【《硫磺回收工艺设计》12000字】

塔段号i1234567891011mi/kg863.63462.111131.55050.71952.25050.71952.25050.71952.23762.12803.2hi/mm400355093001410016625191502167524200267252875031318.5mi(hi/H)31.64258.7409259.21025574.520681076.82583.52488.4Hi/mm325872628720287Ii/mm46.965.54H0.025630.01350.00777H0.01350.00777表4.4不等厚度塔设备的固有周期T1/sEi：塔在该段的设计温度下的弹性模量。由GB150.2表B.13查得20R在145℃时的弹性模量为1.94×105MPa即Et=1.94×105MPa。致谢4.3.2风载荷计算塔设备风载荷的分段与前面质量分段情况一致，如表4.5所示。第i段所受水平风力：（4-33）：第i段迎风面有效直径，m；：风压高度变化系数，查NB/T47041-2014表10得；：基本风压，；：各计算段的计算高度，m；：体型系数，取；：第i计算段的风振系数，；ξ：脉动增大系数，查NBT47041-2014表11取ξ=2.83；Vi：脉动影响系数，查 NBT47041-2014表12取Vi=0.83；：振型系数，查NBT47041-2014表13得；当笼式扶梯与塔顶管线布置成90°时，，（4-34）Dei的值取公式（4-34）两者之间较大值。表4.5各段风载汇总塔段号i水平风力段高196780040382358055001943343906000179442940360017555124014501745634703600172671470145017208426036001708917501450170410328026001698113380253716934.3.3风弯矩计算4.3.3.10-0截面风弯矩（4-35）由公式（4-35）得：4.3.3.21-1截面风弯矩（4-36）由公式（4-36）得：4.3.3.32-2截面风弯矩（4-37）由公式（4-37）得：4.3.3.43-3截面风弯矩（4-38）由公式（4-38）得：4.3.4地震载荷计算各段地震载荷如表4.6所示。表4.6地震载荷汇总表塔段号i1234567891011备注863.63462.111131.5.5050.71952.25050.71952.25050.71952.23762.12803.2400355093001410016625191502167524200267252875031318.56×10127.32×10109.98×1098.46×1094.18×10913.4×1096.23×1091.9×10108.53×10918.34×10915.54×1095.53×10101.55×10148.95×10151.42×10168.97×10153.55×10162×10167.16×10163.73×10168.94×10168.61×10160.00230.06070.2570.480.620.760.921.11.2541.41.590.4845.8696589.8294.5933.94371351.7595.61281.41084.43.45×1071.1×1071.04×1077.12×1073.25×1079.67×1074.23×10712.2×1075.22×1071.09×1088.78×10712382.73600.52476.91130.633641471.54244.11815.937643054.44.3.5地震弯矩的计算此次设计的塔长径比H/D=27.16>15且H>20m，根据NBT47041-2014可知该塔需要考虑高振型的影响。水平地震弯矩由公式（4-39）计算：ME1iME1i-i:任意截面i-i处基本振型的地震弯矩,N·m；hk：第k段塔节的集中质量mk离地面的距离，m；考虑高振型影响时的地震弯矩：ME4.3.5.10-0截面地震弯矩（4-40）（4-41）4.3.5.21-1截面地震弯矩（4-42）（4-43）4.3.5.32-2截面地震载荷（4-44）（4-45）4.3.5.43-3截面地震载荷（4-46）（4-47）4.3.6偏心载荷偏心载荷Me=04.3.7最大弯矩4.3.7.10-0截面（4-48）4.3.7.21-1截面（4-49）4.3.7.32-2截面（4-50）4.4稳定性和强度校核校核主要是针对前面所计算出的筒体壁厚封头壁厚所得出的结果进行校核计算。校核计算分为正常工况下的应力校核和压力试验下的应力校核。载荷工况包含有正常操作下的工况，特殊载荷下的工况以及意外载荷下的工况。压力试验包含液压和气压，由于液压试验在于液体的压缩系数在正常情况下要比气体小的多，操作时更加的具有安全性，其次液压实验可以有效地检测填料塔在超压状态下是否内部液体会发生泄露，所以选用液压试验。对于塔设备的强度校核以及水压试验校核是十分有必要的，只有进行这两个校核，我们才能够知道我们所计算出的壁厚是否符合要求，如果校验不合格，就要采取增加壁厚或者改变材料的方法对填料塔进行改进，再进行校核直至校验合格。4.4.1塔壳轴向应力校核根据塔壳有效壁厚的不同，外压应变系数A的值由公式（4-52）可以得出（4-52）根据A值查GB150.3图4-5得：外压应力系数。塔壳各计算截面的稳定性和强度验算结果如表4.7所示。表4.7各计算截面稳定性和强度验算结果计算截面1-12-23-3塔壳有效厚度10108计算截面以上操作质量42167.638705.527574计算截面横截面积37699.137699.130159.3计算截面断面模数1.13×1071.13×1079.05×106最大弯矩5.4×1083.86×1082.42×108允许轴向压应力操作时引起的轴向压力10.210.212.75引起的轴向应力10.97引起的轴向应力47.7934.1626.74轴向压应力/MPa58.7644.2435.84轴向拉应力/MPa47.0234.2830.3958.76＜158.444.24＜158.435.84＜152.447.02＜158.434.28＜158.430.39＜158.44.4.2裙座壳轴向应力校核裙座材料选取为Q235B，选取圆筒形裙座，查GB150可以得出，Q235B材料的屈服强度极限为Rel=235MPa，在145℃条件下的许用应力为σst=（4-53）根据A值查GB150.3图4-5得:B=160MPa。4.4.2.10-0截面（4-53）根据公式（4-53）取较小值，则取135.6MPa。（4-54）根据公式（4-54）取较小值，则取160MPa。在操作工况下：=+=61.6MPa（4-55）61.6MPa＜135.6MPa，则校验合格。说明：式中FV在耐压试验时：=+=28.5MPa（4-56）28.5MPa＜160MPa，则校验合格。4.4.2.21-1截面（人孔所在截面）人孔的相关尺寸：l1=230mm，b1=450mm，=14mm，=1200mm，=42167.6kg，=56528.3kg。1-1截面处裙座的截面积：==39359mm2（4-57）1-1截面处裙座的抗弯截面系数：==3582023.9mm3（4-58）==1.22mm3（4-59）人孔所在截面的风弯矩和地震弯矩为：（4-60）（4-61）（4-62）在操作工况下，=+=62.5MPa（4-63）62.5MPa＜135.6MPa，则校验合格。在耐压试验时，=+=25.3MPa（4-64）25.3MPa＜160MPa，则校验合格。4.4.3立置液压试验时的应力校核（2-2截面校核）4.4.3.1环向应力的计算（4-65）（4-66）液柱静压力=（4-67）4.4.3.2轴向拉应力的计算（4-68）4.4.3.3轴向压应力的计算（4-69）4.4.3.4弯矩引起的轴向应力（4-70）4.4.3.5水压试验时，校核筒体环向应力（4-71），满足要求。4.4.3.6水压试验时，校核最大组合轴向拉应力（4-72），满足要求。4.4.3.7水压试验时，校核最大组合轴向压应力，满足要求。4.5基础环的设计4.5.1基础环尺寸的确定mm（4-73）mm（4-74）4.5.2基础环的应力校核（4-75）（4-76）1）2）（4-77）取公式（4-77）中两者之间的较大值。4.5.3基础环厚度的确定；。（4-78）假设螺栓直径为，根据《塔器设计技术规定》表5.2.10-1查得l=190mm，l是指两相邻筋板最大内侧间距。当，-0.3850，=0.0151（4-79）（4-80）取其中绝对值较大值，故按有筋板时如图4.1所示计算基础环厚度：+C==22.6mm（4-81）圆整后取。图4.1有筋板基础环4.6地脚螺栓的设计=1.27MPa（4-82）取公式（4-82）中两数之间的较大值，。地脚螺栓的螺纹小径d1为：+C2=+3=46.4mm（4-83）则选取M48×5为公称直径的螺栓，其螺纹小径为46.4mm（由《化工设备设计全书》P266页查得），故用8个M48的地脚螺栓。4.7开孔补强4.7.1补强的相关规定4.7.1.1不需要另行补强的最大开孔直径根据GB150.3-2011的相关规定，这些情况不用补强。1）设计压力p≤。2）对于两相邻的不同开口的小孔中心之间的距离应大于等于两个小孔直径之和；对于3个或以上相邻的不同开口的小孔，任意两个小孔中心的距离应大于等于该两个小孔直径之和的2.5倍。3）接管外径小于或等于89mm。4）开孔不得位于A、B类焊接接头上。5）接管与壳体的连接采用全焊透的结构型式。6）接管壁厚满足表4.8的要求。表4.8接管外径253238454857657689接管壁厚≧3.5≧4.0≧5.0≧6.04.7.1.2在开孔补强计算中等面积法的适用范围1）在开孔为椭圆形或者是长圆型时,开孔长径和短径的相对比值一般需要2.0。2）当圆筒内径1500mm时，开孔的最大直径应该其内径的，且开孔最大直径要520mm，当圆筒内径1500mm时，开孔的最大直径应该其内径的，而且开孔最大直径要1000mm。3）凸形封头或球壳开孔的最大允许直径不大于圆筒内径的。4.7.2对直径1200mm，壁厚12mm圆筒上人孔的补强计算（DN=450mm）人孔的规格根据HG21521-95选取垂直吊盖对焊法兰人孔（RF），尺寸为：φ480×12，H1=250mm，b=42mm。4.7.2.1是否考虑补强的判别由于开孔直径为480mm，不满足4.7.1.1中所述接管外径小于或等于89mm的要求，因此需要考虑开孔补强。其开孔直径为：开孔直径由于d=464mm<1200/2=600mm满足4.7.1.3的规定，因此使用等面积法计算开孔补强。4.7.2.2开孔所需要的补强面积人孔有效厚度：开孔所需要的补强面积：=（4-84）注：强度削弱系数4.7.2.3有效补强范围1）有效宽度B（4-85）根据公式（4-85）取较大值，则B=928mm。2）有效高度外侧有效高度h1（4-86）根据公式（4-86）取较小值，则h1=74.6mm。内侧有效高度h2=（4-87）根据公式（4-87）取较小值，则h2=0mm。4.7.2.4有效补强面积1）封头多余金属面积A1:=(928-464)×(8-1.55)-0=2992.8mm2（4-88）2）接管多余金属面积A2:=2×74.6×(8-1.