液化石油气储罐设计说明书-

11003m液化石油气储罐设计绪论随着我国化学工业的蓬勃发展，各地建立了大量的液化气储配站。对于储存量小于5003m或单罐容积小于1503m时．一般选用卧式圆筒形储罐。液化气储罐是储存易燃易爆介质．直接关系到人民生命财产安全的重要设备。因此属于设计、制造要求高、检验要求严的三类压力容器。本次设计的为1003m液化石油气储罐设计即为此种情况。液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种贮罐时,要注意与一般气体贮罐的不同点,尤其要注意安全,还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式:球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比:前者具有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装费用较高。一般贮存总量大于5003m或单罐容积大于2003m时选用球形贮罐比较经济;而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单,安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于5003m,单罐容积小于1003m时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,只有某些特殊情况下(站内地方受限制等)才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器,也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收;并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规)的监督。液化石油气贮罐,不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。第一章设计参数的选择21、设计题目：853m液化石油气储罐的设计2、设计数据：如下表1：表1：设计数据序号项目数值单位备注1名称853m液化石油气储罐2用途液化石油气储配站3最大工作压力1.77MPa4工作温度50C。5公称直径3000mm6容积853m7单位容积充装量0.42t/3m8装量系数0.99工作介质液化石油气（易燃）10其他要求100%无损检测3、设计压力：设计压力取最大工作压力的1.1倍，即1.10.790.869PMPa4、设计温度：工作温度为50C。，设计温度取。5、主要元件材料的选择：5.1筒体材料的选择：根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢16MnR（钢材标准为GB6654）170tMPa。16MnR适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较大（8mm）的压力容器。5.2鞍座材料的选择：根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-B，其许用应力147saMPa5.3地脚螺栓的材料选择：地脚螺栓选用符合GB/T700规定的Q235，Q235的许用应力147btMPa第二章设备的结构设计45550C。31、圆筒厚度的设计计算压力cP：液柱静压力:41P=5609.813.21.7610ghPa461/1.7610/0.869102%5%PP,故液柱静压力可以忽略，即cP0.869PMPa该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为1.0。圆筒的厚度在6~16mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：在设计温度70C。下，屈服极限强度345sMPa，许用应力t170MPa利用中径公式，计算厚度：itcPD0.869MPa34008.721.01700.8692-Pmm查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm，而有GB150-1998中3.5.5.1知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取10C。查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量2C不小于1mm。本例取2C=1则筒体的设计厚度128.7019.7nCCmm圆整后，取名义厚度10nmm筒体的有效厚度121019enCCmm2、封头厚度的设计查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径iDN=D=3400mm选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA，则22iiDh，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：citcPD0.869MPa34008.721.001700.50.8692-0.5Pmm同上，取21Cmm，10C。封头的设计厚度8.7019.7dmmmmmm圆整后，取封头的名义厚度10nmm，有效厚度121019enCCmm封头型记做EHA320022-16MnRJB/T474643、筒体和封头的结构设计3.1封头的结构尺寸（封头结构如下图1）由22iDHh，得34008904044iDhHmm查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表2：表2：EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/2m容积V封/3m340089012.95815.50803.2筒体的长度计算224iVDLV封，而充装系数为0.9则：2VD20.94iLV封即21003.425.50800.94L计算得L=11.025，取L=11m4、鞍座选型和结构设计4.1鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-B。估算鞍座的负荷：储罐总质量12342mmmmm1m——筒体质量：331×3.143.210107.85109218.726mDLkg2m——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2EHA椭圆形封头质量，可知，21592.3mkg3m——充液质量：液化石油气水，故233100010003.41025.5085110.836610k4mVVg水4m——附件质量：人孔质量为302kg，其他接管质量总和估为400kg，即4702kgm综上所述，312342123.9410kgmmmmmG=mg=1215.87kN,每个鞍座承受的重量为607.94N由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120。，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座结构尺寸如下表3：表3：鞍式支座结构尺寸5公称直径DN3400腹板212垫板4b730允许载荷Q/kN835筋板3l390412鞍座高度h2502b335e140底板1l24803b430螺栓间距2l22001b380310螺孔/孔长D/l28/60116垫板弧长3950鞍座质量Kg5594.2鞍座位置的确定因为当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准JB4731《钢制卧式容器》规定A≤0.2L=0.2（L+2h），A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。由标准椭圆封头2,402()4iiDDmmHh有h=H-故0.2(2)0.2(11000240)2216ALhmm鞍座的安装位置如图3所示：此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5Rm（2RinmR）,即170017052nmRmm0.50.51705852.5mARmm，取A=85m6综上有：A=850mm(A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头的总长)5、接管，法兰，垫片和螺栓的选择5.1、接管和法兰液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。接管和法兰布置如图3所示，法兰简图如图所示：查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中表8.23-1PN10带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-3,得各法兰的质量。查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。表4：接管和法兰尺寸序号名称公称直径DN钢管外径法兰焊端外径法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n（个）螺栓Th法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量NS1HRa排污口8089B200160188M16201053.2106504b气相平衡口8089B200160188M16201053.2106504c气相口8089B200160188M16201053.2106504d出液口8089B200160188M16201053.2106504e进液口8089B200160188M16201053.21065047f人孔500530B6706202620M24285627.116129039.5g1-2液位计口3238B140100184M1218402.364402h温度计口2025B10575144M1218402.364401m压力表口2025B10575144M1218402.364401n安全阀口100108B220180188M16201313.6128524.5s排空口5057B165125184M1618742.985452.55.2垫片查HG/T20609-2009《钢制管法兰用金属包覆垫片》，得：表5垫片尺寸表符号管口名称公称直径内径D1外径D2a排污口80109.5142b气相平衡口80109.5142c气相口80109.5142d出液口80109.5142e进液口80109.5142f人孔g1-2液位计口3261.582h温度计口2045.561m压力表口2045.561n安全阀口80109.5142s排空口5077.5107注：1：包覆金属材料为纯铝板，标准为GB/T3880，代号为L3。2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。3：垫片厚度均为3mm。5.3螺栓（螺柱）的选择查HG/T20613-2009《钢制管法兰用紧固件》中表5.0.7-9和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸：表6螺栓及垫片紧固件用平垫圈mm公称直径螺纹螺柱长1d2dh8a80M169017303b80M169017303c80M169017303d80M169017303e80M169017303f500M2412525444g1-232M168517303h20M127513242.5m20M127513242.5n80M169017303s50M1685173036人孔的选择根据HG/T21518-2005《回转盖带颈对焊法兰人孔》，查表3-1，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表：表7人孔尺寸表单位：mm密封面型式凹凸面MFMD7301b430d30公称压力PNMPa101D6602b48螺柱数量20公称直径DN5001H280A405螺母数量40wds530122H123B200螺柱尺寸332170Md506b44L300总质量kg3029第三章：容器强度的校核3.1水压试验应力校核：试验压力：1.251.250.8691.086TPPMPa圆筒的薄膜应力T()1.086(3