旋风除尘过滤器设计方案

旋风除尘过滤器设计方案

用户：特瑞斯信力（常州）燃气设备有限公司

型号： XCF32B-37-7 任务书编号： SR10008 工作令： SWA10244 图号： SW03-009-00

编制：日期：

1、设计原则

本设计中旋风除尘过滤器属于中压容器，设计以国家标准GB1500《钢制压力容器》为依据，严格按照政府部门对压力容器安全监督的法规TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定进行设计、制造、检验。以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。

2、设计步骤

其设计的主要步骤如下：

①根据介质特性，选择合适的壳体材料、接管、法兰等部件材料；

②设计参数的确定；

③根据用户提供的设计条件及参数，根据GB150公式，预设壳体壁厚；

④从连接的密封性、强度等出发，按标准选用法兰、垫片及紧固件；

⑤使用化工设备中心站开发的正版软件，SW6校核设备强度，确定壳体厚度及接管壁厚；

⑥焊接接头型式的选择；

⑦设备型式的选择及内件结构；

⑧根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图及零件图。

3、材料的选择

①筒体与封头的材料选择：

天然气最主要的成分是甲烷，经过处理的天然气具有无腐蚀性，因此可选用一般的钢材。由操作条件可知，该容器属于中压、常温范畴。在常温下材料的组织性和力学性能没有明显的变化。综合了材料的机械性能、焊接性能、腐蚀情况、强度条件、钢板的耗材量与质量以及价格的要求，筒体和封头的材料选择钢号为Q345R的钢板，使用状态为热轧（设计温度为-20～475℃，钢板标准GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板）。

②接管的材料选择：

根据GB150《钢制压力容器》引用标准以及接管要求焊接性能较好且塑性好的要求，故选择20号GB8163《输送流体用无缝钢管》作各型号接管。因设备设

计压力较高，涉及到开孔补强问题，在后面的强度计算过程中，选择16MnII 锻件作为接管材料。 ③法兰的材料选择：

法兰选用HG/T20615-2009钢制管法兰，材质：16MnII ，符合JB/T4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件标准。 ④其他附件用材原则：

与受压件相焊的的垫板，选用与壳体一致的材料：Q345R GB713-2008； 其余非受压件，选用Q235-B GB3274 《碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和钢带》；

4、设计参数的确定

根据用户提供的容器运行条件，确定该设备的设计参数如下： 工作压力：3.2~3.8MPa ； 工作温度：-15~+50℃； 设计压力：5.0MPa ； 设计温度：-15/+60℃； 最大允许工作压力：5.0MPa ； 腐蚀裕量：2.0mm ； 水压试验压力：7.0MPa ； 气密试验压力：5.0MPa ；

焊接接头系数：1.0；

5、筒体与封头壁厚的选择

①筒体壁厚的计算：

根据GB150公式（5-1），计算筒体壁厚：

[]c

t

c p DN

p -⨯=

ϕσδ2 （5-1） δ—设计厚度（mm ）； C 2—腐蚀裕量（mm ）； P c —筒体的设计压力（MPa ）； DN —筒体的公称直径（mm ）；

Φ—焊接接头系数；

[σ]t —钢板在设计温度下的许用应力（MPa ）。 则[]c t

c p DN p -⨯=

ϕσδ2=73.100

.50.11892800

0.5=-⨯⨯⨯mm 将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的标准规格厚度，即筒体的名义厚度：

δn =δ+C 1 +C 2

即δn =δ+C 1+C 2=10.73+0.3+2=13.03mm 。圆整后取δn =14mm 厚的Q345R 钢板制作筒体。

②椭圆封头壁厚的计算：

由于椭圆封头厚度的计算公式和筒体厚度的计算公式几乎一样，说明圆筒体采用标准椭圆封头，其封头厚度近似等于筒体厚度，这样筒体和封头可采用同样厚度的钢板来制造。故采用标准椭圆封头。

封头的设计厚度为：

[]c

t

5.02P DN

P c -•=

φσδ （2-4） 即[]c t

5.02P DN

P c -•=

φσδ=0

.55.00.118928005⨯-⨯⨯⨯=10.65mm 考虑钢板厚度负偏差，需圆整，封头的名义厚度仍利用公式于是： δn =δ+C 1+C 2=10.65+0.3+2=12.95mm ， 考虑椭圆封头制造中的12%δn 冲压减薄量： 12.95X1.12=14.5mm

圆整后取δn =16mm 厚的Q345RGB713钢板制作封头。

因此，为方便控制椭圆封头与筒体的对接错变量，选择δn =16mm 的Q345R 钢板作为壳体的厚度。

6、法兰、垫片及紧固件的选择

法兰选用的标准：HG/T20615-2009 钢制管法兰（CLASS 系列）；

垫片选用的标准：HG/T20631-2009 钢制管法兰用缠绕垫片（CLASS 系列）； 紧固件选用的标准：HG/T20634-2009 钢制管法兰用紧固件（CLASS 系列）；

7、SW6软件校核设备强度，确定壳体壁厚及接管壁厚

内筒体内压计算

计算单位

江苏盛伟过滤设备有限公司

计算条件

筒体简图

计算压力 P c 5.00

MPa 设计温度 t 60.00 ︒ C

内径 D i 800.00

mm 材料

Q345R ( 板材 )

试验温度许用应力 [σ] 189.00

MPa 设计温度许用应力 [σ]t 189.00

MPa 试验温度下屈服点 σs 345.00

MPa 钢板负偏差 C 1 0.30

mm 腐蚀裕量 C 2 2.00

mm 焊接接头系数 φ

1.00

厚度及重量计算 计算厚度 δ = P D P c i

t c

2[]σφ- = 10.72

mm

有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 13.70 mm 名义厚度 δn = 16.00 mm 重量 772.73

Kg

压力试验时应力校核

压力试验类型 液压试验

试验压力值 P T = 1.25P

[][]σσt

= 7.5000 (或由用户输入)

MPa

压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 310.50 MPa

试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 222.73 MPa

校核条件 σT ≤ [σ]T

校核结果

合格

压力及应力计算

最大允许工作压力 [P w ]= 2δσφδe t i e []()

D += 6.36426

MPa 设计温度下计算应力 σt =

P D c i e e

()

+δδ2= 148.49 MPa [σ]t φ 189.00

MPa

校核条件 [σ]t φ ≥σt

结论

合格