三、设计依据
1、《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
2、《建筑物防雷设计规范》(GB50049-94)(2000修订本) 3、《消防安全标志设置要求》(GB15630-1995) 4、《安全色》(GB2893-2001) 5、《安全标志》(GB2894—1996)
6、《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009) 7、《危险货物品名表》(GB 12268-2005) 8、《工业企业总平面设计规范》 (GB50187-93) 9、《危险化学品名录》 (2002版)
10、《生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则》 (AQ/T 9002-2006) 11、《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008) 12、《石油库设计规范》(GB50074-2002)
主要结构件的结构设计及强度校验 1.球壳设计
1.1球罐设计的执行标准及法规
球罐设计执行的国家标准及法规主要有《固定式压力容器安全技术监察规程》2009版、《锅炉压力容器安全监察暂行条例》及其《实施细则》2009版、GB150-1998《钢制压力容器》、GB12337-1998《钢制球形储罐》及相关标准。在制造、检验、验收中还应执行GB50094-1998《球形储罐施工及验收规范》、GB6654-1996《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》、JB4730-2005《压力容器无损检测》、JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》、HG/ZQ1.7-87《球形储罐质量等级评定及检查细则》,球罐安装质量要达到SHJ-514《石油化工设备安装工程质量检验评定标准》中第八章“球型储罐安装工程”中优良工程要求。 1.2球壳结构设计
球壳结构形式主要风味足球瓣式、桔瓣式和混合式
(1).足球瓣式球罐球壳用均匀分发划分,每块球壳板尺寸相同,下料成型规格化,材料利用率高且互换性好,组装焊接接头较短,焊接检验工作量小,但
焊接接头布置复杂,施工组装困难,对球壳的制造精度要求高。
(2).桔瓣式球壳像桔子,焊接接头布置简单,组装容易,球壳板制造简单,但材料利用率低,对焊接缝总长长度长,检验工作量打。
(3).混合式球罐的球壳组成是:赤道带,温带采用桔瓣式,极板采用足球足球瓣式。它集中了桔瓣式和足球瓣式两种结构的优点,在国外已被广泛采用,从国外引进的球罐大量采用了该结构。
不同结构形式对球罐的制造、安装质量以及投用后的安全可靠性都会带来重大的影响。先进合理的结构,既可合理地利用材料,减少浪费,降低成本;又可有效地减少焊缝总长,减少制造和安装过程中的工作量,提高使用中的安全可靠性。不同分瓣形式分带的数量一般不同,混合式的分带数一般会比桔瓣式少;由于混合式球罐极带有7块板组成,桔瓣式只有3块,两极相加多8块,因此如果两种分瓣形式的支柱和带数完全相同,混合式球罐的球壳板数量反而比桔瓣式多一些。因此一台球罐结构形式的先进与否不能简单看是用混合式还是桔瓣式,而要从焊缝的总长、钢材利用率和制造安装难度来考虑,它同时受钢厂供货尺寸和运输条件的限制。对于小型球罐如400m3或650m3的球罐往往采用桔瓣式结构更合理,而大中型球罐采用混合式分瓣方法。综上本次设计为混合式球罐。
球罐、支柱材料 壁厚,从上至下 16MnR 11mm 12mm 15mm 15mm 16mm
球罐直径 底面至中心高度 上极板接管 26800mm 15000mm R1900圆周上DN150安全阀接管,DN50压力表接管,DN50液位计接管,DN30的排污口接管,DN50的温度计接管,DN80的远传液位计接管 下极板接管 R1900圆周上DN50的液位计接管,DN30的排污口接管,DN50的温度计接管,DN80的远传液位计接管;布置在R2800圆周上的有:DN200的液氨进口接管和出口接管
1.3球罐支柱数和分带角的确定 混合式参数10000m3球罐的各参数为: 公称容积 m3 球壳直径或球罐基础中心圆直径,mm 10000 26800 几何容积m3 支柱底板底面至球壳中心的球壳分带支柱根数 各带球心角(°)/各带分块数 上极 上温带 赤道下温带 带 下极 距离mm 数 10079 15000 5 14 65/7 38/28 39/238/28 8 25/7 本次设计的球罐采用混合式的结构。根据GB/T17261-1998《钢制球形储罐型式与基本参数》,同时充分考虑钢板厂货供尺寸,制造厂的球片压制能力,以及安装单位现场的安装能力,最终确定采用5带14支柱混合式结构,赤道带由28瓣球壳组成,分带角39°;上、下温带各由28瓣球壳板组成,分带角38°;极带上下由7瓣组成,宽度方向分带角13°。结构如图,罐体焊缝总长1118米。
混合式结构的排版计算分为足球瓣式极板计算、桔瓣式温带板和赤道板计算。极
2833.042829.21614.821614.66对角线 9116.478946.023005.433001.312883.4322877.8742867.2712861.8049062.3078894.9728634.3278485.7299166.4678946.0243040.3643033.8463040.3643033.8463040.3643033.8462353.272348.858882.718725.23板尺寸、温带板和赤道板尺寸计算结果于下表。
954.4493443.9462222128DN500850.82448.1219919340.0749152.15395893825.86.779160.228982.89长 8634.3278485.7292833.042829.29545.0969344.2018634.3268485.7363038.8223033.76宽 9600.1929396.19911309.4310180.54名称 弦 弧 弦 弧 弦 °弧
°温带板 1614.66 2348.85 2829.2 1614.82 2353.27 2833.04 2833.04 3005.43 2867.271 3040.364 1380.49 3038.82 8725.23 8882.71 8982.89 9160.22 赤道板 2829.2 3001.3 8946.02 9116.47 9382.77 9585.86 极中板 2861.804 3033.846 8894.972 8946.024 8485.736 9344.201 10180.54 9062.307 9116.467 8634.326 9545.096 11309.43 8634.327 9062.307 9343.962 9544.444 极侧板 1379.88 3033.76 9396.199 9600.192 极边板 2877.874 3033.846 2883.432 3040.364 8485.729 8894.972 9152.153 9340.074
2.支座和拉杆的设计 2.1支座的设计
球罐支座是球罐中用以支撑本体质量和储存物料质量的结构部件,主要课分为柱式支撑和群式支撑两大类,柱式支撑中又以赤道正切柱活支撑为国内外普遍采用。赤道正切柱支柱结构特点是:球壳由多根圆柱状的支柱在球壳赤道部位等距离布置,与球壳相切或近乎相切而焊接起来。支柱支撑球的重量,为了承受风载荷和地震载荷,保证球罐的稳定性,在支柱之间设置拉杆相连,这种支柱的优点是受力均匀,弹性好,安装方便,施工,容易调整,现场操作和检修也方便,且适用于多种规格的球体,故在此选用支柱为混合式球体的支座。
支柱分两段制造,上支柱和下支柱材料采用?1036×18mm的16MnR制造,两段的环向连接焊缝采用全熔透结构,支柱顶部设有球形防雨盖板。 2.2拉杆的设计
拉杆可分为可调式与固定式两种,可调式拉杆采用圆钢加工而成,拉杆与支