3-典型设备设计

河津电厂2350MW机组烟气深度脱硫资源再利用项目 典型设备设计河津电厂2350MW机组烟气深度脱硫及硫资源再利用项目典型设备设计重庆大学 The Rainbow指导老师：黎学明 羡小超 胡小华 董立春 魏顺安组员：张婷 闫兴秀 邱先灯 周长宇 张翠目录第1章 设备设计方案11.1 设计原则11.1.1 反应器设计原则11.1.2 塔设备设计原则1第2章 塔设备设计22.1 塔设备选型设计依据22.2 塔设备选型22.2.1 塔设备简介22.2.2 填料塔的具体选择32.2.3塔型选择原则62.3吸收塔(T0201)结构设计72.3.1塔设备选型方法72.3.2塔主要结构尺寸的确定82.3.3设备条件图372.4喷淋塔（T0101）的设计392.4.1 喷淋塔的选择392.4.2 喷淋塔的设计44第3章反应器的设计483.1反应器概述483.2设计概述483.3反应器设计结果49第4章 搅拌反应釜的设计504.1搅拌釜简介504.2搅拌反应釜(R0301)设计504.2.1搅拌设备基本结构504.2.2搅拌反应釜的计算504.2.3搅拌反应釜尺寸53第5章 换热器的设计545.1换热器简介545.2 换热器选型依据565.3 换热器选型原则565.4换热器设计示例595.4.1换热器选型计算595.4.2换热器Aspen设计635.4.3 Aspen选型结果655.4.4换热器详细尺寸665.4.5 E0305设计条件675.4.6设备校核685.4.7选型结果865.4.8设备条件图86第6章 储罐设计与选型886.1 概述886.2 储罐设计一般程序886.2.3 储罐分类886.2.4 储罐选型示例89第7章 压缩机及泵的选型设计927.1压缩机选型设计927. 1.1 概述927.1. 2 选型依据927. 1.3 选型原则927. 1.4 选型结果937.2泵的选型947.2.1泵的分类及其特性947.2.2典型化工用泵的选用要求957.2.3 化工装置对泵的要求967.2.4 泵的类型选择977.2.5 泵系列及型号选择987.2.6 泵的选型示例(以P0101为例)98河津电厂2350MW机组烟气深度脱硫资源再利用项目 典型设备设计第1章 设备设计方案1.1 设计原则1.1.1 反应器设计原则(1)具有适宜的流体力学条件，流动性能好，有利于热量传递和质量传递；(2)合理的结构，能有效的加速反应；(3)保证压力和温度符合操作条件；(4)操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。1.1.2 塔设备设计原则(1)具有适宜的流体力学条件，可使气液两相良好接触；(2)结构简单，处理能力大，压降低；(3)强化质量传递和能量传递。第2章 塔设备设计2.1 塔设备选型设计依据表2-1 塔设备设计依据表名称标准号化工设备设计全书塔设备固定式压力容器GB 150-2011设备及管道保温设计导则GB 8175-1987压力容器封头GB/T 25198-2010塔器设计技术规定HG 20652-1998钢制化工容器结构设计规定HG/T 20583-2011工艺系统工程设计技术规范HG/T 20570-1995塔顶吊柱HG/T 21639-2005不锈钢人、手孔HG 21594-21604钢制人孔和手孔的类型与技术条件HG/T 21514-2005钢制塔式容器JB/T 4710-2005补强圈JB/T 4736-2002钢制压力容器用封头JB/T 4746-2002化工装置用不锈钢大口径焊接钢管技术要求HG20537.41992化工设备设计基础规定HG/T206432012钢制化工容器材料选用规定HG/T2058120112.2 塔设备选型2.2.1 塔设备简介塔设备的分类可以从不同的角度进行。例如：按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际接触界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔；也有按塔釜形式分类的，但是长期以来最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。填料塔以填料作为气液接触元件，气液两相在填料层中逆向连续接触。它具有结构简单、压力降小、易于用耐腐蚀非金属材料制造等优点，对于气体吸收、真空蒸馏以及处理腐蚀性流体的操作，颇为适用。当塔径增大时，引起气液分布不均、接触不良等，造成效率下降，即称为放大效应。同时，填料塔还有重量大、造价高、清理维修麻烦、填料损耗大等缺点，以致使填料塔在很长时期以来不及板式塔使用广泛。但是随着新型高效填料的出现，流体分布技术的改进，填料塔的效率有所提高，放大效应也在逐步得以解决。板式塔是分级式接触型气液传质设备，种类繁多。板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便。根据目前国内外实际使用的情况，主要的塔型是泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔等。表2-2 板式塔和填料塔的比较项目填料塔板式塔散堆填料规整填料空塔气速稍小大比散堆填料大压降小更小一般比填料塔大塔效率小塔效率高高，对大直径塔无放大效应较稳定，效率较高液气比对液体喷淋量有一定要求范围大适应范围大持液量较小较小较大材质可用非金属耐腐蚀材料适应各类材料金属材料造价小塔较低较板式塔高大直径塔较低安装检修较困难适中较容易目前生产能力较大的塔，多采用板式塔，比较经济合理。而新型高效填料(例如金属丝网波纹填料)，能显著降低塔高，其放大效应并不明显，只要有合宜的结构，在较大直径的塔内仍具有较高的效率，经济上也具有合理性。下面重点就填料塔进行介绍。2.2.2 填料塔的具体选择填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度创造条件，以利于传质。他们应能使气、液接触面大，传质系数高，同时通量大而阻力小，所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面润湿性能好，并在结构上还要有利于两相密切接触，促进湍流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性，并具有一定的机械强度，使填料层底部不致因受压而碎裂、变形。常用的填料可分为两大类：散装填料和规整填料。表2-3填料类型介绍填料类型填料名称散装填料环形拉西环形拉西环，十字环，内螺旋环开孔环形鲍尔环，改进型鲍尔环，阶梯环鞍形弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍形环鞍形金属环矩鞍形，金属双弧形，纳特环其他新型塑料球形，花环形，麦勒环形规整填料波纹型垂直波纹型网波纹型，板波纹型水平波纹型Spraypak，Panapak非波纹型珊格形Glitsch Grid板片形压延金属板，多孔金属板绕圈形古德洛形，Hyperfil图2-1 MELLAPAK系列填料实物图气液两相的不均匀分布会导致塔的分离效能下降，从而促进了规整填料的发展。规整填料的类型有很多，有的注重气液流道的安排，如Stedman填料，Spragpak填料：有的注重接触面的扩大，如Goodloe填料、Hyperfil填料。苏尔寿公司生产的Mellapak是板波纹填料的代表。它的造价低，具有较强的抗污能力，有更好的操作性能。图2-2 MELLPAK系列性能图表2-4 MELLPAK系列技术数据Mellapak250.X250.Y170.X170.Y比表面积250m2/m3250m2/m3170m2/m3170m2/m3波纹高度(约)500mm400mm500mm800mm表面结构光滑材料厚度0.5 to 2mm材料陶瓷，塑料，不锈钢本项目采用性能较为优越的250Y型塑料波纹板填料。表2-5 填料性质填料类型波纹板填料波纹板厚0.2mm填料材质PVDF波高12mm填料代号250Y空隙率0.998填料比表面积at250m2/m3填料因子0.93关联式常数A0.291关联式常数K1.752.2.3塔型选择原则塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节。选择时考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能，以及塔设备的制造、安装、运转和维修等。(一)与物性有关的因素（1） 易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。（2） 具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。（3） 具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。如可采用装填规整填料的散堆填料等，当要求真空度较低时，也可用筛板塔和浮阀塔。（4） 黏性较大的物系，可以选用大尺寸填料，板式塔的传质效率较差。（5） 含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等。不宜使用填料。（6） 操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔板上积有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。(二)与操作条件有关的因素（1） 若气相传质阻力大(即气相控制系统。如低黏度液体的蒸馏，空气增湿等)，宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统(如水洗CO2)，宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气相在液层中鼓泡。（2） 大的液体负荷，可选用填料塔，若用板式塔时，宜选用气液并流的塔型(如喷射型塔盘)或选用板上液流阻力较小的塔型(如筛板和浮阀)。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷。（3） 低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合。（4） 液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大时宜用板式塔。(三)其他因素（1） 对于多数情况，塔径小于800mm时，不宜采用板式塔，宜用填料塔。对于大塔径，对加压或常压操作过程，应优先选用板式塔；对减压操作过程，宜采用新型填料。（2） 一般填料塔比板式塔重。（3） 大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。表2-6塔型选用顺序表考虑因素选择顺序塔径800mm以下，填料塔大塔径，板式塔具有腐蚀性的物料填料塔穿流式塔筛板塔喷射型塔污浊液体大孔径筛板塔穿流式塔喷射型塔浮阀塔泡罩塔操作弹性浮阀塔泡罩塔筛板塔真空操作填料塔导向筛板网孔塔板筛板浮阀塔板大液气比多降液管筛板塔填料塔喷射型塔浮阀塔筛板塔存在两液相的场合穿流式塔填料塔综述，考虑吸收塔的分离要求，塔径，液气比，操作弹性等因素，根据塔设备设计原则，本项目吸收塔选择为规整填料塔，填料为Mellapak 250Y。2.3吸收塔(T0201)结构设计2.3.1塔设备选型方法塔内参数由多方面决定，尤其与工艺参数有着密切的关系。所以在设备选型中本着“两个标准，四个软件”的选型方法进行选型。表2-7使用软件列表项目工具来源作用标准化工设备设计全书塔设备计化学工业部设备设计技术中心站主编(2004年)设计标准化工工艺设计手册中国石化集团上海有限公司编(2003年)设计标准校核Aspen Plus V7.2Aspen Tech公司开发模拟水力学参数及塔设计参数初值计算Sulcol苏尔寿填料公司开发填料塔性能校核SW6-2011全国化工设备设计技术中心站塔机械强度设计与校核KG-TOWER中国石油大学开发塔水力学校核2.3.2塔主要结构尺寸的确定根据文献数据及Aspen Plus流程模拟结果分析，T0201塔是本项目吸收工段的吸收塔，吸收剂为15%的亚硫酸溶液，气体为80含硫烟气，吸收塔要求达到深度脱硫的目的，考虑介质的腐蚀性，及塔径初步计算达到13m之大，所以选择塑料Mellapak 250Y规整填料。随着填料塔的发展，大型填料塔更多地服务于生产并得到很好的分离效率和经济收益，使用新型高效填料能减小塔高和塔径，提高传质效率，分离效果更好。目前由于新型填料特别是规整填料的发展，大直径的填料塔也大量应用，其中波纹填料塔的直径已超过14m。本项目填料塔设计条件表2-7。表2-8吸收塔T0102设计条件吸收塔T0102设计条件设计压力0.11MP设计温度/80 设备内介质名称及组成15%的亚硫酸钠溶液含硫烟气设备直径13m计算长度20200mm结合Aspen Plus 软件的模拟结果，利用Sulcol设计软件得到塔径、塔高和其他流体力学数据，同时对塔的机械强度进行校核。2.3.2.1确定塔径由于此系统为低浓度气体吸收，因此取气液相负荷最大的塔底处计算塔径(1)计算公式塔径计算公式D=4VSu填料塔空塔气速与泛点气速u=(0.6-0.95)uFBain-Hougen关联式loguF2gat3VLL0.2=A-KWLWV1/4VL1/8(2) 塔径求取及校核a求取泛点气速uF，并确定操作气速uloguF29.812500.9331.124361039.291.3443210-30.2=0.291-1.7511927619201901/41.124361039.291/8uF=4.540m/s取u=0.8uF=3.632m/sb求取塔径气体的体积流率由Aspen Plus导出数据，则VS=1707810m3/h=474.39m3/sD1=4474.393.143.632=12.8593m取D=13000mm，此时塔的截面积A=0.785D2=132.665m2c核算操作气速u1=4VSD12=VSA=3.574m/sd核算径比D/d=13000/50=260(10-15)满足波纹板填料要求2.3.2.2填料层高度计算填料高度计算用等板高度法2.3.2.3等板高度HETP填料选苏尔寿公司mellapak plus填料，经过aspen rate-based传质速率模型核算得到HETP=0.58取等板高度HETP=0.582.3.2.4当量塔板数用aspen plus模拟脱硫脱销塔得出当量塔板数n=142.3.4.5填料层的高度及分段数H=nHETP=140.58=8.12m圆整为H=8.2m,分两段安装H1=H2=4.1。2.3.2.6计算填料层压降近似以塔顶、塔底的数据采用Eckert通用关联图计算填料层压降横坐标X=WLWVVL0.5=11927619201901.124361039.290.5=0.002Y=u2pgVLL0.2=3.57421200.9989.811.124361039.291.33442=0.22该操作点不在通用关联图上，估计每米压降170Pa左右，则P填料=8.2170=1394Pa2.3.2.5.Aspen plus塔径初步估算与校核1)使用Aspen Plus模拟数据对塔径进行初估，得到数据如表2-9所示。表2-9塔初步设计结果Section starting stage:1Section ending stage:14Column diameter:12.9335896meterMaximum fractional capacity:0.62Maximum capacity factor:0.118913443m/secSection pressure drop:0.0252522573barAverage pressure drop / Height:45.982386mm-water/mMaximum stage liquid holdup:1.04600299cumMax liquid superficial velocity:0.000292251499m/secSurface area:2.11sqcm/ccVoid fraction:0.87871st Stichlmair constant:12nd Stichlmair constant:13rd Stichlmair constant:0.32表2-10塔初步设计结果StgePacked heightFractional capacityHETPPressure dropPres-drop / HeightLiquid holdupLiquid velocitymetermeterbarmm-water/mcumm/sec100.5968219610.40.0018570587547.34182290.9069562410.00026128568220.40.5950181210.40.0018461845247.06460720.9054677820.00026119810630.80.5931647030.40.0018353541246.78850890.9043970110.00026105053741.20.591328530.40.0018246609446.51590870.9033520690.00026090208651.60.589511310.40.0018141050846.24680910.9023206210.000260754533620.5877127740.40.0018036839245.98114350.9013019940.0002606079272.40.5859326010.40.0017933948245.71884440.9002958870.00026046223682.80.5841704760.40.0017832352245.45984650.8993020210.00026031746993.20.5824260870.40.0017732026745.20408770.8983201020.00026017356103.60.580699150.40.001763285244.95126270.8973486990.0002600288821140.579057480.40.0017535400544.70283040.8964638730.000259936613124.40.5842645740.40.0017492668944.59389520.8950968610.000267005022134.80.6063209720.40.0017731184645.20194110.9758024450.000292251499145.20.620.40.001882166647.9818951.046002990.0002425321932)本项目塔设计采用Rate-Bsed模型对吸收塔进行校核计算，根据Rate-Bsed模型得到HETP=0.58，用Aspen plus对每块塔板进行校核设计并得到结果如图2-3所示。图2-3(a)Aspen plus的初步校核过程图2-3(b)Aspen plus的初步校核结果图2-3(c)Aspen plus的初步校核结果由以上数据分析可知，选用塑料Mellapka 250Y填料进行塔的设计得到塔的直径D=13米左右，且每块塔板的能力因子都介于0.40.8之间，符合填料塔的设计要求。2.3.2.6.流体力学计算工程上大型填料分层一般为46m，本项目14块理论板，Rate-Based模型校核得到等板高度为0.58，以此原则，结合实际生产情况，将填料分为两段。其中，由初步Aspen plus初步设计与校核可知塔内不同塔段的气液相负荷相差不大，塔径基本相同。塔均采用。表2-11 T0201塔分段结果塔段起始板位置结束板位置板数117728147本项目采用的苏尔寿公司的塑料Mellapka 250Y填料，采用Sulcol软件，按分段导入流体力学数据，对塔性能进行计算，得到设计数据，示意图和负荷图，如下所示。校核结论：采用Sulcol软件对填料塔进行校核，校核结果合格。最终在Aspen Plus中进行校核，效率因子第一层为0.508，第二层为0.55，在0.40.8间。符合性能图和塔的示意图如图：2.3.2.6塔内构件设计1)床层定位器床层定位器又称床层限制器。用于金属散装填料，塑料散装填料及所有规整填料。它的作用是防止高气速高压降或塔的操作突然波动时填料向上移动而造成填料出现空洞，使传质效率下降。由于规整填料有固定的结构，因而它的床层定位器比较简单，用100至500mm的栅板即可，栅板圈厚4-6mm的扁钢弯制而成，高度50mm左右。对于大型填料塔采用如图所示结构。图2-4床层固定器2)支承板支承板是用来承担填料重力和填料的持液量，其开孔面积要求接近于填料的空隙率，必要时要等于100%的塔截面。支承板的结构型式多样，栅板型、孔管型、驼峰型等。支承装置的选择，主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体及填料的材质、气液流率等。本设计中栅梁型支撑装置。3)液体分布器液体分布器的作用是把液体在填料顶部或某一高度上进行均匀的初始分布或再分布，用来提高传质、传热的有效表面，改善相间接触，从而提高塔的效率。 实验证明，在填料层内液体的流动不是均匀的注塞流，而是存在沟流、偏流、壁流现象。这将造成填料塔的放大效应及端效应，合理设计选用液体初始分布器及再分布器目的的是减少和防止填料塔的放大效应，从而减少塔高和塔径，降低造价或操怍费用。液体在填枓塔内的不良分布分为大规模和小规模的。小规模不良分布由填料层内液体沟流引起，大规模不良分布由液本分布器引起，会使整个塔的效率严重下降。试验表明：填科效率越高，液体分布质量对填料性能影响越大。例如.当液体分布质量达到50 %时，毎米填料理论板数等于20的填料，实际理论板数只有11.5块，而每米填料理论板数等于8的填料，实际理论板数只有5.5块。液体分布器的分类如下：1、按分布器流体动力分：重力型液体分布器(孔型、堰型、压力型液体分布器，喷淋式、多孔管式)2、按分布器的形状分：管式、双层排管 、槽式、盘式、冲击式、喷嘴式、宝塔式、莲蓬式、组合式等。3、按液体离开分布器的形式分：孔流型、溢流型。4、按液体分布的次数分：单级、多级。5、按分布器组合方式分:管槽式、孔槽式、槽盘式。液体分布器选择的要求有许多，主要是选择是液体分布良好，降低沟流，股流，减小扩大效应，各种液体分布器的性能如下表。表2-12 各种液体分布器性能比较排管式喷射式盘式孔流槽式孔流盘式溢流槽式溢流动力压力重力压力重力重力重力重力分布质量中高低中高高低中高处理量m3/(m2.h)0.252.50.2510广广广广广塔径/m0.45任意任意任意，通常0.6任意，通常0.6易堵程度高高中高中中低低气体阻力低低低高低高低高对水平度的要求无低无低负荷时高低负荷时高高高腐蚀的影响高中高高高低低受页面波动的影响无小无中中高高液相夹带高低高低低低低重量低低低高中高中T0201吸收塔，塔径大，液体负荷0.9m3/(m2.h)，要求达到深度脱硫，由于塔径很大，存在放大效应，所以需要选择高分布效率的液体分布器来减小大型填料塔的放大效应，提高分布效率。项目选择塑料可拆卸式二级槽式孔流液体分布器，采用非等液位法计算孔径及设计高度。由于液体负荷为0.9m3/(m2.h)，所以选择以大孔代替小孔，以线分布代替孔分布来达到好的分布效果，选择分布点密度为50个/m2。计算示例：二级槽分布点密度为50个/m2面积 S=D24=1324=132.73229m2分布点总数 N=50S=50132.732296636取最低液位高度为40mm，孔流系数C取0.6d1=10004QCN2gh=3.12230618mm 圆整d1=3.2mm最高液位hmax=4Qmaxd12N22g=81.57264615mm 圆整hmax=82mm一级槽面积 S=D24=1324=132.73229m2最低液位hmin=(54)240=62.5mm 圆整hmin=63mm最高液位hmax=(54)282=127.4572596mm 圆整 hmax=128mm4)气液再分布器将集液器与常规的液体分布器组合起来即构成液体再分布器。液体再分布器的设置对于大型填料塔的液体分布来说极为重要，本项目的吸收塔塔经为13m，塔经变大时，容易造成填料塔的放大效应及端效应，所以在填料端之间设置气液再分布器。本项目选择塑料可拆卸式槽盘式液体分布器，如图图2-5液体再分布器计算得到液体再分布器结构参数如表表2-13液体再分布器结构参数下方孔径d1(mm)3.2上方孔径d1(mm)3.2最低液位mm40最高液位mm82设计液位mm575)进气装置吸收塔烟气处理量kg/h，烟气量大，常用的气体分布器容易造成压降大，气体分布不均匀等问题，所以本项目采用Sulzer公司的气体分布器。如图，2-6气体分布器2.3.2.7塔的顶部、底部空间及裙座高度1).塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔板到塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一般取 1.21.5m。2).塔的底部空间高度塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔板到塔底下封头切线处的距离。当进料系统有 15 分钟的缓冲时间时，釜液的停留时间可取 35 分钟，否则须取 15 分钟。但对釜液流量大的塔，停留时间一般也取 35 分钟。3).支座高度塔体常由裙座支承，可分为圆柱和圆锥两种。裙座高度是由塔底封头切线至出料管中心线的高度 U 和出料管中心线至基础环的高度 V 两部分组成。裙座上的人孔通常为圆形，其尺寸为600*(10001800)mm，以方便进出。本项目中塔经为13m塔高计算不能按照普通塔计算，塔各部分高度列表如下：表2-14塔板结构布置(不包括塔顶和塔顶的人孔)部分塔釜空间填料人孔液体再分布器空间液体再分布器空间塔顶空间高度(mm)150084005003050305030006.接管计算1)液体进管吸收塔分四个进液管进料，V=121.4/4m3/h，取u=2m/s,则进管直径为：d1=V/0.785u=121.4/40.78523600=0.073281328m圆整后选取管子规格为894.5mm2)气体进口气体分六个管道进口，V=1.89945106m3/h，取u=100m/s，进气管直径为：d2=V/0.785u=1m圆整后取管子规格为894.5mm3)液体出口V=121.4m3/h，取u=2m/s,则出管直径为：d3=V/0.785u=0.146562656圆整后选取管子的规格为894.5mm4)气体出口气体出口V=1.89945106m3/h，u=12m/sd4=V/0.785u=5m圆整后选取出口的规格为894.5mm2.3.4.8.塔体和封头选材操作压力为0.11MPa，最低操作温度为40，最高操作温度80，选取Q345R(GB 713)做为塔体和封头的材料。2.3.4.9.塔体和封头壁厚计算这里采用SW6-2011进行塔体的强度计算，吸收塔未使用标准封头，所以未对封头进行校核，输入参： 图2-7主体设计参数图2-8筒体数据（1）图2-9筒体数据（2）图2-10筒体数据(3)图211附件数据图2-12载荷数据形成计算说明书在以下表格一一进行说明。核算内容：（1）风载荷及地震载荷计算表2-15风载荷及地震载荷计算风载及地震载荷00AA裙座与筒体连接段11(筒体)11(下封头)2233操作质量651487636976575874575874最小质量209278194767133665133665压力试验时质量3.49217e+063.47766e+06133665133665风弯矩3.203e+092.988e+092.183e+092.183e+09Mca (I) Mca (II) 顺风向弯矩(I)顺风向弯矩(II)组合风弯矩3.203e+092.988e+092.183e+092.183e+09地震弯矩注:计及高振型时,此项按B.24计算9.516e+098.918e+096.544e+096.544e+09偏心弯矩0000最大弯矩需横风向计算时1.032e+109.665e+097.09e+097.09e+09垂直地震力498505497863481654481654应力计算30.5630.567.777.9510.8110.813.583.424.574.573.753.7538.1938.1938.6640.202.742.740.330.320.420.42st189.00189.00189.00189.00B41.7441.7422.0722.07组合应力校核(内压),(外压)24.3124.31许用值192.78192.78(内压),(外压)11.3611.378.328.32许用值50.0850.0826.4826.4835.8735.87许用值310.50310.5038.9940.523.173.17许用值41.9641.9622.8527.42204.92204.92许用值310.50310.50校核结果合格合格合格合格注 1: sij 中 i 和 j 的意义如下i=1 操作工况 j=1 设计压力或试验压力下引起的轴向应力（拉）i=2 检修工况 j=2 重力及垂直地震力引起的轴向应力（压）i=3 液压试验工况 j=3 弯矩引起的轴向应力（拉或压）st设计温度下材料许用应力 B 设计温度下轴向稳定的应力许用值注 2:sA1: 轴向最大组合拉应力sA2: 轴向最大组合压应力sA3: 液压试验时轴向最大组合拉应力sA4: 液压试验时轴向最大组合压应力s: 试验压力引起的周向应力注 3: 单位如下质量: kg 力:N 弯矩: Nmm 应力: MPa（2）耐压实验校核表2-16耐压实验校核内压圆筒校核计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力Pc 0.11MPa设计温度 t 80.00 C内径Di 13000.00mm材料 Q345R ( 板材)试验温度许用应力s 189.00MPa设计温度许用应力st 189.00MPa试验温度下屈服点ss 345.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 0.85厚度及重量计算计算厚度d = = 4.45mm有效厚度de =dn - C1- C2= 11.70mm名义厚度dn = 14.00mm重量 90759.88Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 0.3685 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 241.08MPa校核条件sTsT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力Pw= = 0.28891MPa设计温度下计算应力st = = 61.17MPastf 160.65MPa校核条件stfst结论 合格计算结果：（1） 设备筒体厚度：计算厚度：d = = 4.45mm，腐蚀余量C=2mm；筒体壁厚取整：dn =14.00mm；有效壁厚：de =dn - C1- C2= 11.70mm；试验压力值：PT = 1.25P =0.3685MPa；试验压力下圆筒的应力：sT = = 241.08MPa 0.90 ss =310.50MPa；最大允许工作压力: Pw= = 0.28891MPa；设计温度下计算应力: st = = 61.17；stfst，吸收塔设备筒体校验合格。表2-17设备筒体厚度内压圆筒校核计算单位压力容器专用计算软件计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力Pc 0.11MPa设计温度 t 80.00 C内径Di 13000.00mm材料 Q345R ( 板材)试验温度许用应力s 189.00MPa设计温度许用应力st 189.00MPa试验温度下屈服点ss 345.00MPa钢板负偏差C1 0.30mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数f 0.85厚度及重量计算计算厚度d = = 4.45mm有效厚度de =dn - C1- C2= 11.70mm名义厚度dn = 14.00mm重量 90759.88Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 0.3685 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力sT = = 241.08MPa校核条件sTsT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力Pw= = 0.28891MPa设计温度下计算应力st = = 61.17MPastf 160.65MPa校核条件stfst结论 合格（2）封头壁厚：本项目为直径为13米的吸收塔设计，填料塔未采用标准型封头。根据计算，封头厚度为14mm。由d =可以计算封头厚度，pc=0.11MPa，Di=13000mm, =170MP，腐蚀余量=2mm，d=7mm，C=2mm，计算结果取整，dn=14mm。（3）裙座厚度：表2-18裙座厚度裙座裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm13000裙座与壳体连接形式对接裙座高度mm5000裙座材料名称Q345R裙座设计温度40裙座腐蚀裕量mm2裙座名义厚度mm24裙座材料许用应力MPa189裙座与筒体连接段的材料裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa裙座与筒体连接段长度mm裙座上同一高度处较大孔个数4裙座较大孔中心高度mm1000裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm500裙座上较大孔引出管厚度mm4裙座上较大孔引出管长度mm200地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称Q235地脚螺栓材料许用应力MPa147地脚螺栓个数36地脚螺栓公称直径mm48全部筋板块数48相邻筋板最大外侧间距mm545.865筋板内侧间距mm100筋板厚度mm20筋板宽度mm150盖板类型整块盖板上地脚螺栓孔直径mm65盖板厚度mm26盖板宽度mm0垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm51垫板厚度mm20垫板宽度mm100基础环板外径mm13244基础环板内径mm12804基础环板名义厚度mm32（4）地脚螺栓大小及厚度：表2-19地脚螺栓大小及个数计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模数mm32.88304e+10基础环板面积mm29.00153e+06基础环板计算力矩Nmm18142.3基础环板需要厚度mm27.21基础环板厚度厚度校核结果 合格混凝土地基上最大压应力MPa3.84地脚螺栓受风载时最大拉应力MPa0.00地脚螺栓受地震载荷时最大拉应力MPa0.00地脚螺栓需要的螺纹小径mm0地脚螺栓实际的螺纹小径mm42.587地脚螺栓校核结果 地脚螺栓承受的最大拉应力小于零,塔器可以自身稳定，地脚螺栓仅起固定作用筋板压应力MPa0.00筋板许用应力MPa0.00筋板校核结果 合格盖板最大应力MPa0.00盖板许用应力MPa147盖板校核结果 合格裙座与壳体的焊接接头校核焊接接头截面上的塔器操作质量kg575874焊接接头截面上的最大弯矩Nmm7.08993e+09对接接头校核对接接头横截面mm2886243对接接头抗弯断面模数mm32.88029e+09对接焊接接头在操作工况下最大拉应力MPa-3.37对接焊接接头拉应力许可值MPa136.08对接接头拉应力校核结果合格搭接接头校核搭接接头横截面mm2搭接接头抗剪断面模数mm3搭接焊接接头在操作工况下最大剪应力MPa搭接焊接接头在操作工况下的剪应力许可值MPa搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力MPa搭接焊接接头在试验工况下的剪应力许可值MPa搭接接头拉应力校核结果主要尺寸设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚度mm24容器总容积mm33.2828