭电器）；(9)超高压容器。
《压力容器安全技术监察规程》99版
关于印发《压力容器安全技术监察规程》的通知质技监局锅发[1999]154号各省、自治区、直辖市技术监督局，国务院有关部门，中国人民解放军总装备部：自1990年5月9日颁发《压力容器安全技术监察规程》以来，各地区、各有关部门认真执行，对加强压力容器的安全管理，降低压力容器事故发生率，特别是减少恶性事故的发生和控制类似事故重复发生，起到了积极的作业。
为深入贯彻落实中央领导同志关于加强锅炉压力容器安全监察工作一系列重要指示，进一步做好新形势下锅炉压力容器质量安全监察工作，国家质量技术监督局新近对《压力容器安全技术监察规程》进行了修订。
现将修订后的《压力容器安全技术监察规程》发给你们，请组织有关人员认真学习，切实贯彻执行。
执行中有何问题请及时告知国家质量技术监督局。
本规程自2000年1月1日起正式实施。
届时，原劳动部1990年5月9日颁发的《压力容器安全技术监察规程》(劳锅字[1990]8号)即行废止。
联系人：国家质量技术监督局锅炉压力容器安全监察局吴燕联系电话：62022288转3917中华人民共和国国家质量技术监督局一九九九年六月二十五日压力容器安全技术监察规程第一章总则第1条为了保证压力容器的安全运行，保护人民生命和财产的安全，促进国民经济的发展，根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，制定本规程。
第2条本规程适用范围如下：1．本规程用于同时具备下列条件的压力容器：(1)最高工作压力(p w)(注1)大于等于0．1MPa(不含液体静压力，下同)；(2)内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0．15m，且容积(V)(注2)大于等于0．025m3；(3)盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
(注3)2．本规程第三章、第四章和第五章适用于下列压力容器：(1)与移动压缩机一体的非独立的容积小于等于0．15m3的储罐、锅炉房内的分气缸；(2)容积小于0．025m3的高压容器；(3)深冷装置中非独立的压力容器、直燃型吸收式制冷装置中的压力容器、空分设备中的冷箱；(4)螺旋板换热器；(5)水力自动补气气压给水(无塔上水)装置中的气压罐，消防装置中的气体或气压给水(泡沫)压力罐；(6)水处理设备中的离子交换或过滤用压力容器、热水锅炉用膨胀水箱；(7)电力行业专用的全封闭式组合电器(电容压力容器)；(8)橡胶行业使用的轮胎硫化机及承压的橡胶模具。
余热锅炉设计手册_范文模板
余热锅炉设计手册范文模板1. 引言1.1 概述余热锅炉作为一种高效能利用热能的设备，被广泛应用于工业生产中。
它通过回收和利用工业过程中产生的废热，将其转化为可供再利用的热能。
随着环保意识的不断增强和能源资源的日益紧缺，余热锅炉的设计及应用逐渐引起了重视。
本文将探讨余热锅炉设计手册的编写，为相关从业人员提供一个可行的范例。
在这个设计手册中，我们将详细介绍余热锅炉设计时需要考虑的要点，并给出相应的建议和解决方案。
1.2 文章结构本文将主要包括以下几个部分：第一部分是引言，概述了余热锅炉设计手册的重要性和意义。
第二部分是正文，对于余热锅炉的背景知识、工作原理以及常见问题进行介绍。
第三部分是针对余热锅炉设计要点进行详细阐述。
我们将会讨论关键参数选择、系统布局优化、安全性与节能性考虑等等。
最后一部分是结论，总结了本文的主要内容，并对余热锅炉的发展前景提出了展望，并提出了进一步研究和改进的方向。
1.3 目的本文的目的在于提供一个全面、详细且实用的余热锅炉设计手册范例，为从事相关工作的技术人员、工程师和设计师们提供参考和借鉴。
通过系统地介绍余热锅炉设计时需要注意的要点，我们希望能够帮助读者深入理解余热锅炉的设计原理和方法，提高其在工业生产中利用废热资源的效率。
通过本文所提供的设计手册范例，读者可以了解到个别情况下哪些因素会影响到余热锅炉系统性能，并从中得到针对性的解决方案。
同时，也可以借鉴其中关于参数选择、系统优化、安全性和节能性考虑等方面的经验和建议，以实现最佳设计结果。
在本文中，我们将着重强调余热锅炉设计中需考虑到诸多因素，并针对这些因素给出具体而实用的设计指导。
通过正确理解并应用本文所介绍的内容，相信读者能够更好地进行余热锅炉的设计和应用工作。
2. 正文余热锅炉是一种利用工业过程中产生的废热进行能源回收的设备，具有节能环保的优点。
在设计余热锅炉时，需要考虑到多个因素，如余热特性、系统要求以及安全性等。
本文将详细介绍余热锅炉设计方面的注意事项。
余热锅炉的结构和原理
余热锅炉的结构和原理一、余热锅炉的结构余热锅炉一般由锅筒、炉膛、燃烧设备、烟气道及热交换设备等组成。
1. 锅筒：余热锅炉的主要组成部分，用于容纳水和热气体。
锅筒通常采用水管式或火管式结构，以优化热传递效果。
2. 炉膛：炉膛是热燃烧空间，用于燃烧燃料产生高温烟气。
炉膛通常采用燃烧室和燃烧器等结构，以保证燃料充分燃烧并提供高温烟气。
3. 燃烧设备：燃烧设备包括燃料供给系统和风机系统。
燃料供给系统用于输送燃料到炉膛中进行燃烧，而风机系统则提供所需的空气以维持燃烧过程。
4. 烟气道：烟气道用于导出燃烧后的烟气，并将其引导至热交换设备。
烟气道通常包括烟气进口、烟气出口以及与锅筒相连的烟气侧。
5. 热交换设备：热交换设备用于将烟气中的热能转移到锅筒中的水，以产生蒸汽或热水。
热交换设备一般采用板式换热器、管壳式换热器或螺旋板换热器等形式。
二、余热锅炉的工作原理余热锅炉通过利用工业生产过程中产生的余热，将其转化为热能供应给其他设备或系统。
1. 燃料燃烧：余热锅炉首先将燃料供给到炉膛中，燃烧产生高温烟气。
燃料可以是煤、油、气等不同形式的能源。
2. 烟气通过烟气道：烟气从炉膛中产生后，通过烟气道进入热交换设备。
烟气道的设计可以减小烟气的阻力，提高热交换效率。
3. 热能转移：烟气在热交换设备中与锅筒中的水进行热能转移。
烟气的高温热量通过与水接触，使水的温度升高，从而产生蒸汽或热水。
4. 蒸汽或热水输出：在热交换过程中，通过适当的控制和调节，将蒸汽或热水输出到需要热能的设备或系统中，从而实现热能的利用。
总之，余热锅炉利用工业生产过程中产生的烟气余热，通过热交换设备将其转化为蒸汽或热水，以满足其他设备或系统的热能需求。
同时，通过有效回收和利用烟气中的余热，可以实现能源的节约和环境的保护。
热管换热器及设计计算
冷流体4.9t/h 进口温度70℃ 出口温度135℃
热流体速度 0.8m/s
冷流体速度 1.5m/s
螺旋板式换热器板宽 0.3m
? 设计结果
换热面积 8.4m2
螺旋通道长度 14m
THANKS
? 翅片材料-低碳钢 焊接方式-高频焊接
? 光管外径0.032m 热管内径0.027m
? 热管全长2m
翅片高度0.015m
主要设计步骤
? 计算传热量、空气流出口温度和对数平均 温差
? 确定引风面积、迎风面管排数 ? 求总传热系数 ? 求加热侧总传热面积、热管换热器根数 ? 求换热器纵深方向排数 ? 求流体通过热管换热器的压力降
? 常规设计计算法与常规间壁式换热器相似 将热管群看成是一块热阻很小的“间
壁”，热流体通过“间壁”的一侧不断冷却， 冷流体通过“间壁”的另一侧不断被加热。
主要原始数据
? 排烟烟气流量4507m3/h 温度240-260℃
? 预热空气流量3800m3/h
进口温度20℃ 出口温度160-170℃
? 热管工质-水 管壳材料-20号锅炉无缝钢管
主要内容
? 热管介绍 ? 热管换热器分类 ? 热管换热器设计计算 ? 热管技术的应用 ? 螺旋板换热器介绍 ? 螺旋板换热器设计计算
热管的介绍
? 热管一般由管壳、毛细多孔材料 吸液芯和工作介质组成。
? 在蒸发段吸热热量气化成气体； ? 在冷凝段放出气化潜热热凝结成
液体； ? 在工业利用中，工作介质依靠重
螺旋板式换热器较多采用液 -液换热。
螺旋板式换热器分类
1、按流动方式分 ? 逆流型 ? 错流型 ? 混合型 2、按焊接方式分 ? “Ⅰ”型 螺旋体端面全部焊
余热回收锅炉参数介绍
加气块设备生产线
加气块生产线
粉煤灰加气块设备 /cpzs/ 加气砖成套设备 /cpzs/jiaqikuaishቤተ መጻሕፍቲ ባይዱengchanxian/68.html 粉煤灰加气砖设备 /kehuxianchang/
1、水泥窑余热锅炉简介
水泥窑余热锅炉是应用于水泥制造行业的一种高效可靠的节能产品， 根据水泥窑种类、规模、工艺流程和生产设备的不同我公司成功开发了应 用于日产100t/d~10000t/d水泥行业的高温、中温、低温余热锅炉。余 热锅炉主要有立式、卧式和立卧组合式强制循环和自然循环等多种结构形 式。根据水泥窑废气的特殊性、多样性我公司在水泥窑余热锅炉设计、制 造方面积累了丰富的经验，在锅炉减少漏风、防磨、防积灰等方面有独到 之处。 纯低温余热锅炉主要利用预热器窑窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出 的250℃~400℃的低温余热烟气产生微过热蒸汽的高效锅炉，同时利用微 过热蒸汽推动低参数的汽轮机来做功发电。该型锅炉整体结构采用立式布 置形式，具有布置灵活、占地面积小、基建投资少、漏风量小、钢材消耗 量低等显著特点，深受广大用户青睐。该低温废气余热用于发电，是节约 能源，降低消耗，实现资源综合利用的有效途径，既可减低水泥生产成本， 提高企业经济效益，又增强企业竞争力，部分缓解用电紧张，同时，可降 低排烟温度和排尘浓度，以及减少Ｃ０２排放，大大减少对环境的空气污 染和温室效应，使水泥企业做到资源循环利用，实现清洁生产
二、余热的分类
（二）由于余热是与其它生产设备及工艺密切相关，故 余热利用又具有以下特点： 1. 热负荷不稳定，主要有工艺生产过程所决定。 2. 烟尘的成分、浓度、粒度差别比较大。从而使锅炉的 受热面布置受影响，必须考虑防磨、堵灰及除尘。 3. 烟气成分的多样性，使有的烟气具有腐蚀性。如烟气 中的SO2 、烟尘或炉渣中的各种金属和非金属元素等 都可能对余热设备产生低温或高温腐蚀和积灰。 4. 受安装物所固有条件的限制。如有的对锅炉进、出烟 口标高的限制；有的对锅炉排烟温度的限制，使其满 足生产工艺的要求。
带膨胀节的中压管壳式余热锅炉的设计
ｂｉｒ ｉ ｘａｓ ｎｊｉ ， ｈ ｕｈｒｈｎｓｒ ｉ ａ ｓｌ ｔ ｎｔ ｔｅｓ ｎ ａｄａｄｃｄ ｆｈ ｏ ｅ ａｄｖｓ ｏ ｅ ｔ ｅｐｎｉ ｎ ｔｅａｔ ｉｋ ａｏ ｌ ｅ ｃｏ ａｄｒ ｏ ｅ ｅｂｉ ｒ ｎ ｅ— ｌ ｗｈ ｏ ｏｔ ｏ ｔ ｔｎ ｅ ｉ ｏｈ ｔ ｎ ｏｔ ｌ
维普资讯
带膨胀节的中压管壳式余热锅炉的设计
樊节斌 周 ， 勇 李 长芳 ，
（． 徽金 鼎锅 炉股 份有 限公 司 ， １安 安徽 芜 湖 ２ 合 肥燃 气集 团有 限公 司 ， 徽 合肥 ． 安
２ １０ ； ４０ １
２０７） ３０５
摘 要： 通过介绍一台６ｔ 、 ｈ 带膨胀节的中压管 壳式余 热锅炉的结构分析和设计计算过程 ， ／ 认为在 目前国内尚没有专门的《 管壳式余热锅炉》 标准情况下， 合理选用各 受压元件所对应的锅炉 、 压力容 器标准规范， 是确保该类产 品设计制造质量和保障人身安全的关键。 关键词 ： 节 ； 膨胀 中压 管壳式余 热锅 炉 ； 结构 分析
３ １ 设计参数 ． ６／ ｈ中压管壳式余热锅炉 的技术特性参数见 ｔ
表 １ 。
表 １ 技 术特 性参数 设计 参数
工作压力 （ Ｐ ） Ｍ ａ 设计 压力（ ａ ＭＰ ）
膨胀 节。
管壳式余热锅炉具有结构简单 、 制造方便等优
认知管壳式余热锅炉
认知管壳式余热锅炉管壳式余热锅炉分属锅炉和压力容器两种不同范畴，从介质特性、选材、结构和主要元件设计计算方式等方面阐述两种类型的各自特点。
标签：锅壳式余热锅炉；锅炉和压力容器；介质特性；结构1 介质特点管壳式余热锅炉的壳程介质比较简单，基本为水和饱和蒸汽，但管程介质的高温烟气却种类繁多。
同时压力容器范畴的管壳式余热锅炉相对于锅炉范畴的管壳式余热锅炉，其管程烟气成分更复杂危险。
1.1 锅炉范畴的管壳式余热锅炉烟气有以下几个特点：①热负荷不稳定，会随着生产周期的变化而变化。
②烟气含尘量大。
③有腐蚀性，但腐蚀性强烈的介质含量极少，腐蚀性较弱。
④烟气压力一般都接近常压。
1.2压力容器范畴的管壳式余热锅炉烟气有以下几个特点：①烟气介质种类多，腐蚀性、毒性及爆炸性危害程度多种多样。
如制氢转化气中含有一定量的氢，对管箱筒体、换热管、管板存在氢腐蚀的可能，同时氢属于易爆介质。
②露点温度高，容易对设备造成结露腐蚀。
一些烟气含水蒸气及SO2、SO3、NOX等酸性腐蚀介质，形成酸雾导致露点温度升高，有的会到200℃以上。
③容易堵塞换热管。
烟气露点腐蚀会使烟灰附着在管壁内，造成管束快速烟尘堵塞。
在还原性气体（如H2、CO等）中，当气体温度大于800℃时，余热锅炉可能因非金属衬里中的SiO2和Fe2O3含量较多，而使衬里被侵蚀产生空穴和析出SiO2引起换热管堵塞。
另外烟气介质可能会有凝结液体，不能顺利排出的凝结液会堵塞换热管。
④介质的压力范围相对较大。
如硫磺燃烧后的余热锅炉烟气压力为微正压，合成氨生产中重油汽化炉后的余热锅炉压力为3.2～4.0MPa。
2 主要材料锅炉范畴的管壳式余热锅炉因其管程烟气成分相对简单，腐蚀性及毒性等较低，一般选择质优价廉、便于制造的材料，需要注意管壳式余热锅炉所属的锅炉或压力容器规范中相近的材料不得随意代用。
3 结构及主要受压元件的设计、计算管殼式余热锅炉常用的结构有锅壳和汽包组成的双锅筒式和壳程内设有蒸发空间的单锅筒式。
课后题《化工设备机械基础》习题解答
《化工设备机械基础》习题解答第一章 化工设备材料及其选择 一. 名词解释A 组：2-7 图(a)所示支架ABC 由均质等长杆AB 和BC 组成，杆重为G 。
试求A 、B 、C 处的约束力。
解：（1）根据题意，画出整个支架ABC 的受力图和支架AB 的受力图，如图（b ）和图（c ）所示。
（a ） （b ） （c ）题2-7图（2）设两均质杆的长度为l ，取整个支架ABC 作为研究对象，则有：∑=0xF ，0=-CX AX N N （1）由方程（1）解得 CX AX N N =∑=0yF，02=+-CY AY N G N （2）∑=0AM，0)45cos 45cos ()45cos 245cos (45cos 2=+⋅++⋅-⋅- l l N ll G l G CY （3） 由方程（3）解得 G N CY = 代入方程（2）得 G N AY = （3）取AB 杆为研究对象：∑=0BM ， 045sin 45cos 45cos 2=+- l N l N lG AX AY 02=+-l N Gl lG AX22G l lGGl N AX =-=∑=0xF， 0=-BX AX N N2G N N BX AX == ∑=0yF， 0=--BY AY N G N0=BY N1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=E ε,比例系数E 为弹性模数。
4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
压力容器安全技术监察规程
压力容器安全技术监察规程劳锅字[1990]8号第一章总则第一条为了加大压力容器的安全监察，保证安全运行，爱护人民生命和财产的安全，促进社会主义建设事业的进展，按照《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，特制定本规程。
第二条本规程是压力容器安全技术监督的差不多要求，压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理和改造等单位，必须遵守《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的有关规定，并满足本规程的要求。
各级主管部门对本规程负责贯彻执行，各级劳动部门锅炉压力容器安全监察机构负责监督检查。
第三条本规程压力容器范畴划定如下：1．最高工作压力（Pw）（注：）大于等于0．1 MPa（不含液体静压力，下同）；注1：承担内压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，顶部可能显现的最高压力；注2：承担外压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，夹套顶部可能显现的最高压力。
2．内直径（非圆形截面指断面最大尺寸）大于等于0．15m，且容积（V）大于等于30．025m；注：容积是指压力容器的几何容积，即由设计图样标注的尺寸运算（不考虑制造公差）并予圆整，且不扣除内部附件体积的容积。
3．介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
上述压力容器所用的安全附件，亦属于本规程管辖范畴。
本规程不适用于下列压力容器：(1)核能装置中的压力容器、交通工具上的附属压力容器、军事装备用的压力容器、消防用的压力容器、科学研究试验装置用的压力容器、医疗用载人的压力容器、真空下工作的压力容器（不含夹套压力容器）；(2)各类气体槽（罐）车和气瓶；(3)非金属材料制压力容器；(4)无壳体的套管换热器、冷却排管等；(5)烟道式余热锅炉和砌（装）在设备内的管式水冷却件；(6)正常运行最高工作压力小于0. 1MPa,但在使用中短时（如进、出物料时）承压的压力容器（如常压发酵罐，硫酸、硝酸、盐酸储罐，水泥罐车及类似的设备等）；(7)机器上非独立的承压部件（如压缩机、发电机、泵柴油机的承压壳或气缸，但不含造纸、纺织机械的烘缸、压缩机的辅助压力容器和移动式空气压缩机储罐等）；(8)电力行业专用的封闭式电气设备的电容压力容器（封闭电器）；(9)超高压容器。
余热锅炉简介
余热锅炉，是指利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的余热及其可燃物质燃烧后产生的热量把水加热到一定工质的锅炉。
余热锅炉由锅筒、活动烟罩、炉口段烟道、斜1段烟道、斜2段烟道、末1段烟道、末2段烟道、加料管（下料溜）槽、氧枪口、氮封装置及氮封塞、人孔、微差压取压装置、烟道的支座和吊架等组成。
余热锅炉共分为六个循环回路，每个循环回路由下降管和上升管组成，各段烟道给水从锅筒通过下降管引入到各个烟道的下集箱后进入各受热面，水通过受热面后产生蒸汽进入进口集箱，再由上升管引入锅筒。
各个烟道之间均用法兰连接。
余热锅炉的分类余热是在工业生产中未被充分利用就排放掉的热量，它属于二次能源，是一次能源和可燃物料转换后的产物。
（一）按余热的性质可分为以下几大类：1.高温烟气余热：它是常见的一种形式，其特点是产量大、产点集中，连续性强，便于回收和利用，其带走热量占总热量的40~50%，该余热锅炉回收热量，可用于生产或生活用热及发电。
2.高温炉渣余热：如高炉炉渣、转炉炉渣、电炉炉渣等，该炉渣温度在1000℃以上，它带走的热量占总热量的20%。
3.高温产品余热：如焦炉焦碳、钢锭钢坯、高温锻件等，它一般温度.很高，含有大量余热。
4.可燃废气、废液的余热：如高炉煤气、炼油厂的催化裂化再生废气、造纸厂的黑液等，它们都可以被利用。
5.化学反应余热：如冶金、硫酸、磷酸、化肥、化纤、油漆等工业部门，都产生大量的化学反应余热。
6.冷却介质余热：如工业炉窑的水套等冷却装置排出的大量冷却水，各种汽化冷却装置产出的蒸汽都含有大量的余热，它们都可以被合理利用。
7.冷凝水余热：各工业部门生产过程用汽在工业过程后冷凝减小时所具有的物理显热。
（二）由于余热是与其它生产设备及工艺密切相关，故余热利用又具有以下特点：1.热负荷不稳定，主要有工艺生产过程所决定。
2.烟尘的成分、浓度、粒度差别比较大。
从而使锅炉的受热面布置受影响，必须考虑防磨、堵灰及除尘。
3.烟气成分的多样性，使有的烟气具有腐蚀性。
化工设备机械基础习题解答
《化工设备机械基础》习题解答
第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围
二、指出下列容器属于一、二、三类容器的哪一类
A组：
三、填空题
1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。
压力p
≥0.1MPa；②内直径Di≥150mm，且容积V≥0.025m3；③介质为气体、液化气或最高w
工作温度高于标准沸点的液体。
）
7．我国现有与压力容器相关的标准与规定有近（300）个。
8．我国现行的关于压力容器具有强制性的、法规性的规定主要有（《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》、《钢制压力容器》）三个。
9．GB150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的（核心）标准。
10．容器机械设计的基本要求主要有（强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性、节省材料和便于制造、方便操作和便于运输、技术经济指标合理）等八条。
管壳式废热锅炉的设计
管壳式废热锅炉的设计杨雷【摘要】由于工业的发展和全球能源供求紧张,世界各国对废弃不用的余热愈发重视,废热锅炉是利用余热产生压力蒸汽,并以此做为供热、供气、供电和动力的辅助能源,以提高热能的综合利用率,达到提高经济效益的目的.本文主要介绍了管壳式废热锅炉设计工作的一些要点.【期刊名称】《石油和化工设备》【年(卷),期】2012(015)003【总页数】3页(P78-79,85)【关键词】管壳式废热锅炉;设计【作者】杨雷【作者单位】抚顺石油机械有限责任公司技术中心,辽宁抚顺113004【正文语种】中文管壳式废热锅炉是一种用于回收工艺介质余热的废热锅炉。
由于余热源为带有一定压力的工艺介质，且工艺介质的压力往往较高，这类废热锅炉结构上与压力容器相似，因此称为管壳式废热锅炉，并按压力容器专业标准设计制造和验收。
管壳式废热锅炉一般分为列管式、盘管式、插入式、双套管式、U型管式及直流式。
我单位给某煤制气项目设计制造的制硫废热锅炉是一例典型的管壳式废热锅炉，其特点和设计过程如下。
1 工艺参数的确定原则由于该项目制硫废热锅炉过程气的特点是压力相对较高、温度高、流量相对较低，故选择管壳式废热锅炉中的列管式（相当于固定管板换热器），而这类废热锅炉通常都是火管锅炉，即管程走高温过程气，壳程走水、水蒸汽。
对于这类废热锅炉的设计参数，通常由工艺部门根据过程气的进出口温度、流量及需要产生的蒸汽的压力、温度，算出产汽量，然后根据这些参数算出换热面积，确定壳体直径、长度，换热管长度、根数以及汽包直径和长度。
再根据水动力循环计算确定汽包高度、汽包给水管径、上升管径、下降管径及汽包蒸汽出口管径。
在上述参数确定后，就可以按压力容器相关标准进行结构设计了。
2 确定设计参数壳程工作压力：4.6Mpa；进/出口工作温度：1500℃/350℃；介质：除氧水、水蒸汽；程数：1；腐蚀裕量：2mm；管程工作压力：0.05Mpa；工作温度：260℃；介质：过程气程数：1；腐蚀裕量：3mm；换热面积：1096m3；壳程设计压力：5.2Mpa；壳程设计温度：270℃；管程设计压力：0.25 Mpa；由于管程进口温度高，故在进口侧管箱壳体及管板等与过程气接触部分有隔热衬里（进口侧管箱隔热衬里厚度根据设计温度高于管程介质的露点温度的原则，由工艺确定）。
《压力容器安全技术监察规程》(99版)问题解答(一)
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《压力容器安全技术监察规程》 （22 版） 问题解答 （一）
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四、 五章的适用范围， 如若设计、 制造需要取得何等 资格？在设计、 制造中按何类容器要求？ 答： 螺旋板换热器应按其设计压力、 介质、 操作 温度确定类别。设计、 制造单位须取得相应的资格。 设计、 制造依据的标准是 !"#$% 及螺旋板换热器行 业标准。 问题 #%： 锅炉房内分汽 （水） 缸的设计和制造应 依据什么规范进行？ 答： 锅炉房内分汽 （水） 缸的设计和制造既可以 按锅炉规范也可按压力容器标准和规程。制造厂应 持有相应的锅炉或压力容器制造许可证。按压力容 器管理时， 设计需持有压力容器设计资格， 设计图样 上应有设计资格印章。 问题 ##： 第 & 条是指所有容器都要受安全监察 机构监察， 还是只有第 & 条第 # 款中的容器？ 答： 同时具备第 & 条第 # 款中三个条件的压力 容器要接受监察。第 & 条第 & 款中所列的压力容器 也要接受监察 （符合第三、 四、 五章即可） 。 问题 #&： 第 & 条第 & 款中的容器划不划分类别？ 答： 要划类别。 问题 #’： 《空冷式换热器》 的设计、 制 !" ( )#$’*+ 造与使用等受否新 《容规》 的监督。鉴于空冷器的管 箱为矩形压力容器， 石化行业使用的多为烃类化合 物， 各种酸类等易燃易爆、 腐蚀性介质， 其危险性较 波纹板换热器严重， 设计、 制造也应象 “电容压力容 器” 那样 “…设计、 制造要求仍应满足。 ” 那么， 设计施 工图是否需要分类别， 技术要求是否需提出 “…制造 接受新 《容规》 的监督” ？ 答：不受 《容规》 监察， 另行 “安全注册制度” 。 问题 #,： 沉降式螺旋卸料离心机的壳体 （转 鼓） ， 受否新 《容规》 的监督。一沉降式螺旋卸料离心 机， 壳内介质含工艺气， 设计压力： 其壳体 %-+./0， 设计是否需按新 《容规》 划类？ 答： 不受 《容规》 监察。 问题 #$： 带外加热盘管 （半圆管 !" 1 #%%， #1 的真空容器 （ !" 1 &$%%， 是否受 %-*./0） $ 1 &2%% ） 《容规》 监察？ 答： 根据该设备的结构特点， 此容器可不受 《容 规》 监察。 问题 #+： 第 & 条第 & 款 （#） （ *） 项所述设备是 3 否亦受 《容规》 管辖？是否按第 + 条划分容器类别， 使用时按其相应的容器类别进行管理？第一章、 第 二章对第 & 条第 & 款 （#） （*） 项所述设备是否不适 3 ・&・
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管壳式余热锅炉的设计与计算内容摘要通过对管壳式余热锅炉的结构分析和主要元件的设计计算，以确保设计制造质量和安全为前提，结合在硫回收装置项目中所汲取的经验，浅谈管壳式余热锅炉的设计与计算。
关键词管壳式余热锅炉结构设计计算挠性管板换热管拉撑结构目前，管壳式余热锅炉的设计回收越来越受到有关方面的重视。
这一方面是由于充分回收利用能源的必要性，而更重要的原因是，随着国家经济的迅速发展，环境保护日益受到重视。
能源的需求日益增长，大量的化工企业排放出来的尾气和废气如何有效利用的问题也逐渐被重视起来，管壳式余热锅炉因其结构简单、制造方便等优点，而得到越来越多的应用。
装置的重要性越来越高，装置的参数也越来越高，装置中所用的管壳式余热锅炉作为装置中最重要、工作条件最苛刻的工艺设备，其设计水平的高低也直接制约着装置的安全运行与回收效率。
一．余热锅炉的特点及原理余热锅炉是综合利用工业炉余热的一种辅助设备，一般安装在烟道里面，吸收排放烟气的余热（或叫废热）产生蒸汽，并使烟气温度降低。
通过由汽包和卧式挠性固定管板管壳式锅炉所组成的余热锅炉，形成高温工艺气体在管内流动，水在馆外的锅壳中流动，热量通过罐壁传递给管外的水，这样的结构类似于管壳式换热器。
余热锅炉与一般锅炉的区别就在于，余热锅炉是不需用燃料，而是利用烟气余热来产生蒸汽的锅炉，因此虽然一次投资较大，但若蒸汽能充分的利用时，则其投资最多在4～6个月内就能回收。
相对一般锅炉来讲，因余热炉烟气温度低，故要求的受热面积要比一般锅炉大很多。
余热锅炉还有如下特点：1. 热负荷不稳定，会随着生产的周期而变化。
2. 烟气中含尘量大。
3. 烟气有腐蚀性。
4. 余热锅炉的安装会受场地条件限制，另外还存在如何与前段工艺的配合问题等等。
二．管壳式余热锅炉主要受压元件的设计和计算图1到目前为止，国内实际投用的管壳式余热锅炉其设计压力大多数没有超过6.4MPa。
因此，在国家颁布的保准SH/T3158-2009《石油化工管壳式余热锅炉》中将最高设计压力定为6.4MPa，可满足多数余热锅炉的设计的需要。
当超过此设计压力的范围时，可对管板进行温度场和应力分析计算。
根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，管壳式余热锅炉属压力容器的范畴，其受压元件应按压力容器相关标准规范进行设计、制造及验收。
SH/T3158-2009《石油化工管壳式余热锅炉》所设计的如设计温度，许用应力，选材原则等问题都是在GB150，GB151基础上，参考了SH/T3074和GB/T16508等标准作出了较为详细的补充规定。
SH/T3158-2009的颁布也解决了国内对于余热锅炉没有相应标准和规范所带来的一些问题，比如按压力容器与锅炉并存的设计、管理体系，导致设计与质量技术监督部门之间产生了争议，给设计、管理造成了很大困难。
下面对管壳式余热锅炉的一些主要部件的设计和计算，做一个系统的论述和介绍。
1. 筒体及封头的设计和计算余热锅炉的筒体及封头的结构及计算可按照GB150-1998《钢制压力容器》计算并校核。
壳体开孔根据具体开孔尺寸按照GB150进行开孔补强计算结果考虑是否需设置补强圈，此外，宜选用厚壁管或整体补强锻件补强，也可以采用增加筒体或封头的厚度的补强形式。
2. 折边挠性管板的计算在余热锅炉上采用挠性薄管板的结构，主要特点有：1）它除了承受内压之外，还能补偿和平衡换热管同壳体之间的温差应力。
2）由于采用薄管板，在一定程度上提高了热效率，而管板本身的温度差极小，从而减少了管板在工作中的内应力。
3）减轻了余热锅炉的重量，改善了管板同管子连接的受力型式，且全部采用焊接，减少了胀接工序，能减少投资，降低成本。
对于挠性薄管板壁厚的计算，到目前为止尚无统一的计算公式，其主要原因是影响管板的强度因素较多，除了众所周知的压力、温度、设备直径等因素外，还有两个因素起决定性的作用。
第一，管板上孔桥大小的影响（包括管板材料的物理性能）。
一般情况下，孔桥越大（管中心距大），管板的厚度要增加，反之则减少，这主要是换热管弹性支撑作用影响的结果；第二，管程与壳程之间温差的大小，是影响管板转角处温差应力的主要因素。
第二个因素同第一个因素是相互矛盾的，增加管板厚度，虽然孔桥处的应力降低了，但管板转角处的应力缺增大了。
因为管板厚度增加，其可变形能力变差，引起应力增大。
通过在资料收集学习当中，了解到，一些专业人士进行有限元应力分析计算发现，当管板厚度达到一定值以后，转角处的应力就无法满足评定标准的要求了。
所以在确定管板厚度的时候，必须根据设备的不同条件进行综合分析，采用试算法在有限元应力分析合格的条件下再稍加余量，就可以满足强度要求。
切不可认为，增加管板厚度就安全。
大多数情况下，增加厚度等于增加了危险。
对于设计压力小于等于2.5MPa的折边挠性管板的计算，完全可以按GB/T16508-1996《锅壳锅炉受压元件强度计算》的要求进行设计计算，GB/T16508-1996标准之所以将压力限制到2.5MPa，主要是考虑目前我国运行的锅壳式锅炉的额定蒸汽压力（表）一般都不大于2.5MPa的实际情况而定的，这不说明标准中管板计算公式不适用于大于2.5MPa的设计压力。
采用GB/T16508进行计算应注意一下问题：1）在任何情况下管板、换热管和中心管的计算壁温不得小于250℃。
2）管板过渡段的折边内半径r必须满足GB/T16508的要求。
通过应力分析得知，管板最大应力位于管板过渡段折边外半径的表面。
3）当设计压力大于2.5MPa时，需满足如下要求：a.必须进行换热管与管板连接的焊缝剪切强度及轴向稳定性校核。
b.换热管与管板采用强度焊或强度焊加贴胀连接。
标准SH/T3158-2009《石油化工管壳式余热锅炉》规定了，规范只适用于设计压力不大于6.4MPa，管板和换热管的计算是参照GB/T16508-1996标准中的有关内容加以整理而来。
国内的一些公司按照GB/T16508-1996也曾经做过4.3MPa、4.5MPa、7.2MPa的管壳式余热锅炉折边挠性管板的计算来确定厚度，同时采用应力分析法进行应力分析计算，证明GB/T16508-1996用于压力较高的管壳式余热锅炉管板计算校核无问题。
英国BS2790《焊接结构锅壳式锅炉设计制造规范》中对设计压力没有限制；欧标EN12593《锅壳锅炉》规定设计压力不超过40bar（4.0MPa），但再注中写到：“本标准的规则同样适用于大于上述压力下运行的锅炉。
不过，通常认为有必要进行附加的设计分析、检验和测试”。
综上所述，SH/T3158-2009《石油化工管壳式余热锅炉》的计算公式在6.4MPa 压力范围内是可靠的。
管束区以内和以外管板最小壁厚按下式计算：（1）其中系数k和假想圆d J 是管板计算中相当重要的参数，它们的具体数值需要按照标准来确定，系数与假象圆也相互影响联系着。
表1 系数k系数k的选取按表1。
其中管束区以外通过三个支撑点画假想圆时，k值按表1确定；通过四个或四个以上支撑点画假想圆时，k值降低10%；通过两个支撑点画假想圆时，k值增加10%。
管束区以内画假想圆时，k值取0.47。
如果支撑点形式不同时，则系数k取各支撑点（线）相应值的算术平均值。
支点线位置按图2所示原则确定。
当管板折边与管束区厚度不同时，确定支点线位置的δe值按式（2）计算[见图2d]。
（2）图2 支点线位置换热管与管板应全部采用焊接连接，每根换热管的中心点均视为支撑点。
假想圆直径d J如为经过三个或三个以上支撑点画圆时，支撑点不应都位于同一半圆周上。
如为二个支撑点画圆时，支撑点应位于假想圆直径的两端。
假想圆的画法如图3所示。
图3 假想圆画法管束区以外假想圆直径d J 应取管束区以外的最大假想圆。
管束区以内假想圆直径d J 的计算：换热管三角形排列时，d J =1.155b换热管正方形排列时，d J =2b3 换热管的计算换热管的计算不仅仅需要进行换热管壁厚的计算，因为压力提高到6.4MPa ，故需要增加换热管与管板连接焊缝剪切强度的计算；另外考虑管程压力较高时，换热管有受压失稳的可能，又增加了换热管轴向稳定校核计算。
3.1 换热管壁厚的计算在规范中规定了换热管壁厚的计算公式，其中承受内压力的管子的计算壁厚公式为：c δ=[]tw t p d p +σ2 （3） 承受外压力管子的计算壁厚应按（4）计算：70/w s c d p =δ （4） 管束区周边换热管及管束区内换热管由支撑作用所需计算壁厚均应按式（5）计算：[]wc d pA σπδ= （5） 这里就引出了一个新的参数A ，A 就是管束区周边单根换热管所支撑的面积，它等于围绕管束区周边单根换热管所画的几个假想圆中心点连线所包围面积的最大值减去单根换热管外径所占面积。
A 值的确定是设计计算中非常关键的数值，后续的一些换热管计算都需要用到，管束区内单根换热管所支撑的面积A 标准也提供了相应的计算公式：换热管三角形排列时，A=0.866b 2-πd w 2/4换热管正方形排列时，A=b 2-πd w 2/4换热管支撑面积画法如图4所示。
图4 换热管支撑面积A 的近似画法通过式（3）（4）（5）的计算，管束区周边换热管及管束区内换热管壁厚取三者中最大值，并加上腐蚀裕量和钢管壁厚负偏差，并圆整到标准规格的厚度。
3.2 换热管与管板连接焊缝剪切强度的计算换热管与管板连接焊缝剪切强度应按式（6）校核：[]ττσσ≤ （6）其中，换热管与管板连接焊缝的剪切应力按式（7）计算：Φ=H w h d pA πστ （7） φ=0.83.3 换热管轴向稳定校核计算 单根换热管轴向稳定许用应力按式（8）计算[]()202/2i l E k t cr μπσ= （8） 在式子里，系数μ0—换热管两端为管板时取0.5；一端为管板另一端为支持板时取0.7；两端都为支持板时取1.0。
在现行标准SH/T3158-2009中，规定了支持板的相关要求和选取规格，如换热管的最大无支撑跨距、支持板最小厚度、支持板管孔直径及偏差和几种支持板的连接方式。
管子无支撑距离l k —当无支持板时取两管板间的距离；有支持板时取支持板之间的距离和支持板到管板距离的最大值。
管子回转半径22i w d d i +=管束区周边单根换热管及管束区内单根换热管由管程压力引起的轴向压应力按式（9）计算 ()4/22i w lt t d d A p -=πσ （9）管束区周边单根换热管支撑的面积A 取围绕管束区周边单根换热管所画的几个假象圆中心点连线所包围面积的最大值减去单根换热管内径所占的面积(假象圆的画法和定义见上文)：换热管三角形排列时，A=0.866b 2-πd i 2/4换热管正方形排列时，A=b 2-πd i 2/4只有在[]cr σστ≤时，校核为合格。