压力容器设计与成本探讨

?必威动态 ????|???? ?2019-07-30 12:20


  压力容器是特种设备之一,其设计和制造实行国家强制许可制度,其安全可靠性和经济合理性是设计人员、制造厂以及用户都关心的问题,既要做到设备安全可靠、质量上乘,又要科学合理经济实用,使生产制造成本不断降低。储气罐专门用来储存气体的设备,同时起稳定系统压力的作用,根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐,低压储气罐,常压储气罐。压力容器能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛,它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用。现就设计方面进行分析叙述,就一些问题和有关技术人员探讨、交流,有不足之处请指正。
  设计参数的确定及总体结构的确定设计参数包括设计压力、设计温度,还包括换热面积、容积等内容,其总体结构关系到容器的直径、高度等内容。
  1.1设计压力:设计压力指设定的容器顶部最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于工作压力。不锈钢储罐有较强的耐腐性,它不受外界空气及水中余氯腐蚀。每个球罐出厂前均经受超强的压力测试和检验,在常压下使用寿命可达100 年以上。在确定设计压力时没有必要定得过高,如果设计压力过高,势必就会使容器的壳体及受压元件的壁厚增大,甚至提高材料的使用档次,这些都将提高容器的成本。这就要求工艺人员或用户提供准确可靠的工作压力参数,这样才能根据工作压力确定出合理的设计压力。下表是直径150mm,高1mm的氢气缓冲击腈在不同设计压力下壳体的有关参数的比较。
  工作压力设计压力计算厚度名义厚度重量这就要求设计人员对工艺也应该有一定的熟悉程度,便于与工艺人员交流,确定出合理的设计参数(parameter)。
  1.2设计温度(temperature):设计温度指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度,设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度选取过高,就必须选用耐热性能较好的材料;如果设计温度选取过低,就要用低温材料;而且随着温度的提高,同一种材料的许用应力值将会降低,相应壳体的厚度就会增厚;这样就会使设备成本提高,对材料的力学性能要求和水压试验要求也变得苛刻。因此,设计温度也必须根据容器的实际工作温度确定。
  就液氯蒸发器而言,设备内的液氯靠夹套内的热水加热而气化。在确定夹套的设计温度(temperature)时,应该了解氯气的性质,下表是氯气在不同温度下对应的蒸气压。
  温度蒸气压温度蒸气压由此可见,夹套温度过高,设备内的压力也相应提高,在满足工艺的条件下,根据容规》的规定,液氯蒸发器设计参数,选择如下:序号名称设备内夹套内操作压力设计压力操作温度设计温度介质液氯热水介质的特性及腐蚀裕度:介质的特性包括具体的化学成分及腐蚀性、所处的状态、毒性程度、易燃易爆性等。对于一般的奥氏体不锈钢,如介质中含有一定的氯离子,就会引起应力腐蚀破裂。氯气属于极度危害介质,对盛装氯气的容器,都提出了特殊要求
  ①使用16MnR制造,
  ②必须对壳体用钢板逐张进行超声波探伤检测(检查并测试),达到JB4730-94的级,
  ③
  A、B类焊接接头进行100%X射线探伤检测,进行整体热处理,*进行气密性试验,
  ⑥对原材料进行复验。
  另一种介质是氯乙烯,属易燃易爆气体,按HG20660- 2000压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》,属中度危害介质,对其密封性要求时按高度危害介质对待,故对充装氯乙烯的容器的设计中取消了整体热处理要求,而对其法兰要求采用WN或SO结构,这样即降低了成本又满足了要求。
  容器的总体最佳结构尺寸:在进行容器设计时,首先需确定容器的直径、高度或长度等主体结构尺寸,这需要根据容器的处理能力来确定。例如在空间位置许可的情况下,相同的容积,其直径不同,则长度也会不同,根据不同的组合,确定一个材料(Material)消耗最小的最佳方案。
  2合理的选材正确合理的选材有助于降低成本,甚至制造周期也会降低。
  2.1―般的低压工况条件且温度不太高的场合就选用Q235-B,如氧气阻火器、氧气缓冲罐、氧气喷淋塔等,就没有必要选择16MnR,当然,当压力较高时,就应比较利用Q235-B与16MnR时的厚度与重量的区别,若用16MnR较经济(jīng jì)时就不应选择Q235-B.对于低温环境,可选用16MnR,如有些设备工作在60―-10*C就选用16MnR. 2.2对设备法兰和管板而言,如果所需数量不多,应选用锻件材料,可避免因量少而不易购买的缺陷,如果需要的板材较多,容易购得,则选用板材加工,这样会降低成本。
  对使用不锈钢材料的容器,如果其厚度较厚,如沉析槽、VCM贮槽、单体计量槽等,应考虑使用不锈钢复合钢板制造,整体上会降低成本。
  对氯气介质而言就必须选择16MnR.对于氯乙烯装置中的尾气冷凝器,经过分析对原有设备进行了改进,将换热管由动势,Id为蓄电池放电电流,r,为蓄电池内阻。当以稳定(说明:稳固安定;没有变动)的电流连续放电时,蓄电池端电压的变化如所示。I 1.2.3蓄电池的自放电:充好电的蓄电池,即使搁置不用,经过一段时间,其储存的电量也会自动减少。其原因是内部存在自放电现象,无益地消耗(consume)电能。产生自放电的原因是电解液中有杂质存在。蓄电池的自放电与温度有关,温度越高,自放电越大。
  2蓄电池容量的确定蓄电池容量按系统(system)供电不足的几天存储设计,即蓄电池容量Cb由蓄电池备用天数n和负载年平均曰用电量Ql确定备用天数按当地最长无有效风光资源天数确定。若备用天数取值过大,徒然增加供电成本;取值过小,在系统供电不足期,蓄电池就可能达到放电深度极限,防过放装置动作,停止向负载供电,影响(influence)系统供电的可靠性,同时在系统发电量盈余期,由于蓄电池容量有限,造成系统发出的许多电能被白白浪费。由于目前蓄电池的价格比较昂贵,对过充过放又比较敏感,且有自放电现象,加之蓄电池工作在一种非理想的充放电条件下造成的较短的使用寿命,使得蓄电池对系统供电的经济性和可靠性影响很大,提高系统的经济性和可靠性就是在保证系统全年均衡供电的前提下,尽可能减少蓄电池的用量。