伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)的壓力容器行業(yè)在設(shè)計(jì)和制造方面都取得了飛速發(fā)展。但自中國(guó)加入WTO，仍面臨著國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的挑戰(zhàn)，為了提高在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，節(jié)能降耗顯得尤為重要。2009版《固容規(guī)》3.7條指出“壓力容器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮節(jié)能降耗原則，并符合以下要求：1）充分考慮壓力容器的經(jīng)濟(jì)性，合理選材、合理確定結(jié)構(gòu)尺寸；2）對(duì)換熱容器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高換熱效率，滿足能效要求”。
    壓力容器設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作，無(wú)論從設(shè)計(jì)方法的選擇、材料的選取，還是結(jié)構(gòu)的確定，設(shè)計(jì)人員都應(yīng)將節(jié)能降耗考慮其中。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該在確保使用要求的前提下，盡量選擇簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)使用年限及材料的腐蝕速率盡量選擇經(jīng)濟(jì)性更好的材料；確保制造質(zhì)量的前提下，盡量降低制造難度，減少檢測(cè)環(huán)節(jié)中的過(guò)高要求。現(xiàn)在具體分析一下在設(shè)計(jì)過(guò)程中為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗應(yīng)該采取的措施。
    合理選材
    壓力容器選材應(yīng)考慮設(shè)備的操作條件（如設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性）、材料的焊接與加工性能等。在滿足上述條件的前提下，應(yīng)盡量按照以下原則來(lái)實(shí)現(xiàn)選材的經(jīng)濟(jì)性：
    1.1.對(duì)以剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，宜選用普通碳素鋼；強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，滿足以上要求的前提下盡量不要選擇材料性能高的鋼板，造成不必要的浪費(fèi)。例如：在可以應(yīng)用Q235B等結(jié)構(gòu)鋼的場(chǎng)合避免選用Q245R、Q345R等壓力容器專用鋼板。
    1.2.在介質(zhì)腐蝕性不強(qiáng)或者根據(jù)設(shè)計(jì)壽命和腐蝕速率確定其腐蝕余量＜6mm時(shí)，可以選用碳素鋼；腐蝕余量如果超過(guò)6mm，應(yīng)采用更耐腐蝕的材料或增加堆焊層、襯里層。
    1.3.在承裝腐蝕性介質(zhì)或者其他不能使用碳素鋼的場(chǎng)合，當(dāng)鋼材厚度大于12mm時(shí)，盡量采用襯里、復(fù)合、堆焊等結(jié)構(gòu)形式，避免大量使用相對(duì)昂貴的高合金鋼。
    1.4.設(shè)計(jì)溫度介于425℃和500℃之間時(shí)，在操作條件允許的條件下盡量不要使用不銹鋼作耐熱鋼，可選擇15CrMoR等低合金鋼。
    1.5.在選材時(shí)應(yīng)充分考慮材料的使用環(huán)境，如介質(zhì)對(duì)不銹鋼的晶間腐蝕，碳素鋼的堿腐蝕、硫化氫應(yīng)力腐蝕等，避免因選材不當(dāng)造成安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。
    結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    基于彈性失效準(zhǔn)則的常規(guī)設(shè)計(jì)在壓力容器設(shè)計(jì)中仍存在一些問(wèn)題難以解決，如：由于壓力容器中的應(yīng)力分布不均勻，以最大應(yīng)力點(diǎn)進(jìn)入塑性作為失效依據(jù)將大大低估材料的承載能力，造成材料的浪費(fèi)問(wèn)題；壓力容器開(kāi)口部位出現(xiàn)的應(yīng)力集中問(wèn)題；機(jī)械疲勞與高溫疲勞難以解決的問(wèn)題。這些都將影響容器的安全性和經(jīng)濟(jì)性?；谒苄允?zhǔn)則的分析設(shè)計(jì)方法，即在壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)用有限元軟件ANSYS對(duì)壓力容器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以降低結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)的最大應(yīng)力值，能夠更好的利用材料的承載能力，減薄壁厚、降低重量，實(shí)現(xiàn)壓力容器的輕型化，對(duì)于節(jié)能降耗有著重要意義。
    換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    換熱器作為強(qiáng)化換熱設(shè)備，在壓力容器節(jié)能降耗中起著非常重要的作用。我們應(yīng)根據(jù)能耗情況合理選型，對(duì)換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
    3.1.合理選擇換熱器結(jié)構(gòu)。換熱器的結(jié)構(gòu)決定了換熱器的性能，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)各種換熱器的操作情況、應(yīng)用場(chǎng)合等特點(diǎn)合理選擇結(jié)構(gòu)形式。例如：浮頭式換熱器的管束可以抽出、便于清洗，多用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，使用溫差不受限制，但易發(fā)生內(nèi)漏且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗材量較大；固定管板式換熱器相比浮頭式換熱器傳熱面積大且鍛件使用較少，制造成本較低，但使用溫差不宜過(guò)大，殼程無(wú)法機(jī)械清洗，設(shè)備壽命相對(duì)較低；U形管換熱器具有便于清洗、不受溫差限制等優(yōu)點(diǎn)，相比前兩者換熱面積大，但管子U形處易受沖蝕。我們?cè)谶M(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理選擇換熱器，以免因型式選擇不合理造成材料的浪費(fèi)。
    3.2.采用高效傳熱元件。近年來(lái)各類高效傳熱元件得到了普遍應(yīng)用，為提高換熱效率做出了巨大貢獻(xiàn)。如波紋管相比光管具有較高的管內(nèi)傳熱膜系數(shù)和較低的管內(nèi)壓力降，可有效降低換熱過(guò)程中的能耗；熱管構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠、重量輕、成本低，能在溫差很小的情況下傳遞大量的熱量。
    3.3.高效換熱器的應(yīng)用。隨著換熱器技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型、高效換熱器的相繼開(kāi)發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如螺旋折流板換熱器的折流板與殼程流體呈一定角度，此結(jié)構(gòu)可以降低殼程壓降、防止流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)發(fā)生且不宜結(jié)垢；板殼式換熱器可增加流體湍流、抑制污垢形成從而提高換熱效率。
    設(shè)備利舊
    4.1.工藝生產(chǎn)線的改造和擴(kuò)產(chǎn)，使得壓力容器雖然還在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，但異不再適應(yīng)當(dāng)前的使用情況而被淘汰。業(yè)主應(yīng)該重新檢測(cè)設(shè)備壁厚、焊縫質(zhì)量等情況，確定目前的允許使用條件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備利舊，避免更換新設(shè)備導(dǎo)致成本增加。
    4.2.對(duì)于因局部腐蝕導(dǎo)致泄露的設(shè)備，充分考慮內(nèi)部腐蝕條件，可以采用更換局部受壓部件的方法達(dá)到成本的節(jié)約。

    節(jié)能降耗是一項(xiàng)復(fù)雜而長(zhǎng)久的工作，設(shè)計(jì)人員在理論計(jì)算、選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造檢驗(yàn)等各項(xiàng)環(huán)節(jié)中應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)。在壓力容器設(shè)計(jì)中除了根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正確設(shè)計(jì)以外，還應(yīng)多借鑒他人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮，選擇既安全又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。