3000m3液化气球罐的优化设计—（毕业设计）(6)

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<4>不燃性或难燃性的保冷材料如不具有900℃、30min以上的耐热材料的厚度，按使用的要求考虑。

<5>在使用不燃性保冷材料的场合，或者耐热材料的保持温度可以考虑为200℃时，则可使用难燃性材料作外层装饰。 2.5.4液位计

储存液体和液化气体的球罐中应装液位计。目前，球罐中采用的液位计主要有浮子-齿带液位计（又称浮子-钢带液位计）、玻璃板式液位计、雷达液位计、超声波液位计等多种。

浮子-齿带液位计是国内球罐常用的一种结构较为合理的连通管式液位计。它的特点是采用连通管，把多个玻璃板式液位计装设在连通管上，可以测量全液位，连通管要求采用DN50的钢管制成，并与球罐操作用梯子平台配合装设，便能较易观测液位情况。它的优点是可使球壳上液位计的开孔减少至最少数量，且节省配管材料。本次设计将采用此种液位计。

液位计设置时要在高、底液位线有报警装置，防止装载过重、抽空，以免发生事故，特别在装载液化气时更要慎重。 2.5.5压力表

为了测量容器内压力，球罐应设置压力表。考虑到压力表由于某种原因而发生故障，或由于仪表检查而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设置一个以上的压力表。压力表的最大刻度为正常运转压力的1.5倍以上（不要超过3倍）。为使压力表读数尽可能正确，压力表的表面直径应大于150mm。压力表前应安装截止阀，以便在仪表校正时可以取下压力表。 2.5.6温度计

在球罐上安装1个以上的温度计，此温度计可以测量比最低使用温度低10℃的温度。

温度计的保护管

<1>保护管的强度，应能承受设计压力1.5倍以上的外压，并能充分承受使用过程中所加的最大载荷（流体阻力或外部冲击）。

<2>保护管外径，由于强度所限而不能太大。保护管的插入长度应对温度计的敏感元件是足够的。

<3>低温球罐或在寒冷地区装设的球罐，必须防止雨水、湿气等流入测温保护管内而结冰，从而影响正确的温度测量。 2.5.7安全泄放装置

1.安全阀的种类、数量及可设置的位置

为防止球罐运转异常造成内压超过设计压力，应在气相部分设置一个以上的

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安全阀，以便及时排出部分气相物料，自动地将内压回复设计压力以下。同时，在气相部分还要设置一个以上的辅助的火灾安全阀，使得由于火灾而使罐内物料温度及压力上升时，能自动发生作用，排泄物料，确保球罐不超压=。安全阀的形式通常采用直接载荷弹簧式。

2.泄放压力

（1）安全阀开启压力应根据不同的工艺操作压力而定，一般去pz≤(1.05-1.1)pw,当pz<0.18Mpa时，可适当提高pz对pw的比值。其中pz为安全阀的开启压力；pw为球罐的工作压力。

(2）操作用安全阀的开启压力 至少有一个安全阀的开启压力不应大于设计压力。

（3）火灾用安全阀的开启压力 应使容器内的超压限度不大于设计压力的16%

3．安全泄放量

本次设计只考虑液化气的安全泄放量，计算数据如下：

2.55?105FAr0.82Ws??8401.62kg/h

q式中: Ws——球罐的安全泄放量，kg/h;

q——在泄放压力下液化气体的汽化潜热，kJ/kg; Ar——球罐的受热面积，m2,按下列公式计算：Ar=1.57D02

F——系数，球罐置于地面下用砂土覆盖时取0.3；球罐在地面上时

取1；

4.安全阀的排放面积

符号说明：Ws——安全阀的安全泄放量，kg/h A——安全阀的最小排放面积，mm2

K——安全阀额定泄放系数，取0.9倍泄放系数

2k?1 C——气体特征系数，按C?520k()计算

k?1 P0——安全阀出口侧的压力 M——气体的摩尔质量

T——泄放装置进口侧气体的温度 Z——气体的压缩系数

k?122

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P0/Pd?0.049???2???k?1?kk?1?0.542

所以该泄放满足临界条件，所以：A?Ws7.6?10?2CKPdM/(ZT)?1319.56 mm2

安全阀喉部直径最小为 ：d?4A??40.99mm

根据计算，本次设计取规格为DN50的安全阀。

5.注意事项

（1） 安全阀应选弹簧式安全阀，不可使用低扬程安全阀

（2） 弹簧不可与介质大气直接接触，在不得已的场合，应进行耐腐蚀处理 （3） 弹簧的调节螺丝不能松动，应有防止随意调整的印封 （4） 安全阀应垂直安装，以保证容器和安全阀之间畅通无阻 （5） 安全阀的安装位置尽可能布置在平台附近，以便检查及维修

(6）单独排入大气的安全阀，其出口管线管径按管线压力降不大于其定压的

10%确定，但不应小于安全阀出口直径。

(7）备用安全阀应有明确其为备用的标志。 (8）在向大气直接排放的场合，排放蒸汽应垂直向上喷出，并在端部设置保护罩，以防止雨水、锈屑、尘土等的堆积。

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3罐的强度计算

3.1设计参数

公称容积：3000m3 球壳半径：18000mm 设计压力：0.8MPa 设计温度：50℃

工作介质：液化气（密度为578kg/ m3） 充装系数：0.9 场地类型：Ⅰ 类 地震设防烈度：7度 基本风压：450 N/m2 基本雪压：200 N/m2 3.2球壳计算

3.2.1液柱高度与计算压力

由相关参数，可以得出以下计算：

4理想容积：V??R3?3053.6m2

3实际装填容积：V实际=0.9V=2748.24m2 球壳内液体体积与液位深度关系式：

2??D?2?Dh?D2h3???2 V=????????h??dh????Dh?h?dh???h??

003?????2??2??2?将数据带入以上关系式可得液位高h=14475.6mm，用相似的方法将各带液柱

h高度(见图3-1)求出如下:

ha＝0 mm hb＝5475.6 mm hc＝10973.6 mm hd＝14475.6mm

由计算压力与液柱高度关系式：pci?p?H???g?10?9

pcia?p?ha???g?10?9?0.8MPa

pcib?p?hb???g?10?9?0.831MPa pcic?p?hc???g?10?9?0.862MPa

pcid?p?hd???g?10?9?0.882MPa

将计算结果绘制成表格汇总（见表3-1）。

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表3-1液位高度与对应计算压力 计算点 上极带板 赤道中心板 赤道板 下极带板

各带球心角?/(°) 105 75 105 各带物料高度/mm 0 5475.6 10973.6 14475.6 计算压力pci/Mpa 0.8 0.831 0.862 0.882

图3-1 物料液位高度示意图

3.2.2球壳厚度球罐质量的计算

考虑到球罐的制造的经济性，本次设计中球壳将采用采用16MnR，设计温度下许用压力为????174MPa；取焊缝系数：??1.0，腐蚀余量C2?2mm，钢板厚度负偏差C1?0mm，故厚度附加量C?C1?C2?2mm。

设计温度下，球壳的计算厚度以下公式进行计算：?=tpciDi4?????pcit

?a=?b=pciaDi4?????pciapcibDi4?????pcibtt?20.71mm

?21.52mm

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