ks凯时官方娱乐内浮顶罐的设计

更新时间:2020-05-22 07:30

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  内浮顶储罐设计 目 第一章 设计说明书 摘要 Abstract 1.1 概述 1.2 文献综述 1.2.1 前言 1.2.2 内浮顶储罐的发展 录 Ⅲ Ⅲ Ⅲ 1 1 1 1 2 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 9 9 10 10 10 10 1.2.3 内浮顶储罐的结构、性能与应用 1.2.4 内浮顶储罐对甲醇的储存 1.2.5 总结 参考文献 1.3 设计方案 1.3.1 设计内容与要求 1.3.2 设计流程 1.4 设计参数与材料确定 1.4.1 内浮顶罐设计参数 1.4.2 材料确定 1.5 储罐结构设计 1.5.1 储罐结构参数的确定 1.5.1.1 储罐直径与高度 1.5.1.2 罐壁壁板高度与数目 1.5.2 罐壁设计 1.5.2.1 罐壁厚度计算 1.5.2.2 罐壁板间的连接 1.5.3 罐顶设计 1.5.3.1 罐顶厚度与结构 1.5.3.2 包边角钢的强度验算 1.5.3.3 拱顶的稳定性验算 1.5.4 罐底设计 1.5.5 内浮盘与罐壁之间的密封设计 1.6 荷载计算 1.6.1 风载荷计算 1.6.1.1 倾覆 1.6.1.2 滑移 I 内浮顶储罐设计 1.6.2 地震载荷计算 1.6.2.1 水平地震载荷 1.6.2.2 地震弯距 1.6.2.3 第一圈罐壁底部的最大压应力 1.6.2.4 第一圈罐壁的容许临界压力 1.6.3 其他结构 参考文献 第二章 设计图纸 2.1 内浮顶储罐结构 2.2 罐壁纵、环对接焊 2.7 内浮盘与罐壁之间的密封结构 2.3 罐顶结构 2.4 罐顶瓜皮板之间的搭接焊 2.5 罐底结构 2.6 罐底坡度 致谢 11 11 11 11 12 12 13 14 14 15 15 16 16 17 18 19 II 内浮顶储罐设计 第一章 摘 设计说明书 用于甲醇储存的内浮顶罐的结构的设计 要:介绍了内浮顶罐用于甲醇储存的原理与特点。根据甲醇的性质,对内浮顶 罐进行结构设计,对内浮顶罐的风载荷和地震载荷进行计算。结果表明,所设计的内浮顶 罐既能保证甲醇的安全和质量, 又能在 0.35kpa 的风压和 7 级地震裂度的作用下有较高的 强度与稳定性。 关键词:内浮顶罐; 甲醇; 结构设计 Constraltion dissign of inner floating roof tank for the storage of methyl alcohol Abstract: In this paper, introduced the principle and characteristic of the storge of methyl alcohol stored with the inner floating roof tank. The structure of the tank was designed and calculated the wind load and the earthquake load of the tank .The resuct showed , the designed tank colud guaranteed the security and the quality of the methyl alcohol stored in it.At the same time, the designed tank had the comparatively intensity and the stable underThe coind pressure of 0.35Kpa and the earthquake of grade 7. Key words: inner floating roof tank; methyl alcohol; structurd design III 内浮顶储罐设计 1.1 概述 内浮顶罐是在固定顶罐内部再加上一个浮动顶盖,主要由固定顶罐体、内浮盘、密封 装置、通气孔、高低液位报警器等组成。这种罐的浮动顶漂浮在储液面上,浮顶与罐壁之 间有一环形空间,环形空间中有密封元件。 浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层, 随着储液上下浮动,使得罐内的储液与大气完全隔开,不受风雨等外界因素的影响, 减少了 储液储存过程中的蒸发损耗,减少了大气污染,易于保证贮液的质量和安全。因此,内浮 顶罐是降低固定顶贮罐物料蒸发损失最安全、最经济、最简便的结构形式,现已广泛用于 储存汽油、 醛类 、醇类、酮类、苯类等易燃易爆易挥发的液体化学品。 甲醇是重要的化工原料, 无论是生产还是使用企业, 其甲醇储罐都是非常重要的设备。 而甲醇是易挥发、 易流动的液体, 也是易燃易爆的危险性物质, 并且有毒性。 其沸点 64.65 ℃,爆炸范围(在空气中的体积分数)为 6.72%–36.5%.。 因此,甲醇贮罐作为甲醇的贮存体, 安全性不言而喻。用内浮顶罐储存甲醇,内浮顶浮在甲醇液面上,随液面升降而升降。由 于甲醇液面被内浮顶紧密贴住, 不存在蒸发空间, 所以内浮顶罐几乎没有甲醇的呼吸损失, 这样可有效地防止因甲醇挥发、浓度堆积而造成的爆炸危险。当然,由于浮顶四周密封圈 不可能绝对密封,甲醇会在此处有一点呼吸损失,但与固定顶罐的呼吸损失相比,几乎可 以忽略。由于内浮顶罐的泄漏量极少,因而也更安全。所以本次选用内浮顶罐为甲醇储罐 为内浮顶罐,并对其进行结构设计,以供甲醇生产或使用企业加工制造使用。 1.2 文献综述 1.2.1 前言 甲醇别名木醇、木精,分子式为CH4O。是无色透明、易燃、易爆、易挥发的液体。相对 密度(d204)0.7914。沸点 64.7OC,爆炸极限 6.0%-36.5%(体积分数) [1]。甲醇气味刺鼻难闻, 有毒,钦用能致目盲,对于视神经具有显著的危害。 甲醇主要用于制造甲醛、 醋酸、 氯甲烷、 甲胺和硫酸二甲酯等多处有机产品,也是农药、 医药的重要原料,是合成对苯二甲酸二甲酯, 甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一,还是重要的溶剂,亦可掺入汽油作替代燃料用。 20 世纪 80 年代以来,甲醇开始用于生产甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料以及甲醇蛋 [2] 白等产品,大大促进了甲醇的发展 。 甲醇以及甲醇下游产品的大力发展,使得甲醇储存变得越来越重要。由于甲醇易燃易 爆、易挥发、有毒,所以,甲醇在储存中如何保证安全与质量,如何减少污染与损失一直是 个难题。目前,大多采用内浮顶罐储存,较好地解决了这个难题[3]。 1.2.2 内浮顶储罐的发展 在上个世纪 80 年代以前,我国储存甲醇基本上都采用固定顶罐,既影响了质量,又带 来严重的损耗,同时给环境也造成了污染。 有关资料表明,一座 1×104 m3地上金属甲醇储罐, 一年损失可达 680T,损失率为 10%,其经济损失相当严重[4]。当时,人们最关心的是经济损 失和安全,后来还关心生态环境保护方面的问题目,这就导致人们采用各种措施以满足各 方面的要求。如利用成胶剂在液面上形成一层隔绝大气的凝胶状浮盖,利用聚酰胺小圆盘 1 内浮顶储罐设计 覆盖液体自由表面,利用隋性气体覆盖层和采用浮顶结构等措施,以减少储液蒸发损耗及 储液气对环境的污染[5]。其中,尤以内浮顶储罐使用最广。 20 世纪 70 年代以来,内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展较快,第一个发展油罐内部覆 盖层的是法国。 1955 年美国也开始建造此种类型的储罐。 1962 年,美国德士古公司就开始 使用带盖浮顶罐并在纽瓦克建有世界上最大直径为 61.6 米的带盖浮顶罐,至 1972 年,美国 己建造了 600 多个内浮顶油罐[6]。 1978 年国内 3000 立方米铝浮盘投入使用,通过测试蒸发损耗标定,收到显著效果。近 20 年也相继出现各种形式和结构的内浮盘或覆盖物。 密封装置是内浮顶罐和大型浮顶油罐建造的一个重要部件,目前己有机械密封、弹性 材料密封和管式密封等多种形式. 为了更好的设计和发展内浮顶储罐,1978 年美国 API650 附录 H 对内浮盘的分类、 选材、 设计、安装、检验及标准荷载、浮力要求等均作了一系列的修订和改进。 世界上技术先进国家都备有较齐全的储罐计算机专用程序,对储罐作静态和动态分析, 同进对储罐的重要理论问题,如大型储罐 T 形角焊缝部的疲劳分析,大型储罐基础的静态 和动态特性分析,抗震分析等,以及试验分析为基础深入研究,通过试验取得了大量数据, 验证了理论的准确性,从而使研究具有使用价值。 1.2.3 内浮顶储罐的结构,性能与应用 内浮顶罐是固定顶罐内部再加上一个浮动顶盖,主要由罐体内浮盘、密封装置、通气 孔、高低液位报警器等组成(见图 1) ,这种罐的浮动顶漂浮在储液面上,浮顶与罐壁之间 有一环形空间,环形空间中有密封元件[7]。 浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层。 随着储液上下浮动,使得罐内的储液与大气完全隔开,减少储液储存过程中的蒸发损耗,保 证安全,减少大气污染。 内浮顶罐与固定顶罐比较有以下优点: (1)大量减少蒸发损耗。 (2)由于液面上有浮动顶覆盖,储液与空气隔绝,减少空气污染和着火爆炸危险,易于 保证储液质量,特别适用于储存高级汽油和喷气燃料以及有毒污染的液体化学品。 (3)易于将己建成固定顶罐改选为内浮顶罐,并取消呼吸阀,阻火器等附件,投资少,经 济效益明显。 (4)因有固定顶能有效防止风砂、 雨雪或灰尘污染储液,在各种气候条件下保证储液的 质量,有“全天候车储罐” 之称。 (5)在密封效果相同的情况下,与浮顶罐相比,能进一步降低蒸发损耗,这是由于固定 顶盖的遮挡以及固定顶与内浮盘之间的气相层甚至比双盘式浮顶具有更显著的隔热效果。 (6)内浮顶罐的内浮顶与浮顶罐上部敞开的浮盘不同,不可能有雨,雪荷载,内浮盘上 载荷少,结构简单,轻便,可以省去浮盘上的中央排水管,转动浮梯等附件,易于施工和维护, 密封材料可避免日光照射而老化。 2 内浮顶储罐设计 内浮顶罐具有许多优点,应用范围越来越广,是一种很有发展前途的储罐。 美国石油学 会认为:设计完善的内浮顶是迄今为止为控制固定顶蒸发损耗所研究出来的最好的和投资 最少的方法。因此,内浮顶储罐可用来储存汽油﹑喷气燃料以及醛类﹑醇类﹑酮类﹑苯类 等易燃易爆易挥发的液体化学品。 1.2.4 内浮顶储罐对甲醇的储存 鉴于内浮顶罐最大的优势是外界的风砂﹑雨雪对储液质量的影响降低到最少,并且减 少储液的蒸发损耗及储液蒸气对环境的污染, 国内上世纪 70 年代后期开始用其储存甲醇。 最先使用浅盘或钢制内浮盘,20 世纪 80 年代后期开始,使用铝制内浮盘,再后来就使使用 不锈钢内浮盘,由于浅盘式钢制内浮顶的抗沉性差,20 世纪 90 年代后己经不再使用。 目前, 就建的内浮顶罐绝大多数采用铝制内浮顶或者不锈钢内浮盘,在用的固定顶罐,当需要改 造为内浮顶罐时,也多采用铝制内浮顶或不锈钢内浮顶。 用内浮顶罐储存甲醇,内浮顶浮在甲醇液面上,随液面升降而升降。由于甲醇液面被 浮顶紧密贴住,不存在蒸发空间,所以浮顶罐几乎没有甲醇的呼吸损失。当然,由于浮顶 四周密封圈不可能绝对密封, 甲醇会在此处有一点呼吸损失, 但与固定顶罐的呼吸损失相 比,几乎可以忽略。由于内浮顶罐的泄漏量极少,因而也更安全。 1.2.5 总结 甲醇是重要的化工原料,其储运系统运行的好坏,直接关系到相关生产装置能否正常 生产。 因此, 对甲醇储运系统的研究日益受到人们的重视.因损耗不但使资源浪费,降低了 储液的质量,造成了经济损失,而且严重污染环境,危害人们的生活质量和生存,因此作为 储运系统重要组成部分的储罐技术发展的标志之一,就是有效的控制和尽量减少储液的损 耗。而内浮顶储罐是迄今为止控制甲醇蒸发损耗最安全、最简便、最经济的结构形式。 参考文献 [1].化学工业出版社编.化学品手册.化工工艺设计手册(第三版).化学工业出版社,1998 [2].化学工业出版社编.无机化学产品. 北京:化学工业出版社,1981 [3].张树民编译.日本大型浮顶油罐设计要点.油气储运,1996, (6) [4]. 徐至均.大型贮罐的设计选型及国产化条件.石油工程建设,1997, (4) [5].何丽鹃.外浮顶油罐边缘密封型式的选用与油气损耗,石油化工设备技,2002 [6].SH 3046—1992 [7].中国石化北京设计院编.石油炼厂设备.第五篇.油品储罐,2001 [8] 徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社,2004, 148-164 [9]湛卢炳.大型贮罐设计.上海:上海科学技术出版社,1986 [10].化学工业部化工机械研究院.腐蚀与防护手册.北京:化学工业出版社,1980 [11].潘家华.圆柱形金属油罐设计.北京:轻工业出版社 ,1984 [12].中国石化集团上海工程有限工司.化工工艺设计手册(第三版、 上册).北京:化学工业 出版社,2003 3 内浮顶储罐设计 1.3 设计方案 1.3.1 设计内容与要求 内浮顶储罐结构设计包括:储罐结构参数的确定、罐壁设计、罐顶设计、罐底设计、 内浮盘与罐壁间密封设计以及荷载计算。其中罐顶按自支承式拱顶的弱顶结构设计,内浮 顶选用湖南石化设备制造有限公司的装配式不锈钢内浮盘,罐底由中幅板和边缘板塔接, 罐壁的纵、环焊缝采用对接焊。所设计的内浮顶储罐不但要保证甲醇液的质量和安全,还 要保证在 0.35kpa 风压和 7 级地震裂度作用下的强度与稳定性。 1.3.2 设计流程 储罐结构参数确定 罐壁设计 罐顶设计 载荷计算 密封设计 罐底设计 1.4 设计参数与材料确定 1.4.1 内浮顶罐设计参数 表1 工作压力 设计压力 工作温度 焊接接头系数 设计风压 常压 压力 50℃ 0.85 0.35KPa 内浮顶罐设计参数 操作容积 甲醇密度 腐蚀裕量 设计地震烈度 设计容积 1000m3 792.8Kg.m-3 2mm 7级 1050m3 1.4.2 材料确定 甲醇在碳钢中的腐蚀速度为 0.01-0.05mm/a,固定顶罐体采用Q235-A钢制造。内浮顶 由专业厂家生产制造,一般采用 18-8 不锈钢和铝及铝合金材料制成,对比甲醇在两种材 料中的腐蚀情况,采用 18-8 不锈钢[1]。 表 2 甲醇在两种材料中的腐蚀情况 介质 材料 浓度 % 甲醇 18-8 不锈钢 <100 100 铝及铝合金 湿(水>1.0) 干 25 优 优 优 良 温度 50 优 优 优 良 80 优 优 优 100 优 优 优 注:优—每年腐蚀速度<0.05. 良—每年腐蚀速度为 0.05-0.5mm.。 4 内浮顶储罐设计 1.5 储罐结构设计 1.5.1 储罐结构参数的确定 1.5.1.1 储罐直径与高度 由于给定的设计容积为 1050m3,储罐容积不是很大,所以直径与高度按等壁厚进行计 算,从而得出用料较省,投资较少的经济尺寸。 R —储罐半径; D —储罐直径; H —储罐高度; S —罐壁板厚度; V —储罐的设计容积; S 2 —罐底板厚度。 S1 —罐顶板厚度; 设罐底与罐顶为圆板(按投影面积) ,其金属体积之和为 q1 ,则 q1 = πR 2 ( S1 + S 2 ) 令 λ = S1 + S 2 ,则 (5-1) q1 = πR 2 λ 设罐壁的金属体积为 q 2 ,则 q 2 = 2πRHS (5-2) (5-3) (5-4) 若储罐金属的总体积为 Q,则 Q = q1 + q 2 = πR 2 λ + 2πRHS 因为 所以 V = πR 2 H R= Q= V 则 πH Vλ + 2S πVH H (5-5) 取 Q 对 H 的一阶导数,并使其等于 0 得 dQ Vλ πV = 2 +S =0 dH H H Vλ = S πVH H 式(5-7)左端为罐顶和底的金属体积之和。 (5-6) (5-7) 5 内浮顶储罐设计 Vλ πR 2 H ( S1 + S 2 ) = = πR 2 ( S1 + S 2 ) H H 式(5-7)右端为罐壁金属体积的一半。 S πVH = S π × πR 2 × H × H = SπRH (5-8) (5-9) 由此可得一个结论:等壁厚储罐当罐顶和底的金属用量等于罐壁用量一半时,储罐金 属用量最省。 由(5—7)可得储罐经济高度: H =3 Vλ 2 Vλ λ V λ = = = R 2 πS S πVH S πH S (5-10) (5-11) 所以 H λ = R S S1 = S 2 = S 或 H λ = D 2S 对于容积不是很大的闭式储罐,其罐底与罐顶及罐壁厚度相等,则 代入(5-11)可得 D = H 由 此时,储罐金属用量最省。 可求出储罐直径。 D=2 V πH 将 V = 1050m 3 代入得 所以 D = 11m D = H = 11m 1.5.1.2 罐壁壁板高度与数目 储罐罐壁是由一圈一圈的壁板焊接组成的,根据钢板规格及储罐高度要求,可确定罐 壁由 6 圈壁板组成,每圈高度 1800mm。 1.5.2 罐壁设计 1.5.2.1 罐壁厚度计算 罐壁是一个圆柱形的钢板焊接结构, 每圈壁板随着外载荷(静水压)的变化由下至上逐 层减薄。对于容积不是很大的储罐,采用定点法设计罐壁厚度,计算简便,结果也足够安 全。定点法计算时选壁板上端作为计算高度进行设计,则不够安全,选在板下端又偏于保 守。根据理论和实际测定,板的应力最大的地方通常在板的下端 0.300m处。所以定点法 计算是以高出板下端 0.300m处的液体压力来确定板的厚度的方法。因此罐壁设计厚度应 满足下式[2]: t ≥ t 0 + C1 + C 2 而 式中 t0 = ρ (H ? 0.3)D 2σφ t 0 —罐壁计算厚度,mm; C1 —钢板负偏差,取 C = 0.8 mm; 1 C 2 —腐蚀裕量; 6 内浮顶储罐设计 H —所计算那一圈罐壁板底边至罐顶端的垂直高度,m; φ —焊接接头系数; σ —设计温度下钢板的许用应力,取 σ = 157 MPa; ρ —甲醇密度,Kg/m3。 从罐底往上数: 第一圈: t 0 = 3.944mm 第二圈: t 0 = 3.366mm 故 t = t 0 + C1 + C 2 = 6.744mm 故 t = t 0 + C1 + C 2 = 6.166mm 可见,罐壁第一圈到第六圈的壁厚是逐步减小的。因储罐容积不太大,从材料的准备 和液面上的壁板内外壁受腐蚀的情况考虑, 采用等壁厚设计, 即第一圈到第六圈壁板都采 用相同厚度,均取 8mm(计算厚度圆整至钢板的规格厚度)。 1.5.2.2 罐壁板间的连接 罐壁板之间的连接采用焊接,焊接坡口的基本形式及尺寸均须符合有关标准的规定。 由于内浮顶罐不但要满足强度更重要是保证内浮盘在罐壁上随液位升降上下运动, 浮盘周 边是一圈软密封圈, 因此罐壁的纵、 环焊缝须采用对接焊, 焊缝必须磨平, 余高小于 1mm(见 图 2)。 贮罐冲液后,罐壁在液柱静压力的作用下,产生很大的环向应力。此环向应力使罐壁 周向伸长,并沿半径方向向外扩张。由此可见,在液压作用下,罐壁的强度实际由罐壁的 纵缝所决定的, 因而罐壁的纵缝必须焊透。 而罐壁环缝的强度则要求大于固定顶与罐顶包 边角钢的连接焊缝的强度。 因为一旦发生事故, 首先在固定顶与罐顶包边角钢的连接焊缝 处脱开,避免罐内介质外溢造成事故,因而罐壁的环缝也必须焊透。 1.5.3 罐顶设计 1.5.3.1 罐顶厚度与结构 罐顶按自支承式拱顶的弱顶结构设计(见图 3)。由于罐顶通过罐壁通气孔与大气相 通, 罐顶内外壁都要受到周围环境空气的腐蚀, 腐蚀会比内浮盘遮盖下的罐体严重。 因此, 锥顶厚度应在计算厚度的基础上加上腐蚀裕量, 其值不应低于罐体厚度。 自支撑锥顶的厚 度可按以下公式计算[3]: D t = 2.24 p E +C sin θ 式中 D —储罐直径,m; p —罐顶自重和附加载荷之和。假设罐顶厚度为 8mm,估算罐顶重为 7500kg, 折合成单位面积载荷为 7500 × 9.8 ÷ (π × 112 ) = 773.4 (Pa) 4 罐顶附加载荷应按检修载荷取值,且不小于 1200Pa,所以 7 内浮顶储罐设计 P = 773.4 + 1200 = 1973.4 (Pa) E —弹性模量,取 E =200Gpa; θ —母线与水平面夹角,取自支撑锥顶坡度为 1/2,于是 θ =300; C —腐蚀裕量,mm。 11× t = 2.24 1973.4 2000 × 109 + 0.002 = 0.00492 + 0.002 = 0.00692 (m) ≈ 7mm sin 300 园整至钢板规格厚度 8mm。所以假设罐顶厚度 8mm 合理。 自支承式的罐顶形状近似球面,靠拱顶周边支撑于焊在罐壁的包边角钢上。球面 由 8mm 的中心盖板和瓜皮板组成。瓜皮板共块 20 对称布置,板与板之间互相搭接,搭 接宽度 40mm,搭接的外侧采用连续焊,内侧采用间断焊(图 4) 。中心盖板搭在瓜皮板 上,搭接宽度 50mm。瓜皮板与包边角钢在外侧采用单面连续焊,焊角高度取 3.5mm 的 弱顶焊接结构,以防一旦发生事故,罐顶首先被掀开,以避免罐壁破坏,物料漏出。 1.5.3.2 包边角钢的强度验算 自支承式的锥顶、拱顶储罐需要在罐壁连接处设置包边角钢,以承受从罐顶传来 的横向力,此横向力是因为罐内或罐外压力而产生的水平分力。罐顶就靠拱顶周边支 撑于焊在罐壁上的包边角钢上, 因此认为与包边角钢相连的罐顶和罐壁各 16 倍板厚的 截面可与包边角钢共同起加强作用,共同承受水平分力,此区的最小面积[4]: Fmin = 式中 pD 2 8σφtgθ (Pa) σ —包边角钢的许用应力,取 σ = 1.57 × 108 Pa; θ —母线; D —储罐直径,m ; P —储罐单位面积荷载,为 1973.4 Pa(5.1 算出); φ —焊接系数。 将数据代入公式得 A Fmin Fmin = 4.085 ×10 ?4 m2 包边角钢尺寸采用 L75 × 75 × 8,其截面积 A = 11.503 × 10 ?4 m 2 。 包边角钢的强度足够。 1.5.3.3 拱顶的稳定性验算 拱顶球壳无内压作用,只校核外载荷作用下的稳定性。作用在拱顶不致由皱折造成失 效的安全应力(拱顶许用临界应力)Pcr为[5]。 8 内浮顶储罐设计 Pcr = 0.1E tgθ D 式中 E —弹性模量,取 E =200Gpa; t —球壳厚度,mm(不包括腐蚀裕量) ; D —储罐直径,m; θ —母线与水平面夹角; 将数据代入公式得: Pcr = 5.46 × 10 6 Pa 而在罐顶中由动载荷和静载荷所引起的压力 P =1973.4 Pa P Pcr 满足稳定性要求。 1.5.4 罐底设计 罐底由中幅板和边缘板搭接而成。根据受压与腐蚀情况,再结合工程经验,中幅板和 边缘板钢材厚度分别取 6mm 和 8mm,并按塔接 T 型排列(见图 5) 。罐底的中间部分相当 于一个铺在弹性基础上的薄板,除基础有过大的沉陷外,其所受应力是很小的,但底版的 边缘部分受力却十分复杂。中幅板采用单面连续塔接角焊,为保证边缘板比较平坦,中幅 板必须搭在边缘板上。 中幅板搭在边缘板上也采用单面连续搭接角焊。 在罐底上的三块钢 板重叠处为减小板缝高度和应力集中,应上层底板切角(见图 5 放大图Ⅱ) 。全部塔接焊 缝至少焊接两遍成形。 边缘板在与罐底壁相焊接的部分应做成平滑支承面。 边缘板对焊接缝下面采用厚度为 4 毫米、宽度为 50 毫米的垫板(见图 5 放大图Ⅰ) 。边缘板之间的对接焊缝上表面必须磨 平,以保证与灌底下端紧密接触。底圈壁板与边缘板之间采用双面连续角焊 T 型接头,在 这一部分,由于受到灌底的牵制或约束,无法沿半径的方向伸出,焊缝的受力状况比较复 杂。 因此, 要求罐壁与罐底连接处的内、外角焊缝,具有较少的缺陷,有较高的冲击轫性, 采用焊三遍成形,就变得很重要了,在施工上应充分注意。罐底为消耗或补偿因基础下沉 而引起的中部凹陷,同时也便于排除残液,设计有一定的坡度(见图 6) 。 1.5.5 内浮顶与罐壁之间的密封设计 本设备选用湖南石化设备制造有限公司的装配式不锈钢内浮顶, 它是一个漂浮在液面 上的浮盖,在-漂浮状态下,其下表面与贮液全部接触,周边是软密封。它可随液面上下 活动,高液位受高位报警装置的限制,在低液位时可支承在浮顶本身设置的支柱上。 内浮盘与罐壁之间的密封通常采用弹性材料密封结构(图 7 ) 。它是在丁腈橡胶密封 袋(用于油品时)中填充梯形截面的聚氨酯软泡沫塑料,依靠泡沫塑料的压缩变形来实现 密封。密封材料中还设固定钩板,其目的是为了固定密封胶袋位置,防止泡沫塑料在浮盘 下降时往上翻。圆弧转角是为不致戳破密封胶袋。每米圆周长度设置固定钩板。内浮盘与 罐壁之间间隙取 150mm,采用断面宽度 230~250mm 的软泡沫塑料密封块,密封力约为 9 内浮顶储罐设计 200N/m。为消除蒸汽空间,弹性块应侵入液面下 20-50mm,外层密封袋能在使用环境中经 久耐用,且不污染储液。为防止液体的毛细现象,要在橡胶密封袋上压有锯齿。 1.6 荷载计算 1.6.1 风载荷计算 为保证贮罐在 0.35kpa 设计风载荷作用下的稳定性,必须考虑风载荷作用下贮罐的倾 覆和滑移。 1.6.1.1 倾覆 取风载荷作用于贮罐重心位置, 由风载荷使贮罐倾覆的力矩应小于由贮罐重量产生的 抵抗力矩(取空罐时最危险的情况)[6]。 倾覆力矩: MD = 1 HQ 2 (kN.m) MD=1/2×HQ 抵抗力矩: MR = 式中 1 D(Wr + WL ) 2 (kN.m) H—贮罐高度,H=11m; Wr—贮罐自重(包括附件及配件) r=43735×1.01≈442200 ㎏; ,W WL —贮液自重,空罐时取 W L =0; Q —风载荷, Q = C.K .W . A z 0 其中: C—形状系数,取 C=0.7; K z —风压高度变化系数,取 K =1.15 z (kN) W0 —设计风压值, W0 =0.35kN/m2 A—受压面积,即储罐的最大垂直投影面积,A=HD=154m2 Q = C.K z .W0 . A = 34.13 kN MD = MR = 1 HQ = 238.91 kN .m 2 1 D(W r + W L ) = 2382.4 kN .m 2 M D M R 安全 1.6.1.2 滑移 10 内浮顶储罐设计 由风载荷在罐底板下表面的滑移剪力应小于由底板和基础之间的摩擦抵抗力(取空罐时最 危险的情况)[7]. 滑移剪力: FD = Q FR = μ (Wr + W L ) 式中 μ-底板和基础之间的静摩擦系数,取 μ = 0.7 (钢板和沥青砂石之间的摩擦系数)。 FD = 43.39 kN .m FR = 303.2 kN .m FD FR 安全 1.6.2 地震载荷计算 验证在 7 级地震烈度的设计地震载荷作用下,贮罐的强度和稳定性。 1.6.2.1 水平地震载荷 式中 [8] Q0 = C Z .α max .W .g Qo—储罐的水平地震作用 N; C Z —综合影响系数,取 Cz=0.4(为常压式储罐); αmax—水平地震影响系数,按 7 级地震烈度,αmax=0.23; W —产生地震载荷的设备总重量, W = Fr .W ; th 3 Fr —动液系数, Fr = R HW ; 3R H W 其中 H W — 贮 罐 底 面 至 贮 罐 液 面 高 度 , 贮 罐 最 高 液 面 按 设 计 容 积 1050m3 计 R—自上往下数第一圈罐壁的半径,R=5500mm;h—双曲正切函数。 算, H W = 1050mm ; R = 0.5 ,代入计算得 Fr =0.47 HW W —贮罐内贮液重量, W = 1050 × 792.8Kg = 832440Kg 固 Q0 = C z .α max .W = 352748 Kg 1.6.2.2 地震弯距 [9] 水平地震载荷对贮罐底面的弯距: M 1 = Q0 . HW = 1948.2 KN.m 2 1.6.2.3 第一圈罐壁底部的最大压应力 σ= N1 M 1 + A1 Z 1 (Pa) 11 内浮顶储罐设计 式中 N 1 —第一圈罐壁底部的垂直荷载,按罐体自重的 80%计算; A1 —第一圈罐壁的截面积, A = πD δ (m2) 1 1 1 Z 1 —第一圈罐壁的截面抵抗距, Z1 = 0.785D1 δ 1 (m ) 2 3 D1 —第一圈罐壁的平均直径,11m; δ 1 —第一圈罐壁的实际壁厚, δ =0.0080m。 1 N 1 =35360 Kg A1 =0.1797m 2 3 Z 1 = A1 =0.493922m σ = 5.87 ×106 Pa 1.6.2.4 第一圈罐壁的容许临界压力 [σ cr ] = 3.88 × 10 5 × ( δ 1 )125 × ( H ) 2 1 R1 R1 H—基础顶面至罐壁顶面的高度,H=12.608m。 (基础顶面至罐壁底面是同一标高的两 个平面) 。 [σ cr ] = 9.55 × 10 6 Pa σ 1 [σ cr ] 用下,安全稳定。 安全 通过以上载荷的计算,证明所设计的内浮顶甲醇储罐在 0.35KPa 和 7 级地震烈度的作 1.6.3 其他结构 为了保证甲醇储液的安全储存及计量,内浮顶罐选用了合适的附件。主 要有罐壁通气孔、透光孔、人孔、消防泡沫管、液位计口、阻火器、静电避 雷针、ks凯时官方娱乐水喷淋器等,其设计要求按有关标准和规范进行,在这里就不一一叙 述了。 12 内浮顶储罐设计 参考文献 [1]. 化学工业部化工机械研究院.腐蚀与防护手册.北京:化学工业出版社 ,1980 [2].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社,2004, 158 [3].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社,2004, 214 [4].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社, 2004, 224 [5].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社,2004, 219 [6].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社, 2004, 154 [7].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社, 2004, 154 [8].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社. 2004, 174 [9].徐英,杨凡,朱萍等.球罐和大型储罐.北京:化学工业出版社,2004,175 [10].湛卢炳.大型贮罐设计.上海:上海科学技术出版社,1986 [11].潘家华.圆柱形金属油罐设计,北京:轻工业出版社 .1984 [12].中国石化集团上海工程有限工司.化工工艺设计手册(第三版、上册).北京:化学工 业出版,2003 [13].赵凯勤译.风载作用下浮顶贮罐强度预测方法.油气建设,.1978 [14].API650 [15].徐芝纶.弹性力学.北京:人民教育出版社,1983 . 13 内浮顶储罐设计 第二章 设计图纸 图 1 内浮顶储罐结构 14 内浮顶储罐设计 图 2 罐壁纵、环对接焊 图 7 内浮盘弹性材料密封结构 15 内浮顶储罐设计 图 3 罐顶结构 图 4 罐顶瓜皮板之间的搭接焊 16 内浮顶储罐设计 图五 罐底结构图 17 内浮顶储罐设计 图六 罐底坡度 18

 
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