液化石油气储罐设计说明书 -

100m3液化石油气储罐设计

绪论

随着我国化学工业的蓬勃发展，各地建立了大量的液化气储配站。对于储存量小于500m 或单罐容积小于150m时．一般选用卧式圆筒形储罐。液化气储罐是储存易燃易爆介质．直接关系到人民生命财产安全的重要设备。因此属于设计、制造要求高、检验要求严的三类压力容器。本次设计的为100m液化石油气储罐设计即为此种情况。

液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备, 由于该气体具有易燃易爆的特点, 因此在设计这种贮罐时, 要注意与一般气体贮罐的不同点, 尤其要注意安全, 还要注意在制造、安装等方面的特点。

目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于500m或单罐容积大于200m时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于500m, 单罐容积小于100m时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。

卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器, 也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规) 的监督。液化石油气贮罐, 不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。

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第一章 设计参数的选择

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1、设计题目：85m3液化石油气储罐的设计 2、设计数据：如下表1：

表1：设计数据

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项目 名称 用途 最大工作压力 工作温度 公称直径 容积 单位容积充装量 装量系数 工作介质 其他要求 数值 3单位 85m液化石油气储罐 液化石油气储配站 备注 1.77 50 3000 85 0.42 0.9 MPa 。 C mm m3 t/m3 液化石油气（易燃） 100%无损检测 3、设计压力：

设计压力取最大工作压力的1.1倍，即P?1.1?0.79?0.869MPa

4、设计温度：

工作温度为50

。C，

C。 设计温度取45?5?50。5、主要元件材料的选择：

5.1 筒体材料的选择：

根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢16MnR（钢材标准为GB6654）????170MPa。16MnR适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较大（?8mm）的压力容器。 5.2 鞍座材料的选择：

根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-B，其许用应力5.3 地脚螺栓的材料选择：

地脚螺栓选用符合GB/T 700规定的Q235，Q235的许用应力

t???sa?147MPa

???bt?147MPa

第二章 设备的结构设计

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1、圆筒厚度的设计

计算压力Pc： 液柱静压力:

P1=?gh?560?9.81?3.2?1.76?104Pa P1/P?1.76?104/0.869?106?2%?5%,

故液柱静压力可以忽略，即Pc?P?0.869MPa ?1.0。

。该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为?圆筒的厚度在6~16mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：在设计温度70度?sC下，屈服极限强

?345MPa， 许用应力????170MPa

PDi2????-Pctt利用中径公式， 计算厚度：???0.869MPa?3400?8.7mm

2?1.0?170?0.869查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm，而有GB150-1998中3.5.5.1知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取C1?0。

查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量C2不小于1mm。本例取C2=1 则筒体的设计厚度?n???C1?C2?8.7?0?1?9.7mm ?10mm

圆整后，取名义厚度?n筒体的有效厚度?e??n?C1?C2?10?1?9mm

2、封头厚度的设计

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径DN=Di=3400mm 选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA，则 计算：

Di?2，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-12hi??同上，取C2PcDi2????-0.5Pct?0.869MPa?3400?8.7mm

2?1.00?170?0.5?0.869?1mm，C1?0。

?8.7mm?0?1mm?9.7mm

封头的设计厚度?d圆整后，取封头的名义厚度?n?10mm ，有效厚度?e??n?C1?C2?10?1?9mm

封头型记做 EHA 3200?22-16MnR JB/T4746

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3、筒体和封头的结构设计

3.1 封头的结构尺寸（封头结构如下图1） 由

DDi3400?40mm ?2，得h?H?i?890?442?H?h?表2 ：EHA椭圆形封头内表面积、容积

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表2：

公称直径DN /mm 3400 3.2 筒体的长度计算 总深度H /mm 890 内表面积A/m 12.9581 2容积V封/m 5.5080 3V?则：

?4Di2?L?2V封 ，而充装系数为0.9

V?2?Di?L?2V封 0.94即

100???3.42?L?2?5.5080 0.94计算得L=11.025，取L=11m

4、鞍座选型和结构设计

4.1 鞍座选型

该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-B。 估算鞍座的负荷： 储罐总质量m?m1?2m2

?m3?m4

m1——筒体质量：m1??DL?×??3.14?3.2?10?103?7.85?103?9218.726kg

m2——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2 EHA椭圆形封头

质量，可知，m2?1592.3kg

m3——充液质量：?液化石油气

???m3??水?V?1000V?1000???3.42?10?2?5.5085??110.8366?103kg

?4?m4——附件质量：人孔质量为302kg，其他接管质量总和估为400kg，即m4?702kg

综上所述，m?m1?2m2?m3?m4?123.94?103kg

G=mg=1215.87kN,每个鞍座承受的重量为607.94N

由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座结构尺寸如下表3：

表3：鞍式支座结构尺寸

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。 公称直径 允许载荷 鞍座高度 底板 DN Q/kN h 3400 835 250 2480 380 16 腹板 筋板 ?2 l3 b2 12 390 335 430 10 3950 垫板 b4 730 12 140 2200 28/60 559 ?4 e l1 b1 b3 螺栓间距 螺孔/孔长 鞍座质量 l2 D/l Kg ?3 垫板 弧长 ?1 4.2 鞍座位置的确定

因为当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中国现行标准JB 4731《钢制卧式容器》规定A≤0.2L=0.2（L+2h），A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。 由标准椭圆封头

DiDi?2,有h=H-?40mm

2(H?h)4故A?0.2(L?2h)?0.2(11000?2?40)?2216mm

鞍座的安装位置如图3所示：

此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强

作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB 4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5R m（

Rm?Ri??n2?）,即 Rm?1700?n2?17m05m

A?0.5Rm?0.5?1705?852.5mm ，取A=85m

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