二氧化碳儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)要求
來源:未知 發(fā)布時(shí)間:2018-04-12 10:30
核心設(shè)備液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐，由于受井下空間及礦車自身大小的限制，儲(chǔ)罐有效容積宜在2立方米，由此計(jì)算出該儲(chǔ)罐的罐體直徑應(yīng)為1.2米，簡體長度1.5米，兩邊橢圓封頭，臥式結(jié)構(gòu)。由于該裝置由二氧化碳運(yùn)輸槽車直接充裝，故該儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力及溫度均按照現(xiàn)行的二氧化碳槽車的要求設(shè)計(jì)。
目前我國生產(chǎn)的二氧化碳槽車的設(shè)計(jì)溫度一般為一4O攝氏度，設(shè)計(jì)壓力為2.73MPa。按照此設(shè)計(jì)條件，該儲(chǔ)罐已達(dá)到《固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》中的Ⅱ類容器條件，由于該儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)的特殊陛，無法在如此小的儲(chǔ)罐上開設(shè)檢查孔，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到必須將該儲(chǔ)罐的焊接接頭系數(shù)取為1.0.所有A、B類焊縫均必須進(jìn)行10x射線檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合JB／T4730中Ⅱ級(jí)要求。考慮到該設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度已經(jīng)達(dá)到了一4嚎氏度，普通的壓力容器用鋼板已無法滿足其要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際情況，選用16MnDRt——板進(jìn)行，該鋼板的使用溫度下限值為一40攝氏度，符合該設(shè)備的要求。由此，該設(shè)備的主要設(shè)計(jì)參數(shù)及材質(zhì)均已確定完畢。
二氧化碳對(duì)16gnD——質(zhì)的腐蝕較為輕微，但考慮到該設(shè)備以后使用過程中內(nèi)部不可檢測(cè)性，為了提高其安全性，故取2rrm腐蝕余量。因此該設(shè)備的設(shè)計(jì)厚度為9.12+2=11.12mm：：——設(shè)計(jì)厚度的基礎(chǔ)上加上材料厚度負(fù)偏差后向上圓整至材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度12ram，即為名義厚度。經(jīng)過以上步驟，該設(shè)備的主體設(shè)計(jì)已完成，由于液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐的工作溫度一般都在一4曠_一20攝氏度左右，該設(shè)備尤其要考慮應(yīng)力集中對(duì)低溫脆斷的影響。鋼材隨著使用溫度的降低，會(huì)由延性狀態(tài)向胎陛狀態(tài)轉(zhuǎn)變，降低了抗沖擊性能。結(jié)構(gòu)不連續(xù)引起應(yīng)力集中，很可能成為脆斷的起源。對(duì)于接近韌一旦鬯性轉(zhuǎn)變溫度的鋼材，僅由于殘余應(yīng)力就可能發(fā)生脆性破壞。
為減少結(jié)構(gòu)不連續(xù)導(dǎo)致的局部高應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)具有足夠的柔性，應(yīng)通過設(shè)計(jì)要求達(dá)要求：
結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，減少約束
避免產(chǎn)生過大的溫度梯度
應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)形狀的突然變化，以減少局部高應(yīng)力，接管端應(yīng)打磨成圓角，呈圓滑過渡，容器的制作或支腿須設(shè)置墊板，不得直接焊在殼體上根據(jù)以上原則，儲(chǔ)罐的最終裝配圖如圖所示，設(shè)計(jì)及工藝要求均綜合考慮了上述情況，對(duì)于可能產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，通過最終焊后熱處理進(jìn)行消除最后應(yīng)考慮儲(chǔ)罐的保冷措施，液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐保冷的目的在于阻止周圍水汽向絕熱體滲透，防止儲(chǔ)罐外層結(jié)露甚至產(chǎn)生冰層。
按照此要求，參考目前國內(nèi)吖常用的幾種保溫層材料綜合分析后選用聚氨酯發(fā)泡材料作為保溫材料。該材料以為主要成分，加上其它輔料組合而成，發(fā)泡聚氨酯組合料具有優(yōu)異的理化性能和便捷的施工工藝性能，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.Ol6-0.030W／（in·k），在已知的保溫材料中，導(dǎo)熱系數(shù)是最低的，尤其是發(fā)泡組合料是一種天然的膠粘材料魔能形成連續(xù)的保溫層，保證了保溫層與儲(chǔ)罐的粘結(jié)強(qiáng)度高，無需任何膠粘劑和錨固。
通過以上設(shè)計(jì)，一臺(tái)二氧化碳液體儲(chǔ)在礦用平板車上，搭建外部保護(hù)架及防護(hù)在井下自由移動(dòng)達(dá)到防滅火的目的。
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二氧化碳低溫儲(chǔ)罐的基本參數(shù)
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