大型塔设备设计.pdf

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1、第53卷第6期化工设备与管道Vol.53No.62016年12月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGDec.2016·单元设备·大型塔设备设计冯少华，蒋小文（中国寰球工程公司，北京100012）摘要：介绍了大型塔设备的特点以及设计要点。以某项目C3分离塔为例，对该类塔设备在设计过程中应考虑的问题进行了比较详细的介绍，例如制造、检验、运输、安装等方面的因素，以期为广大工程技术人员进行此类塔器的设计提供有益参考。关键词：大型塔器；设计；制造；分段制造；分片制造中图分类号：TQ053.5；TH122文献标识码：A文章编号：1009-32

2、81（2016）06-0033-000我国是产煤大国，大部分煤并没有得到充分有工艺条件输入效的利用而烧掉。随着国家科技的进步以及煤的成本材料选择结构确定比石油成本相对要低，新型煤化工技术如煤制甲醇、设备设计阶段煤制烯烃、煤制油以及煤制乙二醇等取得了重大突施工图强度计算破。近几年来，大型石油化工、煤化工企业得到了长足的发展，装置建设规模不断扩大，例如千万吨级炼设备制造设备检验油，百万吨级乙烯以及百万吨级煤制油项目，并且还管线仪表安装有向更大规模发展的趋势。某MTP装置的C3分离设备安装设备运输塔就是在这种大环境中诞生的，据称为当时亚洲第一图1

3、塔器建造流程大塔。虽然这两年全球经济放缓，化工行业进入周期Fig.1ConstructionProcedureofColumns性低谷，在建和拟建工程萎缩，但改变不了化工设备向高参数化、大型化以及复杂化发展的趋势。随着经2大型塔的特点济复苏、行业回暖，大型塔设备的建造将越来越多，因此掌握大型塔器的设计要领对于广大工程技术人什么样的塔器算是大型塔，目前没有标准和文员尤为重要。献进行明确界定，这里笔者根据经验总结如下：（1）直径大，高度高，如直径6m以上且总高1塔器的建造流程60m以上的塔器；塔设备的主要建造流程与其他化工设备类似，（2）高径比

4、大，如高径比超过30的塔器。可用如图1所示的流程表示。本文仅对第一种情况的大型塔器进行介绍。与在塔的建造流程中，材料选择、结构确定、强中小型塔相比，大型塔一般有如下特点：度计算（包括刚度、稳定性等计算）、施工图设计为（1）结构上的特点主要设计阶段，但设备专业设计者的工作却涵盖了整大型塔整体结构与中小型塔一样，一般由地脚个建造过程。设备的制造、检验、运输、安装均为设螺栓座、裙座、封头、筒体、内件、塔顶吊柱、人孔、计者设计时所必须考虑的因素，否则纸上谈兵，设计接管等组成。但局部结构往往会有所不同，详细如下：图可能无法转化为实体。收稿日期：201

5、6-07-28作者简介：冯少华（1982—），男，工程师。从事压力容器设计工作。·34·化工设备与管道第53卷第6期①裙座和下封头的厚度差一般较大，可采用中③承重大管架支撑在塔体上时，应校核支架预径对齐方式以尽可能减少连接处的附加弯矩；大直径焊件对设备壳体产生的局部应力。会带来封头的拼缝增多，裙座在下封头的焊缝处开U④塔器卧式液压试验压力较低时，由于设备直形缺口会对连接处焊缝的强度削弱较大，必要时可采径较大，直径方向的液柱静压力不容忽视，卧式液压用不开缺口的连续焊。试验工况校核时需加上该部分静压头。②封头的型式（椭圆还是半球形）选择需要综⑤

6、对大直径虾米弯头，需要按HG/T20582—合考虑设计压力、封头材料、成形方式、成形能力、2011进行校核计算，超出标准范围时还需按JB[4]形状要求、裙座高度等多个因素。当裙座高度低，或4732进行应力分析。封头的拼接形状要求高，或封头材料拼缝易产生裂纹（3）制造及运输上的特点时宜选椭圆形封头。当设计压力高，或加工能力有限大型塔都是尺寸超限设备，无法在制造厂整体只能先成形后拼接，或考虑经济性以降低封头壁厚时制造并运输到用户现场。一般分片或分段运输到现场宜选用半球形封头。组焊。详细的技术要求可参见TCED41002—201《2化③当操作温度

7、较高（如300℃以上）时，大直工设备图样技术要求》附录C和SH/T3524—2009《石径的封头径向热膨胀会对裙座未保温部分产生很大油化工静设备现场组焊技术规程》。的附加热应力，这些热应力与裙座承受设备重力和弯①分片运输的设备矩产生的应力叠加可能对裙座产生破坏。该处热应力所谓分片运输是指设备直径超限，无法分成筒[1]的计算可参考文献的解析法进行或在有条件的情节运输，只能将其分得更细，按排版图将每个筒节况下采用应力分析方法进行评定。若常规的裙座结构分成多个成形瓣片运输。这类塔器的制造程序大致无法满足要求，必要时可以采用短裙座混凝土框架支如图2

8、。撑型式，对整个裙座部分保温。这样能有效保证裙座排版图板片下料成形开坡口尺寸检查及地脚螺栓座与封头同时膨胀。地脚螺栓孔的开设要考虑裙座的径向膨胀量。开孔现场组焊板片运输制造厂预组