毕业设计--脱硫塔设计说明书

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1、本科毕业设计说明书题目学生姓名学院系别专业班级指导教师脱硫塔设计化工学院过控系过程装备与控制工程年六月摘要脱硫塔是化工设备中的重要设备，是对工业废气进行脱硫处理的设备。 是一种脱硫效率高，压力损失较低兼能除尘的脱硫设备，脱硫塔是运用旋 流技术、射流技术、压力雾化技术和文丘里管技术，以碱性液为载体，将 烟气中的尘、二氧化硫、碳氢化合物等有害物质从烟气中分离出来，吸收 沉降，最后达到净化烟气的目的。该脱硫塔选用填料塔作为其塔型，填料塔的基本特点是结构简单，压 降降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等。其内部基本结构有除 沫器、液体分布 器、液体再分布器、漩涡喷头、支承板及填料压板。该脱硫塔在设

2、计的过程中参考GB150-1998钢制压力容器、化工 容器及设备简明设计手册、JBT4710-2005钢制塔式容器等标准。该 脱硫塔的设计包括塔内件的选取、设计方案、设计计算等内容，在过程中， 通过查资料、数据的计算等一系列方法，整合设计所需资料及数据。经过 老师的不断指点与自己的不断修改完善，最终形成本次设计。关键词：脱硫塔填料塔AbstractDesulfurization tower is an important equipment chemical equipment, is the industrial waste gas desulfurization process equip

3、ment. Is a high desulfurization efficiency, lower pressure loss and to dust desulfurization equipment, desulfurization tower is the use of hydrocyclone technology, jet technology, pressure atomization technology and Venturi tube technology to alkaline solution as the carrier, the flue gas of dust, s

4、ulfur dioxide, hydrocarbons and other harmful substances separated from the flue gas to absorb the settlement, the final purpose of purifying the flue gas.The desulfurization tower used as tower packing tower, packed tower of the basic features of simple structure, drop down a small, mass transfer e

5、fficiency, ease of use of corrosion-resistant materials and so o . The basic structure of the internal demister, liquid distributors, liquid re-distributor, the vortex nozzle, bearing plates and filler plate.The desulfurization tower in the design process of reference GB150-1998 steel pressure vesse

6、l", "chemical containers and equipment Concise Design Manualz，, “JBT4710-2005 steel tower container“ and other standards. The desulfurization tower design includes the selection of tower parts, design, design calculations, etc., in the process, through the information search, data calculat

7、ion and a series of methods to integrate information and data required for the design. The teacher's constantly pointing with their constantly revised and improved, culminating in this design.Keywords: desulfurization tower packing tower错误！未定义书签.错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误

8、！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签.错误！未定义书签.错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签目录图标清单错误！未定义书签绪论错误！未定义书签符号说明错误！未定义书签第一章设计方案的确定错误！未定义书签1.1 设备性能错误！未定义书签1.2 设备技术特性1.3 填料塔的选型和结构设计.1.3. 1筒体的选型 1.3.2 封头的选型 1.3.3 裙座的选型1.3.4 人孔的选取 1.3.5 接管的选取 1.3.6 接管法兰的选取 1.3.7 填料的选择 1.

9、3.8 除沫器的选择 1.3.9 填料支承装置 1. 3. 10填料的液体分布器 1.3. 11填料的液体再分布器 1.4. 12填料压板第二章筒体及封头的设计2. 1选择材料.2. 1. 1受压元件.2.1.2非受压元件2. 2.设计技术参数.2 . 3筒体厚度的计算3 .4封头厚度的计算2.5裙座的厚度计算2. 6水压试验及强度校核第三章设备承受的各种载荷错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签3. 1塔的质量载荷计错误!未定义书签3. 5.2操作质量引起的轴向压应力2错误!未定义书签3.3塔的自振周期的计算错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错

10、误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签 错误!未定义书签3. 1. 1塔体圆筒、封头、裙座质量-4. 1.2塔内件如塔盘或填料的质量-3. 1.3保温材料的质量-3. 1.4操作平台及扶梯的质量»3. 1.5操作时物料的质量-3.1.6塔附件如人孔、接管、法兰等质量，.3. 1.7水压试验时充水的质量”3.1.9 塔设备在正常操作时的质量m0 3.1.10 塔设备在水压试验时的最大质量乙.3.1.11 塔设备在停工检修时的最小质量%3. 2风载荷的计算3. 2. 1水平风力的计算 =

11、13.4地震载荷的计Ml错误!未定义书签3. 4. 1水平地震力的计算3. 4.2垂直地震力的计算 3. 4.3地震弯矩的计算3.5各种载荷引起的轴向力 3. 5.1设计压力引起的轴向应力，3. 5.3最大弯矩引起的轴向应力3 未定义书签错误!未定义书签错误！未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!错误!未定义书签错误!未定义书签3.6 塔体与裙座的危险截面的强度校核与稳定性校核.错误！未定义书 签1 .6.1塔体与裙座的强度校核错误！未定义书签3 . 6.2塔体与裙座的稳定性校核 错误！未定义书签3.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核.错误！未定义书签3. 7. 1水压试验时应力校核

12、错误！未定义书签3. 7.2吊装时应力校核错误！未定义书签3.8基础环的设计错误！未定义书签3. 8.1基础环的结构尺寸错误！未定义书签3. 8.2基础环的应力校核错误！未定义书签3. 8.3基础环的厚度 错误！未定义书签3.9地脚螺栓的计算 错误！未定义书签3. 9. 1地脚螺栓的最大拉应力错误！未定义书签4. 9. 2地脚螺栓根径 错误！未定义书签第四章开孔不强计算错误！未定义书签5. 1不需要另行补强的最大开孔直径错误！未定义书签5.2 补强型式，选用如下形式： 错误！未定义书签5.3 补强设计计算错误！未定义书签4. 3.1圆筒上人孔一补强计算错误！未定义书签4. 3.2筒体上卸料口

13、一补强计算 错误！未定义书签4. 3.3筒体上气体进口接管DN 200mm补强计算.错误！未定义书签4. 3.4封头上接管DN 200mm补强计算 错误！未定义书签4. 3.5筒体上接管DN 70mm补强计算 错误！未定义书签结论错误！未定义书签参考文献错误！未定义书签谢辞错误！未定义书签图标清单类型图号图示名称附图图1-1封头结构示意图图1-2裙座的焊接形式图1-3人孔的形式图1-4弯管结构示意图图1-5法兰结构示意图图1-6平垫圈图1-7上装式丝网除沫器图1-8支承板结构示意图图1-9水平引入管排管式喷淋器图 1-10梁型式再分布器图 1-11床层限制板图3-1风载荷图3-2塔各分段高度图

14、3-3风弯矩计算简图图3-4任意高度hk处的集中质量mk图3-5地震载荷图3-6基础环的结构尺寸附表表1T封头结构尺寸表1-2人孔结构表表1-3接管尺寸表1-4弯管结构尺寸表1-5密封面结构尺寸表1-6接管法兰尺寸表1-7垫片型式选用表表1-8垫片尺寸表1-9螺栓/螺母的选用表 1-10螺栓长度和质量附表表 1-11紧固件用平垫圈尺寸表 1-12陶瓷拉西环填料的特性数据表 1-13陶瓷矩鞍填料的特性数据表 1-14上装式丝网除沫器基本参数表 1-15支承板形式尺寸表 1-16支承板结构尺寸表 1-17支承板特性表 1-18排笛忒晡淋黑的铅叶参考粉提表 1-19梁型再分布器设计参数表 1-20填

15、料塔附属结构表3-1平台扶梯质量表3-2塔设备质量计算结果汇总表3-3塔各段风载荷表3-4塔体各段集中质量表3-5塔体各段水平地震力表3-6塔体各段垂直地震力表3-7各危险截面强度校核与稳定性校核表4-1不另行补强接管最小厚度表4-2补强形式12绪论毕业设计是我们在校期间的一个重要课程，它既是对我们大学四年所学 知识的一次全面应用。又对我们毕业后的工作打下了良好基础。通过毕业 设计，我们初步把我们所学的理论知识应用到实践中。过程设备在生产技 术领域中的应用十 分广泛。是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶 金、纺织、城建、海洋工 程等传统部门所必需的关键设备，一些高新技术领 域，如航空航天技

16、术、先进能源技术、先进防御技术等也离不开过程设 备。20世纪80年代初以来，随着我国经济持续迅速发展，城市化进程加快， 人口不断增加，煤炭消耗量逐年以39%的递增率大幅度增加，我国大气环 境受到了严重污染，其中以SO2和烟尘污染最为严重，成为世界上大气环 境污染最严重的国家。通过对大气环境中污染物来源分析表明，我国大气污 染属于煤烟型污染，其中S02和烟尘等污染物主要是由煤炭燃烧产生的。 煤炭燃烧排放的S02和烟尘，分别占SO2总排放量的90%和烟尘总排放量的 70%,煤炭燃烧排放的CO2,占C02总排入量的85%,而燃煤工业锅炉排放的 C02,占煤炭燃烧排放量的30%o可见，控制煤炭燃烧S0

17、2和烟尘的排放量， 对控制我国大气污染具有重要的意义。脱硫塔主要是吸收S02,其工作原理是含烟尘及硫氧化物的烟气通过进口 烟道进入筒体，含有离子的碱性吸收液分别从滤泡除尘脱硫塔上中下部由螺 旋喷嘴喷出，形成与烟气成逆向的多排高速雾化水幕。增加了烟尘硫氧化物 与水的碰撞概率，并充分利用雾化液滴的速度来造成很高的气液相对速度。 以保证除尘器的除尘和脱硫效果，同时气体经过筛板上的液层产生鼓泡作 用，增加了气液传质的表面积和湍动状态。提高了传质效率，二氧化硫与 碱液发生气液传质，从而进一步提高了脱循环硫除尘器的效果。脱硫生成 物随水流到脱硫塔底部。从溢流孔排走，在筒体底部设有水槽以防止烟气从 底部泄漏

18、。脱硫塔废水由底部溢流孔排出进入沉淀池，沉淀中和再生使用， 净化后的气体通过筒体上部经除沫器除雾后排出，从而达到除尘脱硫目的。符号说明计算厚度，皿；d设计厚度，7 n名义厚度，；b有筋板时基础环的厚度，二e有效厚度，7ei第i计算段容器的有效壁厚,mmg筋板厚度，皿；b有筋板时基础环的厚度，m ;nt接管名义厚度，7t 一一接管计算厚度，由；补强圈厚度，皿； et接管有效厚度，皿；S裙座的厚度，皿；g重力加速度，N/kg ；焊接接头系数；C厚度附加强，皿；C1钢板负偏差， ； C2 腐蚀裕量，m ；E 材料的弹性模量；DN公称直径,皿； d 开孔直径，皿；d2 垫板上地脚螺栓孔直径， ；di人

19、孔直径mm；Di筒体的内径，皿；Dei塔设备第i段迎风面的有效直径,mmD oi设备各计算段的外径,mmDob 基础环的外径,mmDib基础环的内径,mmP设计压力，MPa ；Pl液柱静压力，%Pc计算压力,XPa.Pt水压试验压力，如Pi 第i段风载荷N；moi塔体圆筒、封头、裙座质量,kg ；mo2 塔内件如塔盘或填料的质量,kg ；mo3保温材料的质量，kg ；mo4扶梯与平台的质量，kg ；moa操作时物料的质量，kg ；mw水压试验时充水的质量，kg ；me偏心载荷，kg ； mo 设备在正常操作时的最大质量,nimax塔设备在水压试验时的最大质量，kg ；Dtain 一一塔设备在停

20、工检修时的最小质量，kg ；mk距地面高度hk处的集中质量，kg ；meq设备的当量质量，kg ；fi 风压高度变化系数； qo各地区的基本风压，Pa；K 一载荷组合系数；Ki塔的体型系数;Kzi塔设备各计算段的风振系数;K3笼式扶梯的当量宽度，m；K4操作平台的当量宽度，m；一一脉动增大系数；i 第i段的脉动影响系数;zi 一一第i段的体型系数；do 塔顶管线外径；Ti塔的自震周期，s；Tg各类产地的自震周期，s；一一地震影响系数；1第一振型的地震影响系数;Cz综合影响系数;ki 基本阵型参与系数;max地震影响系数的最大值;hi计算截面i i距地面的距离，mmFi在截面i-i处的基本振型水

21、平地震力，N ；Fv-塔任意质点i处得垂直地震力，N ；vmax垂直地震影响系数的最大值;裙座半锥角；Met截面i-i处地震弯矩，N mm；Mw-设备任意截面I-1的风弯矩，N mm； Me偏心弯矩，"；M max 设备最大弯矩，M ma'x容器任意截面IT最大弯矩，Zsb裙座底部截面的截面系数，mnr ;,Asb裙座底部截面积，皿2；七一一裙座开孔设人孔处得截面系数，mm=；Asm裙座开孔设人孔处的截面积，；试验温度下材料的许用应力，MPa ； 材料在设计温度下的 许用应力，MPa ； t水压试验时的许用应力，MPa ； s材料 的屈服强度，MPa ；内压计算压力在筒体内引

22、起的轴向压力，MPa。产操作物料时质量载荷在筒体内引起的轴向MPa ；力，。厂最大弯矩在筒体内引起的轴向MPa ；一力最大组合轴向压应力，MPa ；t裙座材料在设计温度下的许用应力，MPa ；Zb基础环的截面系数，ninr ；Ab基础环的面积，吟% 混凝土基础的许用应力，MPa ；n 一地脚螺栓个数；di 地脚螺栓螺纹根径mm； fr 强度削弱系 数；A 开孔削弱所需的补强面积，途；hi 外侧有效高度，mm； h2 内侧有效高度,mm；Ai多余金属面积，吟A2接管多余金属面积，皿；A3 接管处焊缝面积，吟Ae有效补强面积，吟9Ai 所需另行补强面 111m 1积，第一章设计方案的确定1.1设备

23、性能将烟气中的二氧化硫等有害物质从烟气中分离出来，吸收沉降最后达到净 化烟气的目的。1. 2设备技术特性工作压力：2. 9MPa、工作介质：水煤气ADA溶液、工作温度：45 C、 喷 淋量：180、设计风压：500Pa、地震烈度：8级1. 3填料塔的选型和结构设计1.3. 1筒体的选型选择圆柱形筒体，圆柱形是最常见的一种压力容器结构形式。具有结构 简单、易于制造、便于在内部装设附件等优点。而是目前制造和使用最多 的一种筒体形式，它采用钢板在大型卷板机上卷成圆筒，经焊接纵焊缝成为 筒节，然后与封头或端部法兰组装焊接成容器。所以选择单层式卷焊式结 构。1.4. 2封头的选型根据所给条件选择标准椭圆

24、形封头，由此可知：Di/2h12由化工容器 及设备简明设计手册表13-5知：k 1 o结构如下图所示：图1-1封头结构示意图由JB/T4737-95知:表1T封头结构尺寸：公称直径DN曲面高度hi直边高度h2内表面积Fi /nr容积3 V /nr2100525405. 031. 361.5. 3裙座的选型塔体常采用裙座支承，裙座形式根据承受载荷情况不同，可分为圆筒形 和圆锥形两类。圆筒形裙座制造方便、经济上合理，故广泛应用。又因为DN 1m、但H /DN 30,所以不需要设置较多的地脚螺栓及足够大承载面积的基础 环。此时，圆筒形裙座的结构尺寸可以满足地脚螺栓的合理布置。因采用圆 筒形裙座。结构

25、：圆筒形裙座由裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、引 出管通道等组成。其中筒体与裙座的焊接形式选如取下结构：1图2裙座的焊接形式L3.4人孔的选取根据已知条件，由化工容器及设备简明设计手册HG21514 95及公称 压力选择回转盖带劲对焊法兰人孔，人孔选用Q345R。人孔尺寸由化工容器及设备简明设计手册表23-1-13得所选人孔结构表如下：表1-2人孔结构表密封面 型式公称压 力PN公称 压力 DNdw sdDDiHiH2b凹凸面 MFM型4.0500530 1449575567029013562bib2ABL螺柱 d0数量螺母数量螺柱直径 长度总质量 kg55604302253003

26、02040M39 225413人孔的型式:图1-3人孔的形式L3.5接管的选取根据工艺条件，选取接管材料为20号钢，20号 钢-1 4M7 P a （ lm6.查mH） G20553T993化工配管用无缝及焊接钢管尺 寸la系列表4. 1. 1得：本设备的接管尺寸按其公称尺寸的不同列表如下表3接管尺寸公称直径DN外径mm壁厚和理论重量sch40ABmmkg /m151/ 221.32.91. 3280388.95.611. 502008219. 18.041.6525010273. 08. 857. 33根据GB150钢制压力容器中相关规定:t (Die) t2e而接管都符合规定所以满足要求

27、其中各类接管中的弯管选择如下：图1-4弯管结构示意图根据GBT124592005钢制对焊无缝管件知:表1-4弯管结构尺寸公称尺寸mm中心面至端面Amm801142003051. 3. 6接管法兰的选取(1)法兰及密封面的选取：由HGT20592 20635-2009钢制管法兰、垫片和紧固件表3-2-2及该设备公称压力选取(WN ),密封面型式选取突面(RF)O其带颈对焊法兰结构尺寸按图8.2.3和表8. 2. 3-4规定：根据HG/T205922009选择密封面尺寸如下:图表1-5密封面结构尺寸公称尺寸DNd密封面公称尺寸151288025820031225040本设备的接管法兰尺寸按其公称尺

28、寸的不同列表如下表1-6接管法兰尺寸公称尺寸DN钢管外径法兰焊端外径AiA类连接尺寸法兰外径D螺栓孔中 心圆直径 K螺栓孔直 径L螺栓孔数 量n螺栓Th1521. 39565144M128088.9200160188M16200219. 13753203012M2 72502734503853312M30 2续上表公称尺寸DN法兰厚度C法兰颈NA类SHiR法兰高度H1516322.0643880241053.212858200342446. 3161088250383067. 118121052）选择管法兰垫片由HG/T20641-2009表3. 0.2选用垫片形式表7垫片型式选用表垫片型式公

29、称压力PN公称尺寸DN最高使 用温度密封面 型式密封面的 表面粗糙 度Ra m法兰型式非石棉纤维 橡胶板4010 2000290凹面/凸3.2 12. 5带颈对焊法兰由HG/T 20606-2009表4. 0. 2-3得凹凸面垫片尺寸表1-8垫片尺寸mm公称尺寸DN垫片内径Di垫片外径D2垫片厚度T1522391.58089120200220259250273312管法兰紧固件选取由HG/T20641-2009表3. 0. 3-1查螺栓/螺母的选用表1-9螺栓/螺母的选用螺栓/螺母紧固 件强 度公称压力等 级使用温 度C型式标准规格材料全螺纹螺柱 II型六角螺 母（粗牙、 细牙）HG/T206

30、13MIO M330Crl8Nil9低PN160196800由HG/T20613-2009表5. 0. 7-1选凹面/凸面时螺柱长度代号Lzr由HG/T20641-2009表5. 0. 7-12查法兰配用螺柱长度和质量表1-10螺柱长度和质量公称尺寸DN螺纹数量n （个）螺柱Lzr（皿）质量kg15M124705680M16895152200M2712145667250M3012155868质量为每1000件的近似质量紧固件用平垫圈GB/T 97.2）300HV由HG/T20641-2009附录A选用平垫圈A级（45°30用于g用于3VAW6用于h>6表1-11紧固件用平垫圈尺

31、寸dM12M16M2 7M30di13172831d224305056h2. 5344L3.7填料的选择填料是填料塔的核心内件，它为气液两相接触进行传质和换热提供了表面, 与塔的其它内件共同决定了填料塔的性能由塔设备本脱硫塔选择陶瓷拉西环填料和陶瓷矩鞍填料。拉西环是 一个外径和高度相等的空心圆柱体，它的空隙率比碎石等物状填充 物大，且 内外表面都可用作气液接触面，其结构简单、价格便宜，故广泛应用。由塔设备表5-1知的特征数据（乱堆）表1-12陶瓷拉西环填料的特性数据公称尺寸mm外径高mm壁厚mm堆积个数个：堆积密度kg/nr5050 504.56000457比表面积23a a空隙率33&

32、; D干填料因子1/m湿填料因子1/m9381177220为了防止拉西环乱堆造成堵塞,在填料底层铺一层整砌的陶瓷矩鞍填料,相互重叠的部分较少、空隙率较大，故填料表面利用率高。由塔设备表5-16知陶瓷矩鞍填料的特征数据（整砌）表13陶 瓷矩鞍填料的特性数据公称尺寸mm外径高mm壁厚mm堆积个数个：堆积密度kg/nr5075 4558710538比表面积23S 3空隙率3，D D干填料因子 1/m湿填料因子 1/m1030. 7822161221. 3. 8除沫器的选择当塔内操作气速较大时，会出现塔顶沫夹带。这不但造成物料的流 失，也使塔的效率降低，同时还可能造成环境的污染。为了避免这种情 况，需

33、在塔顶设置除沫装置，从而减少液体的夹带损失。确保气体的纯 度，保证后续设备的正常操作。常用的除沫器装置有丝网除沫器、折流板除沫器以及旋流板除沫器。丝网除沫器由于其比表面积大、空隙率大、结构简单、使用方便、压降小以及除沫效率高等优点，广泛应用于填料塔的除沫装置中。根据塔设备选择，由塔设备表8-6知其基本参数:表1-14上装式丝网除沫器基本参数公称直径DN主要外形尺寸mmHHiH2D质量kg20001003601900176150410204注：D为丝网除沫器的有效直径，根据支承件的结构确定 丝网的质量是SP型气液过滤网网块的质量其结构尺寸见下图图1-7上装式丝网除沫器L3.9填料支承装置填料的支

34、承装置安装在填料层德底部，其作用是支承操作时填料层的重 量；保证足够的开孔率，使气液两相能自由通过。因此不仅要求支承装置 具有足够的强度和刚度，而且要求结构简单、便于安装。由塔设备填料支承装置所述，选择梁型气体喷射式支承板作为本脱 硫塔的支承装置，其是目前性能最优的大塔支承板。由塔设备表5-49,支承板波形尺寸（mm）表1-15支承板形式尺寸塔径波形波形尺寸bHt900 4000300 300300支承板结构尺寸见塔设备表5-50知：表1-16支承板结构尺寸塔径支承板 外径支承板 分块数支承板 梁数支承圈 宽度支承圈 厚度2100206075014支承板结构尺寸见塔设备表5-51知:表1-17

35、支承板的特性塔径DN mm自由截面%支承板允许载荷，N碳钢不锈钢2100102890901075601. 3. 10填料的液体分布器液体分布器安装于填料上部，它将液相加料及回流液均匀地分布到填料的表 面上，形成液体的初始分布。由塔设备液体分布装置和塔径选择排管式喷淋器，本塔采用的是液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。1其结构见图5-19查表塔设备5-40得排管式喷淋器的设计参考数据 表1-18排管式喷淋器的设计参考数据塔径DN mm主管直径mm支管排数排管外缘直径 mm最大体积流量m1 /h200010061940781.3. 11填料的液体再分布器当液体沿填料层向下流动时，

36、具有流向塔壁而形成“壁流”的倾向。结果 造成液体分布不均匀，降低传质效率。严重时使塔中心的填料不能被液体 湿润而形 成“干堆”。为此，必须将填料分段，在各段填料之间需要将上一 段填料下来的液体收集再分布。液体再分布装置的结构设计与液体分布装置 相同，但需配备适宜的液体收集装置。由塔设备液体再分布装置，选梁型再分布器，其适用于1200mm以上 的大塔。为了便于制造安装，设计成可拆结构，整个再分布器由多条梁型构 件拼装而成。梁型再分布器的操作弹性为4,它的设计参数见表5-57.表1-19梁型再分布器设计参数塔径DN mm盘外径D1 mm螺栓圆直径D2 mm分块数升气管数液体负荷范围3八200019

37、7518351969.0-340结构见塔设备图5-48图1-10梁型再分布1. 3. 12填料压板填料塔在大压力降下操作，由于气体冲击和负荷波动，如果没有填料 压板或床层限制器。将会发生以下情况：对于填料压板：填料层顶部的填料将发生移动，跳跃或撞击，严重时 会使填料破碎。由塔设备填料压板，选择床层限制板，其结构见图5-54.图1-11床层限制板床层限制板与压板结构类似，但重量较轻，一般为300N /nr左右。床层限制板必须固定于塔壁，否则将失去作用。当塔径D 1200mm时，则限制板外径比塔的内径小25 38mm 。表1-20填料塔附属结构类别形式结构特点适用范围优缺点简图液体分布器冲击式喷淋

38、 器液体直接由 管口流出， 冲击到下设 的反射板后 被分散洒落应用较少优点：结构简 单、便宜、易 于安装 缺点：喷淋不 均匀液体流向 塔壁使大塔中 的顶部填料无 效2第二章筒体及封头的设计2. 1选择材料2. 1. 1受压元件根据设计温度Tc45 C、设计压力P 2. 9MPa、介质特性和操作特点及材 料的强度、塑性、韧性、制造性能和与介质相容性，选用Q345R低合金钢为本 脱硫塔筒体和封头的材料。2. 1.2非受压元件接管、法兰等非受压元件选用20号钢。其中根据设计所需要求人孔、裙座、补强圈选用Q345R、地脚螺栓选用 30CrMoA.2.3. .设计技术参数设计压力P 2. 9MPa设计温

39、度Tc 45 C设计风压500N/M，地震烈度8级水压试验时，液柱静压力：PLgH( 2-1)式中：水的密度，kg /nr；g重力加速度，N /kg ；H塔体总高，m ；H 总 H 筒 2H 封 28500 2 565 29360Pl gH 总 1000 9. 81 29. 360 0. 3M P a液柱静压力Pl0.3设计压力的5%,故计入计算压力中，则计算压力 Pc 1. 1 P 0. 3 3 19MPa2.4. 筒体厚度的计算查GB150许用应力表得Q345R在45 c时的的许用应力：185MPa , (16 36mm )。筒体的计算厚度：PcDi 2，pc( 2-2)式中：Pc计算压力

40、，MPa；筒体的计算厚度，mm；Di筒体的内径，mm；，材料在设计温度下的许用应力，MPa ；焊接接头系数，焊接 接头采用V坡口双面焊接，采用局部无损检测，由焊接接头系数表查得0. 85 oC为厚度附加量，C Cl C2 , C1为厚度负偏差，根据化工容器及设备简明设计手册表11 4得钢板厚度为8 25时，Cl 0.8mm。C2为腐蚀裕量，对于低合金钢C2不小于1mm ，取C2 2mm。PcDi2 1 Pc21. 52mm3. 19 21002 185 0.85 3. 19设计厚度 d C2 21. 52 2 23. 52mm名义厚度 n d Ci 23. 52 0. 8 24. 31mm圆整

41、后取名义厚度n26mm则有效厚度e n C 26 2. 8 23. 2mm检查当n 26mm时，Q345R的许用应力： 185MPa没有变化，取名义厚度n 26mm 。2. 4封头厚度的计算查GB150许用应力表得Q345R在45 c时的的许用应力 185MPa16 36 ) o封头的计算厚度：Pc"2-3)2 10. 5pc式中：Pc计算压力，MPa ；封头的计算厚度，mm；， 封头的内径，mm；材料在设计温度下的许用应力，MPa ；焊接接头系数，焊接接头采用V坡口双面焊接，采用局部无 损检测，由焊接接头系数表查得0. 85 oC为厚度附加量，C Ci C2 , Ci为厚度负偏差，

42、根据化工容器及设 备简明设计手册表H 4得钢板厚度为8 25mm时，3 0. 8mm。C2为腐蚀 裕量，对于低合金钢C2不小于1mm ,取C2 2mm。3.19 21000;t21.4lmm0. 5pc 2 185 0. 85 0. 5 3. 19设计厚度 d C2 21.41 2 23.41mm名义厚度 ndCi 23.41 0.8 24. 21mm圆整后取名义厚度n26mm则有效厚度enC 26 2. 8 23. 2mm检查当n 26mm时，Q345R的许用应力T85MPa没有变化，且其有效厚度 不小于封头内径的0. 15%,即e 0. 15% Di 3. 15 mm。故该标准椭圆形封头

43、取 其名义厚度n26mm 。2. 5裙座的厚度计算由于筒体内径与筒体封头外径相等，焊缝必须采用全溶透的连续焊，裙 座的厚度与筒体的厚度相同，为26mm。3. 6水压试验及强度校核对于内压容器:试验压力按下式计算Pt 1.25P t( 2-4)取水压试验时液体温度为20 C式中：Pt液压试验压力；P设计压力试验温度下材料的许用应力，20 C时Q345R的185MPa ；，设计温度下材料的许用应力，45 C时Q345R的T85MPa ；所以丁 厨 1.25 3. 19 3. 99MPa水压试验应力校核公式2-5)(Pt rH ) (Di e)°，2e式中t试验压力下圆筒应力，MPa ；P

44、t耐压试验压力，当设计考虑液体静压力时，应当加上液体静压力;筒体有效厚度，mm ;S筒体屈服强度,查化工容器及设备简明设计手册对于Q345R ：325MPa ；不等式左边：(Pt rH ) (Di e)crTT 2e 99 0.3) (2100 23.2)2 23.2196.3MPa不等式右 0.9 s。.9325 0. 85 248. 63 MPa由上可见：t0.9 s故水压试验合格。2第三章设备承受的各种载荷3.1 塔的质量载荷计算塔设备的质量载荷包括：塔体圆筒、封头、裙座质量mor ；塔内件如塔盘 或填料的质量m02 ;保温材料的质量moa ；操作平台及扶梯的质量加；操作 时物料的质量m

45、os；塔附件如人孔、接管、法兰等质量ma ；水压试验时充水 的质量mw ；偏心载荷me ；4. 1. 1塔体圆筒、封头、裙座质量»,moi m 筒 2m 封 m 裙（3-1）m筒：筒体高28. 5mm 筒 Dih e33. 14 2. 1 28. 5 0. 0232 7. 85 1035405. 82kgm封：选用标准椭圆形封头，查压力容器设计手册表2 2 4查得，当 DN 2100mm> n 26mm 时 m 封 1026. 6kg2m 封 2 1026. 6 2053. 2kgm裙：取高度为1.65m查化工容器及设备简明设计手册表7 1知低 合金 钢Q345R的密度7. 8

46、5合金/nr。裙座的 Di 2100 2 n 2100 2 26 2152mmm 裙 Dih e3. 14 2. 152 1.65 0.016 7. 85 1。1400.38kg故 moi ni 筒 2m 封 m 裙 2053. 2 1400. 38 35405. 82 38859. 4kg3.L 2塔内件如塔盘或填料的质量构件质量取设备内填料质量的110%填料选陶瓷拉西环50 50 4. 5乱堆，密度为457kg / nr。陶瓷矩鞍形75 45 5整砌，密度为538kg / m，。根据塔的条件设置填料整体高度为10. 3m ,其中陶瓷矩鞍形h2 0. 480.48 0. 1 1.06m ；拉

47、西环 hi 10.3 1.069. 24m ；陶瓷拉西环：V】Dhi 9. 242. 1= 31. 99nr44m 拉 1V13L 99 457 14618. 29kg陶瓷矩鞍形： V2 Dh2 1. 062. b 3. 67m，44m 陶 2 V2 538 3. 67 1974. 24kg口。2 1. l(m 拉 m 陶)1. 1(14618.29 1974.24) 18251. 79kg3.L3保温材料的质量飞由于设备操作温度50 C故不设保温层，所以mo3 =03. 1.4操作平台及扶梯的质量»查化工容器及设备简明设计手册表16 1知所选平台、扶梯质量:表3-1平台、扶梯质量名

48、称钢制平台kg /m笼式扶梯kg /m质量15040mmmo3 平 扶3-2)2人孔、进料口、上封头需设置平台。进料口设置180 C平台，上封头设置全 平台，五个人孔设置五个平台,以7个全平台计算。平台离塔体间隙83为100mm,平台宽B为1m、高为1.2m的双横档平台。Di 2 n 2 B 2 0. 1 2Di 2 n 2 0. 1 25平(L )2. 1 2 0. 026 2 1 2 0. 1 2 2. 1 2 0. 0 2 6 2 0. 1 23. 14 ()=3. 14 ( >2214. 88 4. 35215. 53m:m 平 150 7S 平 150 7 10. 53 110

49、58. 18kg扶梯下一级踏高出地面0.45m ,上一级到封头。口 扶 40 (28. 5 1.65 0. 45) 1188kg故 mo3 m 平 m 扶 H058. 18 1188 12246. 18kg3. L 5操作时物料的质量”mo5 Viwr V2r(3-3)式中：V1各吸收段处的体积，nr；W塔内液体持液量，w 0.25nr液体/nr填料；r工作介质密度，kg/nr ； ADA溶液的r 1200kg / m=V.4塔釜积液量，nr； V2 V w + hDr4h液面距封头焊缝接头的距离，m ； h 1. 55mV封封头容积，m，；查化工容器及设备简明设计手册JB /4735 95

50、得 V 封 1.36nr2 2 3 V2 V 封+ hDi= 1. 36 1. 55 2. b 6. 71m44V12. b 10. 3 35. 66nrmo5 35. 66 0. 25 1200 6. 71 12000518751. 17kg3. 1. 6塔附件如人孔、接管、法兰等质量ma 0. 25moi 0. 25 38859. 40 9714. 85 kg3. L 7水压试验时充水的质量。2mw Di：r 水 H 2V 封 r 水 （3-4）4式中：Di塔德内径，m ；H筒体总高，m ； H 28. 5mV封封头容积，nr； V封1.36nrr水水密度，kg/ nr； r水1000kg

51、 / nr所以：mw Di:r水H 2V封r水422. 12 1000 28. 5 2 1. 36 10004101382. 73kg3. 1. 8偏心载荷-me 03. 1. 9塔设备在正常操作时的质量吗°0 "01 B02 x03 a04 *05 °a .38859. 40 18251. 78 0 12246. 18 18751. 17 9714. 85 0(3-6)97823.39kg3. L 10塔设备在水压试验时的最大质量mmax moi mo2 mo3 mo4 mw ma me38859.40 18251.78 0 12246.18 101382.73

52、 9714.85 0 (3-7) 180454. 94kg3. 1. 11塔设备在停工检修时的最小质量%mmin moi 0. 2mo2 mos mo-4 ma me38859. 40 0. 2 18251. 78 0 12246. 18 9714. 85 0 (3-8)64470. 79kg综上所述，塔设备质量计算结果汇总如下表3-2塔体圆筒、封头、裙座质量moi38859. 40kg塔内件如塔盘或填料的质量mo218251.79kg保温材料的质量mo312246. 18kg操作平台及扶梯的质量ID0418751. 17kg操作时物料的质量moo18751. 17kg塔附件如人孔、接管、法兰

53、等质量ma9714. 85kg水压试验时充水的质量mw101382. 73kg偏心载荷meOkg塔设备在正常操作时的质量mo97823. 39kg塔设备在水压试验时的最大质量mmax180454. 94kg塔设备在停工检修时的最小质量mmin64470. 79kg3. 2风载荷的计算图3-1风载3.2.1水平风力的计算查化工容器及设备简明设计手册表16-8得呼和浩特设计网吸湘a,将塔分段载荷计算,分段分度见下图:图3-2分段高度塔设备中第i段的水平力PiPi KiK2iqofiliDei 10 *N (3-9)式中：l第i段的水平力，N; nKi-体型系数，在同样的风速条件下，风压在不同体型的

54、结构表面亦不相同，对于细长的圆柱形塔体结构，体型系数Ki =0. 7 ；Kzi-塔在第i段的风振系数；Vi ziK zi 10fi其中-脉动增大系数，其值按过程设备设计表7-6确定=2. 085 ；Vi-第i段的脉动影响系数，其值按过程设备设计表7-7确定；zi-第i段的振型系数，其值按过程设备设计表7-8确定；fi -风压高度变化系数，其值按过程设备设计表7-5确定；q。-各地区的地区风压，N /nr；-塔设备各计算段的高度变化，mm；Dei-塔设备第i段迎风面有效直径，m ；设笼式扶梯与进口布置成180° C ,按下式计算。Dei =Doi + 2 8 si +K 4 +K3 +

55、do +2 8 ps其中：Doi -设备各计算段的外径，mm； Doi = 2100 + 2 X26 =2152mm。do-塔顶管线外径，mm； do = 219mm。K3-笼式扶梯的当量高度，当无确定数据时，取K 3 =400mm。8 sL塔设备各计算段的保温层的厚度，m ；mm；S PS -管式保温层厚度,K4 -操作平台的当量宽度，mm；2ZA其中：ZA-第i段内操作平台构件的投影面积，nr；ho -操作平台所在计算段的塔的高度，m；根据塔的结构，分别计算塔的六个截面的风载荷，以第一计算段为例计算水平风力Pi ：其中：V1 =0. 72 fi =1 zi 0. 02 Doi = 2152

56、mm 5 Si =0 6 PS =0K 4=0vi zi 2. 1 0 72 0. 02Dei =Doi + 2 8 si +K 4 +K 3 +do +2 S ps二2152+0+0+400+219+0=2773mm所以：Pi KiK2iqo filiDei 10 N0.7 1.03 1 500 650 2773 10，=650用以上方法计算出各段风载荷，列于下表3-3计算段12001 i mm6501000qo N /m 500500Ki0. 70. 72. 12. 134510. 53010. 53854010000100005005005000. 70. 70. 72. 12. 12. 1Kzi1.031.031.261. 712. 18f11111.251. 420. 65hit m0. 651.6510.19020. 19030. 190平台数001