石油化工装置工业圆筒炉钢结构设计.pdf

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1、!!!!：童篁!!塑!望篁!!!塑!堑亘壅垫：：壅篁皇壑墅堡堇石油化工装置工业圆筒炉钢结构设计■秦永乐一山东齐鲁石化工程有限公司土建室，山东淄博255400摘要：本文结合辽宁同益石化OCU装置中DP反应器进料加热炉工程实例．介绍了工业圆筒炉钢结构设计的技术及构造要求，分析了圆筒炉的受力特点及计算模型，对石油化工装置中的圆筒炉构造设计、空间计算、简化计算等进行了较为详细的论述，可为该类圆筒炉的设计提供很好的借鉴。关键词：圆筒炉辐射段对流段天圆地方段斜撑烟囱螺栓连接强度稳定在我公司承接的辽宁同益石化OCU装置中，DP反应器进料加热炉钢结构的设计是与一般的钢结构设

2、计不同的，我公司对类似炉体的钢结构设计也很少，还没有圆筒炉钢结构计算的设计软件，缺少有关类似的设计经验。本炉体由辐射段、对流段、烟囱三部分组成。其中，辐射段直径为4，232米，高度为9．1米，对流段为1．178米x2．846米，高度为4，750米，天圆地方段为1．8米，烟囱直径为1．050米高度为16．94米，该圆筒炉总高度为33．000米。根据《石油化工管式炉钢结构设计规范》(SH／T3070—2005)要求，圆筒炉直径等于或大于4米时，应采用有立柱的筒体结构，立柱的根数应为偶数，相邻两立柱之间的简体外壁弧长宜为1．6～2．7米。本圆筒炉采用6根HW300

3、x300立柱，根据规范要求，在圆筒炉筒体之间设置3根[25a环梁，最大间距为2．694米，小于规范规定的3米。并且简体上、下口环梁设计成2[]32对扣槽钢，简体壁采用6mm厚钢板，以满足规范的要求。对流室采用6根HW250x250的立柱支承于辐射室顶面横梁上，宽度方向采用3根HN250x125的持力斜撑承重，对流段框架立柱之间采用2L140x10剪刀撑，以增强其抗侧移能力，筒体壁采用6ram厚钢板，框架平面内的梁、柱连接均为刚节点。烟囱的下部带有天圆地方段，采用12根HWl50x150加紧斜梁，筒体壁采用8mm厚钢板，组成一个良好的抗侧力体系。天圆地方段与对

4、流段、烟囱均采用螺栓连接。抚顺地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0．109，所属设计地震分组为第一组，基本风压为0．45KN／m2。由于目前还没有计算圆筒炉钢结构的工程设计软件，本丁程设计时，根据圆筒炉的受力特点，将上部的烟囱(天圆地方段也作为烟囱的一部分)作为一个塔体计算，然后根据计算结果，利用底部的内力(竖向力N、弯矩M、剪力V)计算天圆地方段与对流段的螺栓连接，天圆地方段与烟囱的螺栓连接也采用同样的方法。并将烟囱底部的内力作为外加荷载，旌加于钢结构框架的顶部，采用上述的计算简化，建立三维的空间模型，利用SATWE空间软件，对炉体钢结构框架进行

5、空间受力分析。根据传至烟囱底部的内力，其中MT=293KNM，Fl=90KN，V=27KN。按24个M30螺栓计算，在垂直荷载的作用下，计算出各螺栓的竖向荷载Pl～P{6，其中Pa=FT／nl=90／24=3．75KN，P1=MT／12ro(r0为地脚螺栓的半径)=37．86KN，P2=MT／12．42ro=36．60KN，P3=M，／13．86ro=32．78KN，P4=MT／16．97ro=26．77KN，P5=MT／24ra=18．93KN，P6=MT／46．36ro=9．80KN。对应于24个螺栓点的压(拉)力分别为Pa+Pi(KN)及Pa—Pi(K

6、N)，剪力由6根柱子共同分担，作用在每根柱顶的剪力为VI=27／6=4．5KN。对24个M30螺栓进行强度验算，其承压承载力设计值为：Nc6=dXt．fc5=30x20x305=183000N：183．0KN．受剪承载力设计值为：Nv5=n”．7rd2．fv6／4=1．0x3．14x302x190／4=134235N=134．235KN。以上二者取小值，Nv6=134．235KN，而作用于烟囱底部的水平剪力为V=27KN，所以满足抗剪要求。验算螺栓杆轴方向的受拉承载力：Ntb=lq。．1Tde2．fIb／4=3．14x26．732x210／4=117784N

7、=117．8KN>螺栓的最大拉力34．11KN，所以满足抗拉要求。烟囱计算如下。垂直及水平荷载：设备自重55．0(kN)，结构重要性系数1．0，基本风压O．45(kN／m2)，体型系数0．60，考虑风振系数，平台及梯子重20．0kN。烟囱几何尺寸：分段数1段，段高19150ram，外径1070m，壁厚10mm，底座环外径1490(ITlm)，裙座外径1270mm，底座环内径1050mm，裙座壁厚10ram，平台类型独立平台有直梯，平台间距3500ram。几何尺寸：地脚螺栓类型：直钩螺栓，地脚螺栓丝扣长150mm，地脚螺栓直径30mm，地脚螺栓食数24个，螺栓

8、中心圆直径1290mm，地脚螺栓露头长200mm。础