DN1000泡沫除塵器設(shè)計(jì)含9張CAD圖,dn1000,泡沫,除塵器,設(shè)計(jì),cad DN1000泡沫除塵器設(shè)計(jì) 摘 要 泡沫除塵器是通過氣體與介質(zhì)充分接觸達(dá)到除塵目的，形成的泡沫能完全覆蓋塵源，有很大的接觸面積，隨著氣泡的不斷的合并、破裂、再重新形成，提供了塵粒附著到液膜上的條件，從而阻止粉塵的擴(kuò)散。本次設(shè)計(jì)的是板式塔中的篩板塔，因?yàn)樗男屎吞幚砟芰Ρ容^高。容器支座采用與筒體的內(nèi)徑和厚度相同的圓筒形裙座，它比圓錐形裙座制造更方便。根據(jù)塔內(nèi)徑的大小，選用單溢流分塊式塔盤，方便工作人員進(jìn)入塔內(nèi)安裝和檢修。為了確保接口的密封性，采用法蘭連接。在對(duì)泡沫除塵器的筒體、塔盤、容器支座及塔外部附件裝置的材料選擇和尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足工藝設(shè)計(jì)，而且得考慮自然因素的影響，來進(jìn)行塔體強(qiáng)度計(jì)算和截面壓力的穩(wěn)定校核。提出了對(duì)加工工藝的要求，裝配過程的注意事項(xiàng)和安全防腐措施。利用繪圖軟件繪制出符合設(shè)計(jì)要求的泡沫除塵器圖紙，并給出技術(shù)要求。在泡沫除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須以設(shè)計(jì)手冊(cè)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)必須滿足生產(chǎn)需求和安全生產(chǎn)的要求。 關(guān)鍵詞：篩板塔；溢流堰；塔盤；法蘭 I ABSTRACT The foam precipitator is achieved by fully contacting the gas and the medium to achieve the purpose of dust removal. The foam formed can completely cover the dust source and has a large contact area. With the continuous merging, breaking and re forming of the bubbles, the dust particles can be attached to the liquid membrane, thus preventing the dust from spreading. This design is the sieve tray tower in the tray tower, because of its high efficiency and processing capacity. The vessel support adopts a cylindrical skirt with the same inner diameter and thickness as the cylinder body, which is more convenient to manufacture than the conical skirt. According to the inner diameter of the tower, single overflow block tray is selected to facilitate staff to enter the tower for installation and maintenance. In order to ensure the sealing of the interface, flange connection is adopted. In the selection and size design of the cartridge, tray, container support and external accessories of the foam precipitator, not only the technological design should be satisfied, but also the natural factors should be taken into account to calculate the strength of the tower and check the stability of the section pressure. The requirements of processing technology, precautions in assembly process and safety and anticorrosion are put forward. Drawing software is used to draw out the drawings of foam precipitator that meet the design requirements, and the technical requirements are given. In the process of the structure design of the foam precipitator, it is necessary to carry out the standardized design with the design manual as the standard, so that the design meets the relevant standards, and at the same time, the production requirements and safety production requirements must be satisfied. Key words : sieve tray tower;overflow weir; tray; flange III 目錄 1 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 泡沫除塵器的介紹 2 1.3 泡沫除塵器的特點(diǎn) 3 1.4 設(shè)計(jì)方案 3 2 泡沫除塵器的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 4 2.2 板式塔 4 2.3 容器的選擇與設(shè)計(jì) 5 2.4 塔高的計(jì)算 6 2.5 裙座的設(shè)計(jì) 7 3 板式塔零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.1 塔盤型式及設(shè)計(jì) 10 3.2 篩孔塔盤 13 3.3 降液管 13 3.4 受液盤 14 3.5 溢流堰 15 3.6 除沫器 15 4 輔助裝置及附件 16 4.1 工藝接管 16 4.2 人孔與手孔 17 4.3 法蘭連接 17 4.4 吊柱 18 4.5 操作平臺(tái)和梯子 18 5 設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算與校核 19 5.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 19 5.2 設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算 19 5.3 風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算 20 5.4 地震彎矩計(jì)算 22 5.5 各種載荷引起的軸向應(yīng)力 22 5.6 塔體和裙座強(qiáng)度和穩(wěn)定校核 23 5.7 塔體水壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核 24 6 加工工藝和裝配程序及安全防腐 25 6.1 加工工藝 25 6.2 裝配程序 25 6.3 安全防腐 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28 附 錄 29 V 1 緒論 1.1 引言 泡沫除塵器的設(shè)計(jì)是我通過學(xué)完所有學(xué)校課程后進(jìn)行的綜合性的設(shè)計(jì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就能充分體現(xiàn)一個(gè)宗旨—理論結(jié)合實(shí)踐，通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到一名技術(shù)人員，不僅需要很好的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還需要有良好的技術(shù)水平和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我的自主學(xué)習(xí)能力和設(shè)計(jì)能力得以提升。 隨著人類社會(huì)不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)生活的質(zhì)量和自身的健康越來越關(guān)注和重視，對(duì)空氣質(zhì)量也越來越關(guān)注，當(dāng)可吸入顆粒物過多的進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人們的健康帶來一定的威脅。我國(guó)目前是世界上以燃煤為主要能源的國(guó)家之一，燃燒煤炭造成的大氣污染、水質(zhì)污染和顆粒物污染從而導(dǎo)致的環(huán)境問題更加嚴(yán)重。這一問題是世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。在排放的燃煤煙氣里，含有大量的粉塵和二氧化硫，影響地球環(huán)境質(zhì)量，危害人們身體健康。粉塵的性質(zhì)，讓人們不得不重視這個(gè)問題。目前，我國(guó)許多城市、地區(qū)，空氣中PM2.5指標(biāo)嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)。因此，早日解決環(huán)境問題，迫切需要加大加強(qiáng)對(duì)燃煤煙氣的除塵系統(tǒng)的研究與推廣應(yīng)用。 按除塵設(shè)備除塵機(jī)理與功能不同，除塵器分為以下7中類型： 1) 重力與慣性除塵裝置，包括重力沉降器、擋板式除塵器。 2) 濕式除塵裝置，包括噴淋式除塵器、沖激式除塵器、水膜除塵器、泡沫除塵器、斜柵式除塵器、文丘里除塵器。 3) 靜電除塵裝置，包括板式靜電除塵器、管式靜電除塵器、濕式靜電除塵器。 4) 旋風(fēng)除塵裝置，包括單筒旋風(fēng)除塵器、多筒旋風(fēng)除塵器。 5) 過濾層除塵器，包括顆粒層除塵器、多孔材料除塵器、紙質(zhì)過濾器、纖維填充過濾器。 6) 袋式除塵裝置，包括機(jī)械振動(dòng)式除塵器、電振動(dòng)式除塵器、分室反吹式除塵器、噴嘴反吹式除塵器、振動(dòng)式除塵器、脈沖噴吹式除塵器。 7) 組合式除塵器，包括為提高除塵效率，往往“在前級(jí)設(shè)出顆粒除塵裝置，后級(jí)設(shè)細(xì)顆粒除塵裝置”的各類串聯(lián)組合式除塵裝置。 此外，隨著大氣污染控制法規(guī)的越來越嚴(yán)格，在煙氣除塵裝置中有時(shí)也需要增加煙氣脫硫功能，使之成為煙氣除塵脫硫器。 1.2 泡沫除塵器的介紹 泡沫除塵器屬于洗滌塔的一種，在塔內(nèi)裝有篩板和擋水板。液體由塔上部噴入，含塵氣體由底部空間進(jìn)入塔內(nèi)。當(dāng)含塵氣體通過每層篩板時(shí)，氣體中的一部分粉塵在泡沫層中除去，而另一部分粉塵則被篩板泄漏液所捕集。它是通過氣液兩相得到充分接觸達(dá)到除塵目的。其除塵過程如下：當(dāng)含塵氣體以比較小速度通過篩板進(jìn)入液層，氣體在篩板孔眼處形成氣泡，逐漸變大，等氣泡本身浮力超過氣泡下部與板間的附著力時(shí)，便離開孔眼上升，以一個(gè)個(gè)不連續(xù)的大小不一氣泡通過液層。氣泡來到液層表面時(shí)，由于液體表面張力的作用，并不立即破碎而是逐漸累積增多，浮出液層表面形成由許多連在一起的氣液組成的氣泡層。氣泡層的頂部拱形薄膜部分變薄，最終破裂釋放氣體，并濺起細(xì)小的飛沫。這樣在篩板上就可以分為三個(gè)區(qū)域，如圖1所示：最底層是鼓泡區(qū)，主要組成是液體；中間部分是運(yùn)動(dòng)的氣泡區(qū)，由運(yùn)動(dòng)著的氣泡鏈接在一起組成，主要是氣泡，液體只是氣膜的薄膜（從篩板到運(yùn)動(dòng)泡沫層頂部，稱為泡沫層高度）；最上面部分是濺沫區(qū)，液體變成不連續(xù)的濺沫，較大液滴仍然會(huì)落下，小液滴則被氣流帶走。 圖1　篩板上氣液狀態(tài)的三個(gè)區(qū)域 當(dāng)氣體的速度增加，鼓泡區(qū)的高度隨之降低，氣泡區(qū)、濺沫帶高度增加。據(jù)研究表明，當(dāng)篩板無泄漏時(shí)候，空塔速度是決定泡沫層高度的唯一因素，與孔眼速度大小沒有關(guān)系。但是孔眼速度會(huì)對(duì)液體泄漏的速度有所影響，會(huì)使篩板上液層高度有所改變。所以對(duì)于淋降式泡沫塔，孔速可以影響泡沫層高度。據(jù)研究，空氣和水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，氣速在0.5～1m/s時(shí)發(fā)生泡沫，這個(gè)時(shí)候的泡沫比較平靜，運(yùn)動(dòng)不劇烈；1～1.3m/s時(shí)，逐漸變成強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，成為不斷更新氣膜的運(yùn)動(dòng)泡沫；當(dāng)大于1.3m/s時(shí)，運(yùn)動(dòng)泡沫層高度與氣速成比例上升，空塔速度在3～4m/s時(shí)，會(huì)發(fā)生大量泡沫飛濺現(xiàn)象，氣體帶走的水沫最高可達(dá)到進(jìn)塔水量的60%左右，塔內(nèi)的水劇烈地噴濺飛起又落下。試驗(yàn)證明，得到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)泡沫層的氣流下限是1m/s，上限是3m/s，最好是1.3～2.5m/s。但這一數(shù)據(jù)與塔內(nèi)淋灑水量大小及孔眼氣速有很大關(guān)系。 在運(yùn)動(dòng)的氣泡區(qū)，氣泡能提供很大的氣液接觸表面積，而且所有表面隨著氣泡合并、破裂、再形成的激烈過程不斷更新。氣體的運(yùn)動(dòng)激烈，就能提供氣體中夾帶的塵粒碰撞沾附到液膜上的條件，從而達(dá)到洗滌分離氣體塵粒的效果。 泡沫除塵器有溢流式和淋降式兩種類型。在圓筒型溢流式泡沫塔內(nèi)，通常設(shè)有一塊和多塊多孔篩板，洗滌液從頂層塔盤板上加入，并使塔板上保持一定的原始洗滌液層，多余液體會(huì)沿水平方向橫流過塔板后進(jìn)入溢流管。需要凈化的廢氣從塔的底部空間導(dǎo)入，均勻穿過篩板上的小孔而分散到液體中，到達(dá)鼓泡區(qū)時(shí)產(chǎn)生大量泡沫。泡沫除塵器的效率，包括傳熱、傳質(zhì)及除塵效率，主要取決于泡沫層的高度和泡沫形成的狀況。氣體速度較小時(shí)，鼓泡層是最為主要的區(qū)域，泡沫層高度就會(huì)變很??；增加氣體流速，鼓泡層高度便會(huì)慢慢減少，而泡沫層高度增加；如果氣體速度進(jìn)一步提高，那么鼓泡層將趨于消失，全部的液體幾乎全部處在泡沫狀態(tài)；氣體速度再一次提高，則煙霧層高度明顯增加，機(jī)械夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，不利于傳質(zhì)過程。一般的泡沫除塵過程，氣體最合適的操作速度范圍為1.8～2.8m/s。當(dāng)泡沫層高度為30mm時(shí)，除塵效率為95～99%；當(dāng)泡沫層高度增至120mm時(shí)，除塵效率為99.5%。壓力損失為600～800Pa。 1.3 泡沫除塵器的特點(diǎn) 1) 泡沫對(duì)塵源覆蓋面積可以到達(dá)無間隙的覆蓋，從而最大限度阻止粉塵的擴(kuò)散； 2) 泡沫因?yàn)橛泻芎玫恼承裕蹓m和泡沫接觸之后會(huì)快速被泡沫的表面黏附； 3) 液體通過篩孔形成泡沫后，總體積和總表面積會(huì)最大幅度提升，增加了與粉塵的碰撞次數(shù)，凈化礦井下采掘時(shí)候的工作環(huán)境； 4) 用水量比其他的小，避免了水霧除塵因用水量很大而引起的綜掘機(jī)向地面下沉，提高了工作效率； 5) 液膜中含有特制的添加劑能快速使粉塵的濕潤(rùn)性能提高，粉塵濕潤(rùn)更快； 6) 抑制掘進(jìn)機(jī)截齒和煤巖產(chǎn)生火花，杜絕由此產(chǎn)生煤塵和瓦斯爆炸等危險(xiǎn)事故； 7) 除塵效率高，增加了掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的視角空間，安全隱患得以消除，并提高斷面質(zhì)量與生產(chǎn)效率。 1.4 設(shè)計(jì)方案 首先根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行塔高的計(jì)算，包括塔的主體高度、頂部和底部空間高度，以及裙座的高度，再對(duì)塔徑的計(jì)算，最后進(jìn)行塔內(nèi)部主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)。將該泡沫除塵器的全部的大小尺寸計(jì)算出來，同時(shí)求出其壓力損失、除塵效率。再對(duì)泡沫除塵器進(jìn)行截面、裙座以及筒體的強(qiáng)度校核，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的地方進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。最后做好加工工藝的選擇、安全防腐的方法和耐磨措施以及裝配步驟等工作。 2 泡沫除塵器的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 擬設(shè)計(jì)DN1000泡沫除塵器，用于凈化廢氣中的粉塵。給定設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 塔內(nèi)徑：1000mm 　塔　高：12m 設(shè)計(jì)壓力：0.15MPa 設(shè)計(jì)溫度：90℃ 腐蝕余量：3mm 安裝地區(qū)：自定 2.2 板式塔 塔類設(shè)備按照結(jié)構(gòu)需求可分為板式塔類型、復(fù)合塔類型和填料塔類型，板式塔占的比重最多，工業(yè)上需求也是最多的。人們使用經(jīng)驗(yàn)比較豐富的板式塔有浮閥塔、泡罩塔、篩板塔以及舌形塔。泡罩塔使用是最早的，由于其效率高、易操作、操作彈性大，但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、壓降大、造價(jià)高。浮閥塔不但有泡罩塔的優(yōu)點(diǎn)，而且構(gòu)造也比泡罩塔簡(jiǎn)單，工作量也大，漸漸在很多地方代替了泡罩塔。同上面兩種塔型相比，篩板塔的處理能力提高了10%～15%，效率高出約15%，造價(jià)低40%左右，發(fā)展的潛力和空間很大。舌形塔是噴射型塔，和泡罩塔比，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作壓力降小、處理能力大，但是塔板效率低，操作彈性小。在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體以鼓泡或者噴射的形式穿過塔盤上的液層使兩相密切接觸，從而達(dá)到除塵目的。如圖2所示 圖2　板式塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.3 容器的選擇與設(shè)計(jì) 按照壓力等級(jí)分類，設(shè)計(jì)壓力0.15MPa屬于低壓容器；容器按用途分類屬于分離容器；設(shè)計(jì)溫度等于90℃屬于常溫容器范圍。壓力容器按厚度可以分為厚壁容器和薄壁容器，通常將容器的厚度與最大截面圓的內(nèi)徑之比小于0.1，亦即K0/Di≦1.2(D0為容器的外徑，Di為容器的內(nèi)徑，δ為容器的厚度)的容器稱之為薄壁容器，超過這個(gè)范圍的容器稱為厚壁容器，所以此次設(shè)計(jì)的是內(nèi)壓薄壁容器。 2.3.1 圓筒壁厚計(jì)算 圓筒的計(jì)算壁厚公式： δ=pcDi2[σ]tφ-pc=0.15×10002×170×0.85-0.15=0.52（mm） （1） 式中,[σ]t為Q345R在90℃時(shí)的材料許用應(yīng)力，查表可得90℃的材料許用應(yīng)力為170MPa；焊縫系數(shù)為局部無損探傷?=0.85。 再考慮腐蝕余量C2=3mm，于是得到圓筒的設(shè)計(jì)壁厚為 δd=pcDi2[σ]tφ-pc+C2=3.52(mm) （2） 查表得鋼板厚度負(fù)偏差C1=0.5mm，再根據(jù)鋼板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格以及加工減薄向上圓整，確定選用鋼板的厚度為6mm，此厚度為名義壁厚，以δn表示，檢查δn=6mm時(shí)，[σ]t沒有變化，所以取名義壁厚為δn=6mm合適，即為圖紙上標(biāo)注的厚度。確定選用δn=6mm厚的Q345R鋼板制作筒體。 2.3.2 封頭的設(shè)計(jì) 受內(nèi)壓容器的封頭按形狀可分為錐形封頭、凸形封頭和平蓋、緊縮口等，凸形封頭又分為橢圓形封頭、球冠形封頭、蝶形封頭和半球形封頭。此次設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，如圖所示，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭由長(zhǎng)短半軸分別為a和b的半橢球和直邊高度為ho的短圓筒兩部分組成。保留直邊的作用是為了保證封頭的制造質(zhì)量和精度，同時(shí)也為了避免筒體與封頭間的環(huán)向焊縫受邊緣應(yīng)力作用。 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算壁厚公式: δ=pcDi2[σ]tφ-0.5pc=0.15×10002×170×0.85-0.5×0.15=0.52（mm） （3） 考慮壁厚附加量C=3.5mm，經(jīng)圓整，取名義壁厚δn=6mm,有效壁厚 δe=δn-C1+C2=6-3.5=2.5mm （4） 封頭有效壁厚δe需要滿足：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭不小于封頭內(nèi)徑的0.15%，故δn=6mm合適，確定選用δn=6mm厚的Q345R鋼板制作封頭。 38 2.4 塔高的計(jì)算 板式塔的高度由主體高度Hz、頂部空間高度Ha、底部空間高度 Hb ，以及裙座高度Hs等部分組成，如圖3所示。 圖3　板式塔得高度組成 2.4.1 塔的頂部 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)牡谝粚铀P到塔頂封頭切線的距離。為減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，塔的頂部空間一般取1.2～1.5m。有時(shí)需要提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須最大限度地除去夾帶的霧沫量，則需要在塔頂部空間使用除沫器。如用金屬除沫器，則網(wǎng)底到塔盤的距離一般不小于塔板間距，此次設(shè)計(jì)頂部空間取1.2m。 2.4.2 底部空間 塔的底部空間高度是指塔底最后一層塔盤到塔底部空間的封頭切線處的距離。當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)有15分鐘的緩沖容量時(shí)，釜液的停留時(shí)間可取3～5分鐘，否則須取15分鐘。但對(duì)釜液流量大的塔，停留時(shí)間一般也取3～5分鐘；但是對(duì)于易結(jié)焦的物料，在塔底的停留時(shí)間應(yīng)該縮短，一般取1～1.5分鐘。據(jù)此，就可以利用釜液流量求出底部空間高度，再由已知的塔徑求出塔的底部空間高度。 2.4.3 支座高度 塔體按要求使用裙座支承方式，裙座的型式分為圓錐形和圓柱形兩種。裙座高度是指從塔底封頭到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度。裙座高度是由塔底封頭切線至出料管中心線的高度U和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)高度V兩部分組成。U的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定的；V則是按工藝條件要確定，例如考慮與出料管相連的再沸器高度、出料泵所需的位頭等。裙座上的人孔通常用長(zhǎng)圓形，其尺寸為500mm×（300×700）mm，以方便進(jìn)出。 2.5 裙座的設(shè)計(jì) 支座確定使用裙座支承，裙座是塔設(shè)備的必不可少的部分。它有兩種結(jié)構(gòu)形式，圓筒形與圓錐形，當(dāng)需要增加裙座筒體斷面積慣性矩或者需要減小混凝土基礎(chǔ)頂?shù)恼龖?yīng)力時(shí)，采用圓錐形。圓筒形裙座與塔體、封頭的內(nèi)徑和厚度相同，制造方便。由于裙座與介質(zhì)不直接接觸，自然也不承受介質(zhì)壓力，因此使用的材料不像壓力容器那么局限，可以選用比較經(jīng)濟(jì)的非受壓碳素鋼材料，但是由于裙座對(duì)整個(gè)設(shè)備而言是至關(guān)重要的部件，支承整個(gè)設(shè)備，假如裙座破壞將會(huì)直接影響塔設(shè)備的正常使用。并且裙座所耗費(fèi)材料對(duì)整個(gè)塔而言并不多，所以提高對(duì)材料的強(qiáng)度要求，在經(jīng)濟(jì)上不會(huì)造成太大費(fèi)用。此次設(shè)計(jì)選用圓筒形作為裙座，如圖4所示，材料選擇Q345R。 圖4　圓筒形裙座 2.5.1 裙座與塔體的連接 裙座與塔體的連接方式使用焊接，可采用接型式或者搭接型式。裙座筒體的外徑等于塔釜封頭的外徑值時(shí)采用全焊透，便能保證裙座在塔釜封頭外壁表面光滑過渡。搭接型式因?yàn)槭芰η闆r不好，但是安裝比較方便，所以在一些小塔或者接頭受力比較小的情況下使用。焊接部位宜在塔體的筒體上，塔接焊縫必須得填滿。如圖5所示： 圖5　裙座與塔體的對(duì)接 2.5.2 地腳螺栓座 地腳螺栓的結(jié)構(gòu)有許多型式，例如外螺栓座結(jié)構(gòu)型式、單環(huán)板螺栓座結(jié)構(gòu)型式以及帶短管的地腳螺栓座型式，此次設(shè)計(jì)采用外螺栓座結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷?duì)地腳螺栓預(yù)埋或者不預(yù)埋都比較適用，如圖6所示。 圖6　外螺栓座結(jié)構(gòu)尺寸 2.5.3 檢查孔 為了塔內(nèi)的安裝方便和易于檢修，裙座上必須開設(shè)檢查孔，檢查孔有長(zhǎng)圓形和圓形。裙座上為了工作人員方便進(jìn)入，此次設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)圓形人孔。查表得：當(dāng)裙座直徑范圍是1000～2800mm時(shí)，需要開2個(gè)人孔，W=450，M=180，檢查孔長(zhǎng)L=600，如圖7所示。 圖7　長(zhǎng)圓形檢查孔 2.5.4 排氣管 設(shè)備在運(yùn)行使用過程中有可能有氣體逸出，便會(huì)積聚在裙座和釜底封頭之間的死區(qū)中，當(dāng)中有腐蝕性質(zhì)的，也有可能是易燃的氣體，會(huì)對(duì)進(jìn)入裙座的檢修人員造成人身安全問題，同時(shí)為了減小腐蝕，需要在裙座上設(shè)置排氣管或者排氣孔。當(dāng)裙座不設(shè)置保溫或者防火層，需要均勻開設(shè)排氣孔；當(dāng)裙座上設(shè)有防火層或者保溫層時(shí)，要均勻開設(shè)排氣管。查表得：當(dāng)塔器直徑為1000mm時(shí)，需要2個(gè)排氣孔數(shù)量，排氣孔尺寸為Ф80mm，排氣孔中心距裙座頂端距離H=140mm。如圖8所示： 圖8　排氣孔 3 板式塔零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 塔盤型式及設(shè)計(jì) 板式塔的塔盤主要分為穿流式和溢流式兩種，溢流式塔盤上面有專供液相流通的降液管，每層塔盤上的液層高度均可通過溢流堰高度調(diào)節(jié)，因此溢流式塔盤可獲得較大的操作彈性，并能保證一定的效率。塔盤按結(jié)構(gòu)有分塊式和整塊式兩種，其中當(dāng)塔徑DN≦700mm時(shí)，使用整塊式塔盤；塔徑DN≧800mm時(shí)，宜使用分塊式塔盤。此次設(shè)計(jì)的塔內(nèi)徑為1000mm，所以是分塊式塔盤。 不銹鋼塔盤板的厚度為2～3mm，碳鋼塔盤板厚度為3～4mm。 3.1.1 分塊式塔盤 直徑比較大的板式塔，為了方便制造，技術(shù)人員進(jìn)入塔內(nèi)安裝和檢修，可將塔盤板分成數(shù)塊，然后通過人孔送入塔內(nèi)，裝在焊接到塔體內(nèi)壁的塔盤板的支持件上。所以，塔體不需要分成塔節(jié)，常常焊制為整體圓筒。 為了減少液位落差，分塊式塔盤可分為雙溢流塔盤和單溢流塔盤，如圖所示。當(dāng)塔徑為800～2400mm時(shí)，可采用單溢流塔盤；當(dāng)塔徑大于2400mm時(shí)，常采用雙溢流塔盤，此次采用的是單溢流分塊式塔盤，如圖9所示。 圖9　單溢流分塊式塔盤 分塊式塔盤在保證其工藝條件的情況下，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，足夠的剛性和強(qiáng)度，拆裝方便，便于制造生產(chǎn)和檢修。常用的形式：平板式、槽式或者自身梁式，如圖10所示為槽式和自身梁式的結(jié)構(gòu)。由于將分塊式塔盤沖壓成帶折邊的類型，分塊式塔盤具有足夠的剛性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)節(jié)省了材料和制造成本。 圖10　槽式和自身梁式 為了保證技術(shù)人員能順利進(jìn)入塔內(nèi)部清潔與維修，經(jīng)常在塔盤板接近中央處安裝一塊通道板，各層通道板最好開在同一垂直位置，以便采光和拆卸。通道板的結(jié)構(gòu)尺寸基本與塔盤板相同，只是沒有槽式或者自身梁式塔盤板的翻邊結(jié)構(gòu)。有時(shí)也可用一塊塔盤板代替通道板，如圖11所示。 圖11　通道板 3.1.2 分塊式塔盤的緊固件 根據(jù)人孔位置及其檢修要求，分塊式塔盤板之間的連接分為上可拆連接和上、下可拆連接倆種。通常使用螺紋緊固件，常用的螺紋緊固件包括螺栓和橢圓墊板。上、下均可拆連接結(jié)構(gòu)如圖12所示，從上或者從下松開螺母，并將橢圓墊板轉(zhuǎn)到虛線位置后，塔板I即可自由取開。上、下均可拆連接結(jié)構(gòu)也常用于通道板與塔盤版的連接。 圖12　上、下均可拆連接結(jié)構(gòu) 塔盤板一般安放于焊在塔壁的支持圈上。塔盤板與支持圈的連接通常采用卡子，卡子由下卡、橢圓墊板及螺母等零件組成，擰緊螺母時(shí)，通過橢圓墊板和卡板，把塔盤板緊固在支持圈上。開在塔盤板上的卡子孔，應(yīng)是長(zhǎng)圓形，這主要是考慮補(bǔ)償塔體圓度公差和塔盤板長(zhǎng)度公差等因素。在塔盤板的連接中為了避免因螺栓腐蝕生銹而拆卸困難，所以規(guī)定螺栓材料為絡(luò)鋼或絡(luò)鎳不銹鋼。塔盤板的連接有時(shí)因?yàn)樾枰膊捎肨形螺栓如圖13所示，這種連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：不用墊板，重量輕，尺寸緊湊，拆裝方便。T形螺栓常用lCr13材料制造，適合定點(diǎn)成批量生產(chǎn)。 圖13　T形螺栓 3.2 篩孔塔盤 篩板孔徑的大小能直接影響塔盤的操作性能，在開孔率、液流量和空塔氣速相同的條件下增大孔徑，漏液量也會(huì)增大，同時(shí)降低操作彈性，即大孔徑時(shí)操作上限較低，操作下限較高。泡沫工況操作情況下，孔徑較小、分離效果比較好；孔徑過大，不利于泡沫形成，導(dǎo)致處理能力下降。一般在液相負(fù)荷低的小塔中，篩孔孔徑采用d0=4～6mm,塔徑大時(shí)可采用d0=8～12mm，有特殊情況時(shí)也可采用d0=2.2～3mm的小孔。篩板開孔率是影響篩板性能的重要因素，它將直接關(guān)系到篩孔的動(dòng)能因素，在相同的空塔氣速下，開孔率大動(dòng)能因素就小。從而導(dǎo)致泄漏量增大，塔板效率降低。動(dòng)能因素過高，則呈部分噴霧狀態(tài)，霧沫夾帶量增大，就會(huì)降低效率。泡沫工況操作的時(shí)候，以塔截面積為基準(zhǔn)的開孔率通常為5%～10%。在塔盤板結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度許可的條件下，應(yīng)盡可能選用較薄的板材制作篩板。篩孔用沖壓加工制作的篩板，其厚度為：對(duì)于碳鋼，δ=3～4mm；對(duì)于不銹鋼，δ=2～3mm。 溢流堰高度對(duì)于一般的篩板，應(yīng)使篩板上的上清液層高度hL=50～100mm，也即溢流堰高度hw=30～50mm。溢流堰在一般情況下不應(yīng)取得太低，以免影響氣液接觸時(shí)間和增加霧沫夾帶量。這是因?yàn)楹Y板持液量很低時(shí)，由飛濺引起的霧沫夾帶量會(huì)增高。篩板的氣速上限由霧沫夾帶量決定，過量的霧沫夾帶將使塔板效率降低顯著降低，甚至導(dǎo)致霧沫夾帶液泛。為了使霧沫夾帶對(duì)塔板效率的影響不過于嚴(yán)重，通常限制霧沫夾帶不超過10%。 3.3 降液管 對(duì)降液管的要求：夾帶氣泡的液流在進(jìn)入降液管后，應(yīng)可以分離氣泡，只有清液流往下層塔盤，為此在設(shè)計(jì)降液管時(shí)，需要遵守以下準(zhǔn)則： 1) 液流通過降液管的最大壓力降為250 MPa。 2) 液體在降液管內(nèi)的流速范圍為0.03～0.12m/s。 3) 液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間間隔為3～5秒，通常小于4秒。 4) 液體越堰時(shí)的拋出距離，不應(yīng)該射及塔壁。 降液管截面積占塔盤總面積的分?jǐn)?shù)，通常在5%～25%范圍之間選取。篩板的降液速度查表取0.12m/s，降液管截面積占塔盤總面積的5%。為防止氣體從降液管底部漏入，降液管必須有一定的液封高度hw'。降液管底端到下層塔盤受液盤面的間距h0，應(yīng)低于溢流堰高度hw，通常取（hw-h0）=6～12mm。 降液管的形式有圓形和弓形兩種，由于圓形降液的面積較小，通常在液體負(fù)荷低或塔徑較小時(shí)使用，工業(yè)上多用弓形結(jié)構(gòu)。在整塊式塔盤中，弓形降液管是用焊接的方法固定在塔盤上的，它是由一塊平板和弧形板構(gòu)成。降液管出口的液封由下層塔盤的受液盤來保證。用于分塊式塔盤的降液管結(jié)構(gòu)，分為可拆式和焊接固定式倆種。常用的降液管形式有垂直式、階梯式和傾斜式，如圖14所示。 圖14　常用的降液管形式 當(dāng)使用物料潔凈而且不易聚合時(shí)，降液板可采用固定式形式，當(dāng)使用物料有腐蝕性時(shí)，就用可拆式形式如圖15所示。 圖15　可拆式形式 3.4 受液盤 為保證降液管出口的液封，需要在塔盤上設(shè)置受液盤。受液盤有平板形和凹形兩種結(jié)構(gòu)形式，受液盤的結(jié)構(gòu)對(duì)降液管的液封和液體流入塔盤在均勻性有一定程度的影響。平型受液盤適用于物料容易聚合的場(chǎng)合，因?yàn)榭梢员苊庠谒P上形成死角。平形受液盤的結(jié)構(gòu)可以分為可拆式和焊接固定式。當(dāng)液體通過降液管與受液盤的壓力降大于25mm水柱或者使用傾斜式降液管時(shí)，應(yīng)該采用凹形受液盤，如圖16所示。 圖16　凹形受液盤 因?yàn)榘夹问芤罕P對(duì)液體有緩沖的作用可降低塔盤入口處的液封高度，使液流更加平穩(wěn)，有利于塔盤入口區(qū)更好的鼓泡。凹形受液盤深度一般大于50mm，但是不超過塔盤間距的1/3，否則應(yīng)加大塔盤之間的間距。 3.5 溢流堰 溢流堰包括入口堰和出口堰，使用平形受液盤時(shí)，為保證降液管的液封，同時(shí)使液體均勻流入塔盤，并減少液流水平方向的沖擊力，需要在液流進(jìn)入端設(shè)置入口堰。液流均勻才能維持塔盤上液層高度，必須設(shè)置出口堰。 溢流堰可分為平直堰、齒形堰和可調(diào)節(jié)堰。當(dāng)液體流量很大時(shí)，采用平直堰，出口堰堰頂?shù)乃狡铍S塔徑而異。當(dāng)液體流量比較小、堰上液流高度小于6mm時(shí)，為避免因安裝偏差引起的液流分布不均，可采用齒形堰，一般齒高小于15mm。可調(diào)節(jié)堰既能調(diào)節(jié)堰高，又可以調(diào)整堰頂?shù)乃蕉龋瑢⒏苓m應(yīng)生產(chǎn)條件的變化。通常，塔盤上液層高度的調(diào)節(jié)范圍是25～50mm。 3.6 除沫器 當(dāng)空塔氣速較大，塔頂濺液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及在分離過程中不允許出塔氣體夾帶霧滴的情況下，需要設(shè)置除沫器，從而減少液體夾帶損失，確保氣體的純凈度，多位于塔頂出口處。除沫器性能的優(yōu)劣可以影響塔設(shè)備的性能、原料回收、分離的效率等。除沫器的分類有三種，分別是旋流板型除沫器、絲網(wǎng)型除沫器與折流板型除沫器。絲網(wǎng)型除沫器在化工生產(chǎn)中最常用，其特點(diǎn)是既能吸收細(xì)小液滴也可以過濾掉大型液沫。而且效果比其他類型更明顯。其中的除沫網(wǎng)是以扁絲或者圓絲編織而成圓筒形網(wǎng)套，HG/T 21618絲網(wǎng)除沫器把網(wǎng)塊固定在設(shè)備上，HG/T 21586稱為抽屜式絲網(wǎng)除沫器，可以清洗或者更換網(wǎng)塊。此次設(shè)計(jì)采用固定式網(wǎng)塊中的型式代號(hào)為SP的網(wǎng)塊。 4 輔助裝置及附件 4.1 工藝接管 4.1.1 進(jìn)料管 斜口進(jìn)氣管，由于它的結(jié)構(gòu)單一，普遍用于氣體分布要求不高的網(wǎng)塔中。當(dāng)塔徑較大時(shí)，要求氣體在進(jìn)塔分布均勻時(shí)，就需要考慮具有分布孔的進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)，管上有三排出氣孔。如圖17所示： 圖17　具有分布孔的進(jìn)氣管 4.1.2 出料管 塔底部的出料管一般要伸出裙座外壁，結(jié)構(gòu)如所示。此種結(jié)構(gòu)中，在引出管內(nèi)壁或者出料管外壁一般需要焊接三塊支承扁鋼，可以把出料管活嵌在引出管道里，因?yàn)榭紤]熱膨脹的需要，此處應(yīng)預(yù)留間隙。如圖18所示 圖18　出料管結(jié)構(gòu) 4.2 人孔與手孔 人孔是安裝和檢修人員進(jìn)出塔器內(nèi)部的唯一通道，設(shè)置人孔為了方便技術(shù)人員進(jìn)入任何一層塔。人孔的設(shè)置會(huì)使塔板間距增大，人孔過多設(shè)置會(huì)使塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，所以板式塔每隔10～20層塔板或者5～10m塔段，需要設(shè)置一個(gè)人孔。在塔頂和他釜需要各設(shè)置一個(gè)人孔，氣液進(jìn)出口等需要經(jīng)常維修清理的部位設(shè)置人孔。常用的人孔有回轉(zhuǎn)蓋人孔和垂直吊蓋人孔，選用回轉(zhuǎn)蓋快開人孔，如圖19所示。 圖19　回轉(zhuǎn)蓋快開人孔 4.3 法蘭連接 由于生產(chǎn)工藝的要求，同樣為了制造、運(yùn)輸、安裝、檢修方便，常采用可拆卸的連接結(jié)構(gòu)?？刹鹦督Y(jié)構(gòu)分為承插式連接、螺紋連接和法蘭連接三類，為了確保接口的密封性能良好，采用法蘭連接，它的緊密性和強(qiáng)度比較好，缺點(diǎn)是制造成本比較高，不能很快裝配和拆卸。 4.3.1 法蘭連接結(jié)構(gòu)和密封原理 法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個(gè)組合件，是由一對(duì)法蘭、螺母、一個(gè)墊片和若干螺栓組成。 法蘭密封的原理是：法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下，把處于壓緊面之間的墊片壓緊。壓緊力需要達(dá)到一定壓力數(shù)值才足夠使墊片變形從而壓實(shí)達(dá)到密封效果。 4.3.2 法蘭形式 法蘭按整體性程度可以分為任意式法蘭、松式法蘭和整體法蘭三種形式。法蘭。法蘭頸部及設(shè)備或者接管三者能有效連接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)是整體法蘭，經(jīng)常使用的有平焊法蘭和對(duì)焊法蘭，平焊法蘭的法蘭盤焊接在塔的筒體或管道上，優(yōu)點(diǎn)是制造容易，使用廣泛，缺點(diǎn)是剛性差，適用的壓力范圍比較低。對(duì)焊法蘭就能適用設(shè)備直徑很大、溫度較高和壓力較大的場(chǎng)合。松式法蘭特點(diǎn)是法蘭與設(shè)備或者管道不直接連成一體，通過把法蘭盤套在設(shè)備或者管道外面，無須焊接；任意式法蘭如螺紋法蘭，法蘭與管壁通過螺紋連接。 4.4 吊柱 對(duì)于較高的室外無框架的整體塔設(shè)備，在塔頂設(shè)置吊柱，對(duì)補(bǔ)充和更換填料，安裝和拆卸內(nèi)件，既方便有經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)措施。一般高度在15米以上的塔，需要設(shè)置吊柱，對(duì)于分節(jié)的塔，內(nèi)件的拆卸往往在塔體拆開后進(jìn)行，故不必設(shè)置吊柱。 4.5 操作平臺(tái)和梯子 4.5.1 平臺(tái) 操作平臺(tái)應(yīng)該設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔刃枰獧z修和操作的地方。操作平臺(tái)的布置可以使檢修的時(shí)候不需要另外設(shè)置腳手架和纜繩。安裝在一起的塔設(shè)備可以把平臺(tái)的布置連接在一起，建成聯(lián)合平臺(tái)。平臺(tái)下的往往是通道，所以底層平臺(tái)離地面的凈高度不應(yīng)小于2米，平臺(tái)相互之間的間距需要≧2m。 4.5.2 扶梯 設(shè)置梯子的基本原則：不需要經(jīng)常操作的平臺(tái)，可采用直梯，若是采用斜梯，則角度要小于60℃。直梯高度一般不應(yīng)超過5米，當(dāng)超過5米時(shí)要設(shè)置中間休息平臺(tái)。塔設(shè)備工作溫度低的梯子在連接件與焊在塔體上的連接板之間，需要墊以軟木或者石棉。平臺(tái)距地面高度大于4米或者平臺(tái)間距大于3米時(shí)，梯子要設(shè)置安全門。梯子的最下面的一級(jí)踏步應(yīng)高出地面150～450mm，相鄰踏步的間距一般取300mm。塔內(nèi)如果是易爆易燃的物料，則要考慮到平臺(tái)上的工作人員能及時(shí)疏散以及救火方便。 5 設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算與校核 5.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 表1　板式塔的設(shè)計(jì)參數(shù)如下 塔內(nèi)徑/mm 1000 介質(zhì) 水 塔高H/mm 12000 壓力容器類別 一類 設(shè)計(jì)壓力/MPa 0.15 地震基本烈度 7（0.1g） 設(shè)計(jì)溫度t/℃ 90 地震分組 第一組 腐蝕余量/mm 3 場(chǎng)地土類別 Ⅱ 筒體材料 Q345R 地面粗糙度類別 B 封頭材料 Q345R 水壓試驗(yàn)壓力/MPa 1.375 裙座材料 組合件 5.2 設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算 塔體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量之和為m01 塔體圓筒總高度為Ho=8.7m,由《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表13-1.5得DN1000mm，壁厚6mm圓筒每米長(zhǎng)質(zhì)量為149kg，則圓筒質(zhì)量m1=1296.3kg；查表13-2.2得DN1000mm，壁厚6mm的橢圓形封頭質(zhì)量為55.5kg（封頭曲面深度為250mm，直邊高度為25mm），則封頭質(zhì)量m2=111kg；裙座高度3000mm，裙座質(zhì)量m3=447kg?？傎|(zhì)量: m01=m1+m2+m3=1296.3+111+447=1854.3kg （5） 查表16-1得篩板塔盤每m2質(zhì)量為65kg,塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量： m02=π4Di2×65×14=0.785×12×65×14=713.35kg （6） 保溫層質(zhì)量： m03=π4(Di+2Sn+2δs)2-(Di+2Sn)2H0ρ2+2m03' （7） =0.785[(1+2×0.006+2×0.05)2-(1+2×0.006)]×6.1×200+ 2（1.54-1.18）×200=359kg 塔外保溫層厚度δs=50mm,保溫材料密度為ρ2=200kg/m3。 由表16-1得平臺(tái)質(zhì)量qF=150kg/m2，籠式扶梯質(zhì)量qF=40kg/m，籠式扶梯總高HF=6.1。 平臺(tái)數(shù)量為3，平臺(tái)扶梯質(zhì)量： m04=π4Di+2Sn+2δs+2B2-Di+2Sn+2δs212nqp+qF×HF （8） =0.785[(1+2×0.006+2×0.05+2×0.45)2-(1+2×0.006+2×0.05)]× 0.5×3×150+40×6.1=621kg 物料密度ρ1=1000kg/m3，封頭容積Vf=0.151m3，塔釜圓筒部分深度h0=0.5m，塔板層數(shù)N=14，塔板上液層高度hw=0.05m m05=π4Di2hwNρ1+π4Di2h0ρ1+Vfρ1 （9） =0.785×12×0.05×14×1000+0.785×12×0.5×1000+0.151×1000 =1093kg 附件質(zhì)量，按經(jīng)驗(yàn)值取附件質(zhì)量為：ma=0.25×m01=463.575kg；充水質(zhì)量： mw=π4Di2H0ρw+2Vfρw=4939.5kg （10） 全塔操作質(zhì)量/kg： m0=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me=5007.35 （11） 全塔最小質(zhì)量/kg： mmin=m01+0.2m02+m03+m04+ma+me=3557.68 水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量/kg： mmax=m01+m02+m03+m04+ma+mw+me=8853.85 5.3 風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算 以第三段為例計(jì)算風(fēng)載荷p3： p3=K1KZ3q0f3l3De3×10-6 （12） 式中 K1—空氣動(dòng)力系數(shù)，對(duì)圓筒形容器，K1=0.7； q0—10m高處基本風(fēng)壓值，q0=300N/m2； f3—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，h3t=10m，查表16-7得?3=1.0； l3—計(jì)算段長(zhǎng)度，l3=7000mm； V3—脈動(dòng)影響系數(shù)，由表16-5查得v3=0.72（B類）； T1—塔的基本自震周期，對(duì)等直徑，等壁厚圓截面塔 T1=90.33Hm0HESeDi3×10-3=0.18s （13） ξ—脈動(dòng)增大系數(shù)，根據(jù)自振周期T1由表16-4查得ξ=1.75； ?zi—振型系數(shù)，由表16-6查得Фz3=0.11； l0—操作平臺(tái)所在計(jì)算段長(zhǎng)度，mm； Kz3—風(fēng)振系數(shù)， Kz3=1+ξv3?z3f3=1.139 （14） De3—塔有效直徑。設(shè)籠式扶梯與進(jìn)口布置成90℃，取下面（a），（b）式中大者 （a）De3=Doi+2δsi+K3+K4 （15） （b）De3=Doi+2δsi+K4+do+2δps K3=400mm,do取400mm,δsi=δps=100mm K4=2Alo=2×1×900×10007000=257mm （16） 所以（a）De3=1869mm,（b）De3=2069mm,取De3=2069mm p3=K1Kz3qof3l3De3×10-6=3464N （17） 以上述方法計(jì)算出各段風(fēng)載荷如表2下所示 表2　各段塔風(fēng)載荷計(jì)算結(jié)果 計(jì)算段 1 2 3 4 li （mm） 1000 2000 7000 2000 qo（N/mm2） 300 300 300 300 Ki 0.7 0.7 0.7 0.7 vi 0.72 0.72 0.72 0.72 ?zi 0.0075 0.0375 0.110 0.350 ξ 1.75 1.75 1.75 1.75 Kzi 1.009 1.047 1.139 1.441 fi 0.64 0.72 1.00 1.25 hit 1 3 10 12 平臺(tái)數(shù) 0 0 2 1 K4（mm） 0 0 257 900 Dei（mm） 1612 1612 2069 2712 pi（N） 291 680 3464 2736 風(fēng)彎矩計(jì)算： 0-0截面 Mw0-0=p1l12+p2l1+l22+…+p4l1+l2+l3+l42 （18） =5.3778×107N·mm 1-1截面 Mw1-1=p2l22+p3l2+l32+p4l2+l3+l42 =4.709×107N·mm 2-2截面 Mw2-2=p3l32+p4l3+l42=3.4×107N·mm 5.4 地震彎矩計(jì)算 塔的總高度H=12000mm，全塔操作質(zhì)量m0=5007.35mm,結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)Cz=0.5，重力加速度g=9.81m/s2，地震影響系數(shù)a1=TgT10.9amax。由表16-2查得Tg=0.30（Ⅱ類場(chǎng)地土，近震）；由表16-3查得amax=0.23（設(shè)計(jì)地震烈度7級(jí)） a1=0.30.180.9×0.23=0.36 （19） 計(jì)算截面距地面高度h 0-0截面：h=0 ME0-0=1635Cza1m0gH=1635×0.5×0.36×5007.35×9.81×12000 （20） =4.85×107N·mm 1-1截面：h=1000mm ME1-1=8CZa1m0g175H2.510H3.5-14H2.5h+4h3.5 =8×0.5×0.36×5007×9.81175×120002.510×120003.5-14×120002.5×1000+4×10003.5 =4.28×107N·mm 2-2截面：h=3000mm ME2-2=8CZa1m0g175H2.510H3.5-14H2.5h+4h3.5 =8×0.5×0.36×5007×9.81175×120002.510×120003.5-14×120002.5×3000+4×30003.5 =3.14×107N·mm 5.5 各種載荷引起的軸向應(yīng)力 5.5.1 計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力σ1 σ1=pcDi4δe=0.15×10004×2.5=15（MPa） （21） 5.5.2 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力σ2 截面0-0 σ20-0=m00-0gAsb=m00-0gπDisδes=5007×9.813.14×1000×2.5=6.3（MPa） （22） 裙座厚度δs=6mm；有效厚度δes=6-3.5=2.5mm 截面1-1 σ21-1=m01-1gAsm=4790×9.8116330=2.9（MPa） 其中，m01-1=5007-217=4790kg，Asm為人孔截面積，查表16-10得16330mm2 截面2-2 σ22-2=m02-2A=m02-2πDiδe=3950×9.813.14×1000×2.5=4.9（MPa） 其中，m02-2=5007-217-840=3950kg；A=πDiδe。 5.5.3 最大彎矩引起的軸向壓力σ3 截面0-0 a30-0=Mmax0-0Zsb=Mmax0-0π4Dis2δes=5.377×1073.14×10002×2.5=6.8（MPa） （23） 截面1-1 a31-1=Mmax1-1Zm=4.709×1073386000=13.9（MPa） （24） 其中Zm為人孔截面的抗彎截面系數(shù)，查表16-10得Zm=3386000mm3 截面2-2 a32-2=Mmax2-2Z=Mmax2-2π4Di2δe=3.4×1070.785×10002×10=4.33（MPa） （25） 5.6 塔體和裙座強(qiáng)度和穩(wěn)定校核 5.6.1 截面應(yīng)力校核 B值計(jì)算 A=0.094Ri/δe=0.094×2.5500=0.00047 （26） 查圖14-3得B=78MPa,σt=170MPa,K=1.2 截面0-0 σmax0-0=σ20-0+σ30-0=6.3+6.8=17.1MPa （27） amax0-0=12.6MPa<σcr=KB=78MPaKσt=204MPa滿足要求 截面1-1 amax1-1=σ21-1+σ31-1=2.9+13.9=16.8MPa amax1-1=16.5MPa<σcr=KB=78MPaKσt=204MPa滿足要求 截面2-2 amax2-2=σ22-2+σ32-2=9.23MPa amax1-1=17.1MPa<σcr=KB=78MPaKσt=204MPa滿足要求 5.6.2 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)環(huán)尺寸 Dob=Dis+300=1000+300=1300（mm） Dob=Dis-300=1000-300=700（mm） 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核 Ab=0.785Dob2-Dib2=0.785×13002-7002=942000mm2 （28） Zb=3.14Dob4-Dib432Dob=3.1413004-700432×1300=1.98×108mm3 （29） σmax=Mmax0-0Zb+m0gAb=5.38×1071.98×108+5007×9.81942000=0.32MPa （30） 選用75號(hào)混凝土，由表16-11查得許用應(yīng)力Ra=3.5MPa,滿足要求 σb=140MPa，C=2mm，b=12Dob-Dis+2Ss=144mm，假設(shè)螺栓直徑為M24，由表16-18查得?=160mm,當(dāng)b/?=144/160=0.9時(shí)，由表16-12查得, Ms=0.142σbmaxb2=0.142×2.64×1442=7774N·mm （31） 按由筋板時(shí)計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)厚度 Sb=6Msσb+C=6×7774140+3.5=21.7 （32） 圓整后取Sb=22mm 5.6.3 地腳螺栓計(jì)算 地腳螺栓的最大拉應(yīng)力，其中mmin=3557.68kg，ME0-0=4.85×107N·mm，Mw0-0=5.38×107N·mm，m0=5007kg，Zb=1.98×108mm3，Ab=942000mm2 σB=ME0-0+0.25MW0-0Zb-m0gAb=6.2×1071.98×108-5007×9.81945000=0.3MPa （33） 地腳螺栓的螺紋小徑 查表選取地腳螺栓個(gè)數(shù)n=12；地腳螺栓的材料選30CrMoA；σbt=150MPa；C2=3mm d1=4σBAbπnσbt+C2=4×0.3×9420003.14×12×150+3=20mm （34） 由表8-12查得M24螺栓的螺栓小徑d1=20.75mm，故選用12個(gè)地腳螺栓，滿足要求。 5.7 塔體水壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核 試驗(yàn)壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 σt=pT+液柱靜壓力Di+δn2δn=1.375+0.0121000+62×6=116.3MPa （35） 液柱靜壓力=1000×12=0.012MPa 試驗(yàn)壓力引起的軸向拉應(yīng)力 σ1=pTDi4δn=1.375×10004×6=57MPa （36） 最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力 σ22-2=mmax2-2gπDiδn=8854×9.813.14×1000×6=4.6MPa （37） 彎矩引起的軸向應(yīng)力 σ32-2=0.3Mw2-2π4Di2δn=0.3×3.4×1070.785×10002×6=2.17MPa （38） 筒體環(huán)向應(yīng)力校核 0.9Rel?=0.9×345×0.85=263.9MPa （39） σt=116.3MPa<0.9Rel?=263.9MPa 滿足要求 6 加工工藝和裝配程序及安全防腐 6.1 加工工藝 加工工藝需要滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，生產(chǎn)效率是需要保證的要求，但是還得考慮盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，確保生產(chǎn)安全為前提的條件下。同時(shí)也需要盡可能的降低生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，才能在市場(chǎng)上有優(yōu)先的地位。加工工藝在生產(chǎn)和研發(fā)方面需要關(guān)注的是： 1.在創(chuàng)新創(chuàng)造上，采用先進(jìn)加工制造技術(shù)，既能高效快速的批量生產(chǎn)，節(jié)省人力、物力，又能制造精密度高、質(zhì)量高的產(chǎn)品。同時(shí)注重工藝路線的確定，確保加工質(zhì)量、高效和低成本的最佳工藝路線；2.在考慮經(jīng)濟(jì)性上，由于每個(gè)工廠的設(shè)備生產(chǎn)能力不同、制造精度以及工人熟練程度因素都不大相同，所以對(duì)于同一個(gè)產(chǎn)品來說，不同廠制定的工藝可能是不同的，合適的工藝規(guī)程能最大限度的提高生產(chǎn)效率。總的來說需要注意的是：1.盡量采用成熟的、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備；2.確保安全生產(chǎn)，以保證人身安全，避免一些不必要的損失。 6.2 裝配程序 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，塔設(shè)備外形簡(jiǎn)單、重量和高度大，塔內(nèi)的構(gòu)造略微不同，工藝用途就不一樣。因此，我們?cè)诎惭b塔設(shè)備時(shí)，要根據(jù)塔設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造以及工藝用途等相應(yīng)的特點(diǎn)，采取與之對(duì)應(yīng)的安裝方法。而對(duì)于板式塔來說，在安裝過程中，必須保證塔內(nèi)組裝部件相互位置的正確，塔盤安裝的整體水平度更是重中之重，塔盤水平度的精準(zhǔn)與否取決塔體與塔盤支撐圈組焊是否正確。塔設(shè)備的安裝主要步驟：準(zhǔn)備工作、吊裝工作、校正工作和內(nèi)部構(gòu)件的安裝工作等。 塔設(shè)備安裝方法可以分為整體吊裝法和分段吊裝法，整體吊裝法是先在地面上把塔設(shè)備組裝成為一個(gè)臥置的整體，然后用抱桿將設(shè)備一次吊起，并安裝到基礎(chǔ)上就位，整體吊裝法又可以分為單桿、雙桿以及聯(lián)合整體吊裝。 分段吊裝法就是分段的塔體起吊后，再組裝成為