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1、100 m3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 500 m3 或 单罐容积小于 150m3 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100 m3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:
2、 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500m3或单罐容积大于200m3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500m3,单罐容积小于100m3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
3、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1、设计题目：85 m3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85 m3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50oC5
4、公称直径3000mm6容积85m37单位容积充装量0.42t/ m 38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P = l.lx .79 = .869MPa4、设计温度：工作温度为50C，设计温度取45 + 5二50 oC。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）匸t = 170MPa。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/T4
5、731，鞍座选用材料为Q235-B,其许用应力L = 147MPasa5.3 地脚螺栓的材料选择：地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235, Q235的许用应力L = 147MPabt第二章 设备的结构设计1、圆筒厚度的设计计算压力 Pc ：c液柱静压力：P1=P gh = 560x9.81x3.2 = 1.76x104PaP / P = 1.76x104 / 0.869x106 = 2% 5% 1故液柱静压力可以忽略，即P = P = 0.869MPac该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为o= L0。圆筒的厚度在616mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：在设计温度7
6、6C下，屈服极限强 度 b = 345MPa，许用应力b t = 170MPas利用中径公式，= 8.7mmPD 0.869MPa x3400计算厚度：=2訂-卩=2 x1.0 x 170 - 0.869c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C1 = 0。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C2不小于 1 mm。本例取 C2 =1则筒体的设计厚度5
7、n=5+ C1 + C 2 = 8.7 + 0 +1 = 9.7mm圆整后，取名义厚度5 =10mmn筒体的有效厚度5 e = 5厂C1 - C 2 =101 = 9mm2、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DN=D =3400mm i选用标准椭圆形封头，型号代号为EHA,则 D = 2，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1i0.869MPax3400计算：5 =i= 8.7 mm2 b -0.5P2 x1.00 x170 - 0.5 x 0.869c同上，取 C = 1mm，C = 0 o 21封头的设计厚度5 = 8.7 mm
8、+ 0 + 1mm = 9.7 mmd圆整后，取封头的名义厚度5n =10mm，有效厚度5e = 5厂C1 -C2 =10一1 = 9mm封头型记做 EHA 3200x 22-16MnR JB/T47463、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）D.2（H-h ）=2，得 h 二 H -4 890 3400440mm公称直径DN /mm总深度H /mm内表面积A/ m 2容积V / m3封340089012.95815.5080查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表B.1 EHA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3
9、.2筒体的长度计算V D 2 x L + 2V，而充装系数为0.94 i封则:-D2 x L + 2V0.94 i封罟冷 xx L + 2 x 55080Di计算得 L=11.025，取 L=llm4、鞍座选型和结构设计41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m m + 2m + m + m123m筒体质量：m 兀DL6xp 3.14 x 3.2 x 10x 103 x 7.85 x 103 9218.726kgm 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.2 EHA椭圆形封头 2质量，可知，m 1592.3焙2m3
10、充液质量：pvp故3液化石油气水 V 1000V 1000 x x 3.42 x 10 + 2 x 5.508514丿110.8366 x 103 kgm4附件质量：人孔质量为302kg，其他接管质量总和估为400kg，即m4 702kg综上所述，m m + 2m + m + m 123.94 x 103kg1234G=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：鞍式支座结构尺寸公称直径DN3400腹板6212垫板b473
11、0允许载荷Q/kN835筋板l33906412鞍座咼度h250b2335e140底板l12480b3430螺栓间距122200b13806310螺孔/孔长D/l28/606116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JB 4731钢制卧式容器规定AW0.2L=0.2 (L+2h), A最大不超过
12、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有h二H-= 40mm2(H - h)4故 A 0.2(L + 2h)二 0.2(11000 + 2 x 40)二 2216mm鞍座的安装位置如图3所示：p7L厂15丿AJIFF11A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，JB 4731还规定当满足 AW0.2L 时,最好使 AW0.5R ( R 二 R + 丛)，即 R 二 1700 + 才二 1705mm mmi/ 厶m2A 0.5Rm =
13、0.5x1705 = 852.5mm，取 A=85m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/T 20592-2009钢制管法兰中表8.2 3-1 PN10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/T 20592-2009钢制管法兰中附录D中表D-3,得各法兰的质量。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 咼度H法兰 质量NSH1Ra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8089B200160188
