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氧化铝高压溶出工段需要在10Mpa的压力下,把原矿浆从90℃最终加热到290℃。经工艺核算,需要热交换器换热面积为3000m2,加热介质从170℃一直上升到400℃。研究表明：由于线膨胀量较大,温差应力较高,传统两端固支为模型的热交换设备无法满足使用要求。现我突破传统局限,以一端固支一端简支为模型,自主研发内管连通外管独立的换热器称之为大型套管式换热器。本论文分大型套管式换热器结构设计、设备制作和现场组焊及选材三个主要章节。结构设计章节,本文论述了热补偿结构设计、内管管承之间允许跨距的计算、换热器两相邻蒸汽进口间的改造设计和堵板有限元分析。其中堵板有限元分析小节,采用仿真模拟的方法,最终得出堵板边缘是应力最薄弱的地方。我们在此处进行结构开槽处理,成功降低局部应力集中,为下一步焊接打下基础。制造方面采用先部件后整体,车间制造和现场组焊相结合的方法完成复杂设备的制作。选材方面实践证明,选用低合金钢焊接再进行热处理的工艺,比选用高合金钢焊接再采用高水平的焊接和热处理工艺,更适合我国国情。成功的设计方法,经受住氧化铝高压溶出工段生产实践的检验,为我厂自行设计大型套管式换热器打下基础。