鍋爐鍋筒設(shè)計(jì)說明書

1、鍋爐汽包設(shè)計(jì)說明書由于Pe=2.8MPa可知Pe<3.8MPa,是低壓鍋爐。低壓鍋爐可以用20R即是Q345R鋼，是鋼板中的一大類容器板，具有特殊的成分與性能，主要用于做壓力容器使用，針對用途，溫度，耐腐的不同，所應(yīng)該選用的容器板材質(zhì)，也不盡相同特點(diǎn)：Q345R鋼是屈服強(qiáng)度小為340MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強(qiáng)度鋼板Q345(16Mn)鋼，除抗拉強(qiáng)度、延伸率要求比Q345(16Mn)鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。Q345R鋼中可添加犯，銳，鈦元素，其含量應(yīng)填寫在質(zhì)量證明書中，

2、上述3個(gè)元素含量總和應(yīng)分別不大于0.050%、0.10%、0.12%。綜上所述，對于該課程設(shè)計(jì)選擇Q345R的剛擦既滿足使用條件由國標(biāo)GB713-1997中可知公稱厚度范圍是6-150,寬度范圍是650-3800.20R鋼的化學(xué)成分、力學(xué)性能和冷彎性能、高溫屈服強(qiáng)度、需用應(yīng)力如下表：1有上述數(shù)據(jù)可知選材滿足設(shè)計(jì)使用條件鍋爐個(gè)給想尺寸及其計(jì)算如下表：名稱符號單位計(jì)算公式或來源計(jì)算值取用值設(shè)計(jì)規(guī)額定蒸發(fā)量Zt/h給定30范額定工作壓力peMPa給定2.8公稱直徑口mm給定1200計(jì)算額定壓力peMPa給定=2.82.82.8壓力APaMPAPa=0.05Pe0.140.14APZMP0(規(guī)定)00

3、APazMPaAPaz=0.01H=0.01X0.6=0.006(Pe+AB+APz)X0.03=0.0882,取APaz=0<則00工作壓力PgMPPg=Pe+APe+APaz2.82.8計(jì)算壓力PMPP=R+APa2.942.94絕對壓力PaMPaP+0.13.043.04臨界飽和溫度Tb.°C233233計(jì)算壁溫Tb°C由Tb=Tbh(Tbh)250250鍋筒壁基本許用應(yīng)力jMPa由焊接設(shè)計(jì)簡明手冊P145取20R剛2636時(shí)T=250°去的許用壓力小=104101101厚及長許用應(yīng)力5MPa(T=Y*(TJ由表4受壓兀件許用壓力修正系數(shù)，取鍋筒不受熱

4、是Y=1101101度減弱系數(shù)里min參考焊縫和孔橋的最小減弱系數(shù)取0.70.7理論壁厚SmmS=24.7324.73附加壁厚CmmC=C+C2+C3=0+0+3=333取用壁厚SmmS=S+C=24.73+3=27.7327.7328后效壁厚SymmSy=S-C=28-3=252525鍋筒長度LML=3.5Dn=3.5*1.2=4.24.24.2封頭壁厚形狀系數(shù)Y2+()211封頭減弱系數(shù)0表7中選擇有孔，無拼接焊縫少=1-d/Dn由后面人孔選擇時(shí)得d=()400mmDn=1200計(jì)算的少=0.6670.6670.65理論壁厚SmmS=26.6726.67附加壁厚CmmC=C+Q=0+0=0

5、00取用壁厚SmmS=S-C=26.67-0=26.6726.6728后效壁厚SymmSy=S-C=28-0=282828-H-*外八、汽管計(jì)算壁溫Tb°CTb=Tbh+10=233+10=243243250基本許用應(yīng)力jMPa由資料3焊接簡明手冊P145表4-35取20R剛616厚時(shí)T=250°C時(shí)(rJ=104110110許用應(yīng)力5MPa(T=Y*(TJ由表4受壓兀件許用壓力修正系數(shù)，取鍋筒不受熱是Y=1110110內(nèi)徑dzmmdz=2z=30t/h=8.33m/s取3v=40m/s由資料2的p=14kg/m137.65140減弱系數(shù)甲minTmin=少h1X少h2由表

6、6取有病弧打底的單面焊接有坡口對接焊縫少h1=0.9,單面對接焊縫帶金屬板墊板巾h2=0.850.810.81壁厚1smmSz=2.514預(yù)留長度Lmm由書P54取L=3dz414450水冷規(guī)格mm低壓。51X2.5(給定)()51X壁2.5數(shù)量根蒸汽管截面積為水冷壁截面積的35%6i右19.8820預(yù)留長度LmmL=3X51=155155200給水管計(jì)算壁溫Tb°CTb=Tbh+10=233+10=243243250許用應(yīng)力5MPa由資料3焊接簡明手冊P145表4-35取20R616厚時(shí)T=250°C是(rJ=110110110流速Vm/sY=0.52取Y=111pkg/

7、m3取水的密度1.0X1031.0X103內(nèi)徑dgmmdz=2數(shù)據(jù)的選取同dz73.8475減弱系數(shù)里minWmin=WhlX少h2由表6取有負(fù):弧打底的單面焊接有坡口對接焊縫少h1=0.9,單面對接焊縫帶金屬板墊板巾h2=0.850.810.81壁厚1°CSg=1.653預(yù)留長度LmmL=3dg=3X75=225225250數(shù)量n根由書p54設(shè)計(jì)給水管為36個(gè)取n=444下降管計(jì)算壁溫Tb°C由Tb=Tbh(Tbh>250)250250許用應(yīng)力5MPa由資料3焊接簡明手冊P145表4-35取20R剛616厚時(shí)T=250°C是(rJ=110110110數(shù)量n

8、根取下降管為4跟4內(nèi)徑dxmm下降管的總截面=水冷壁管的總截面116.68120減弱系數(shù)里minWmin=Wh1X少h2由表6取有僦弧打底的單面焊接有坡口對接焊縫少h1=0.9,單面對接焊縫帶金屬板墊板少h2=0.850.810.81壁厚1S<mmSg=4.425預(yù)留長度LMm70L=3dx=3X235=705705750人孔公稱直徑DMm根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)及人孔條件選擇D=400400400法蘭法蘭外圈直徑D2Mm根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)選擇D2=500500500連接凸面部分直徑D3Mm由法蘭標(biāo)準(zhǔn)選擇D3=347347347法蘭厚度d1mm有標(biāo)準(zhǔn)選擇d1=25+507575頭孔法蘭公稱直徑DMm根據(jù)法

9、蘭標(biāo)準(zhǔn)及人孔條件選擇D=300300300法蘭外圈直徑D2Mm根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)選擇D2=400400400連接凸面部分直徑QMm由法蘭標(biāo)準(zhǔn)選擇D3=224224224法蘭厚度d1mm有標(biāo)準(zhǔn)選擇d1=37.5+4077.577.5有附錄1及書P58可知選擇橢圓形封頭時(shí)D0=根據(jù)封頭直邊高度：h=25mmS08mmh=40mm10mm<S<18mmh=50mmS>20mm所以選擇D內(nèi)為1200mm,則h內(nèi)為300mm,h=50mm,封頭的展開尺寸為D0=1564mm,又由國標(biāo)GB713-1997可知道有滿足封頭尺寸的鋼材，所以封頭可用一塊鋼板沖壓成型。其中筒體封頭各項(xiàng)校核數(shù)據(jù)如下表鍋

10、筒凸形封頭強(qiáng)度校核計(jì)算PMPP=P+APa2.94PaMPaP+0.13.04T6°C233Tb°C由Tb=Tbh(Tbh)2505JMPa由焊接設(shè)計(jì)簡明手冊P145取20R剛2636時(shí)T=250°去的許用壓力(tj=101101刀由表4受壓元件許用壓力修正系數(shù)，取鍋筒不受熱是Y=1bMPab=Y*(TJY=1101mm()=400mm4000表7中選擇有孔，無拼接焊縫w=1-d/Dn由后面人孔選擇時(shí)得d=()400mmDn=1200計(jì)算的=0.6670.667Y2+()21SmmS=S-C=26.67-0=26.6728CmmC=C+C2=0+0=00SymmS

11、y=S-C=28-0=2828SmmSi=26.67PMPaP=3.163.16其中鍋筒筒體允許的最小減弱系數(shù)等于封頭最高允許工作壓力P=3.16,最高允許壓力P=3.16,<Pa=3.04,所以凸形封頭的壓力強(qiáng)度合格。鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)為巾=0.619,所以鍋筒減弱系數(shù)巾=0.7>也產(chǎn)0.619,所以滿足條件減弱系數(shù)合格。管子的最高允許工作壓力P二,所以蒸汽管的最高允許工作壓力P蒸=39.312MPa>>工彳壓力P=3.04,所以蒸汽管符合工作條件。同理可得水冷壁和下降管的最大允許工作壓力均大于實(shí)際工作壓力，也符合工作條件。人孔和頭孔尺寸設(shè)計(jì)及校核：(1)、鍋爐

12、受壓元件上，橢圓人孔不得小于280X380,由資料4查得法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸有(|)400,則取對應(yīng)大小小400mm的圓孔為人孔；(2)、鍋爐受壓元件上，手孔短軸不得小于80mm,由資料4查得法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸有小100,則取小100mm的手孔；(3)、鍋爐受壓元件上，橢圓形頭孔，尺寸不得小于220X320,由資料4查得法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸有(|)350,則取小350的頭孔；(4)、開小400mm的人孔時(shí)，=2.35<0.35,人孔邊緣到封頭邊緣的距離最大可為：(1200-400)/2=450，要求最小距離為0.1S=148mm所以滿足條件；(5)、小400mm的人孔使用條件：=0.25>0.2,所以封

13、頭不能太偏，最好在正中間，避免大的彎曲應(yīng)力；=0.02<0.1,不能太厚，滿足條件，避免內(nèi)外溫度應(yīng)力；=0.333<0.6,開孔直徑不能太大，滿足條件，保證街頭的強(qiáng)度；(6)、小100mm的頭孔使用條件：=0.25>0.2,所以封頭不能太偏，最好在正中間，避免大的彎曲應(yīng)力；=0.02<0.1,不能太厚，滿足條件，避免內(nèi)外溫度應(yīng)力；=0.25<0.6,開孔直徑不能太大，滿足條件，保證街頭的強(qiáng)度.；(7)、凸形封頭的計(jì)算壓力2.94MPa<最高工作壓力P=3.16,即P<P,封頭強(qiáng)度滿足條件合格；(8)、筒體筒體允許最小減弱系數(shù)巾=0.64,封頭減弱系數(shù)巾

14、=0.667>0.64滿足條件合格；綜上所述小400mm的人孔，小100mm的頭孔均滿足使用條件。筒體的展開圖如下圖：鍋筒下降管在鍋筒6點(diǎn)鐘下方，給水管和水冷壁分別在通體3點(diǎn)和11點(diǎn)半方向,蒸汽管在筒體12點(diǎn)鐘方向。其中水冷壁管與水平夾角是30。，且向6點(diǎn)鐘方向偏。水冷壁管沿水平縱向均勻分布20根管。給水管沿水平縱向均勻分布4根管。水冷壁相鄰兩孔的截距t=4200/(20+1)=200mm,水冷壁t0=dp+2=51+2=401>t=200mm,所以水冷壁等直徑縱向相鄰兩孔的孔橋減弱系數(shù)按下式計(jì)算：巾=(s-dD/s=(200-51)/200=0.745。給水管相鄰兩孔的截距t=4

15、200/(4+1)=840mm,給水管t0=dp+2=75+2=75+350=425<t=840,所以無需減弱系數(shù)；同理下降管和蒸汽管的兩孔截距明顯大于t0,所以都沒有孔橋減弱系數(shù)?？v向的蒸汽管和水冷管或給水管兩類孔之間的最小截距分別為：ti=906,t2=1073.1水冷壁的toi=dp+2=(140+51)/2+350=445.5mm<t=906mm,給水管的t02=dp+2=(140+75)/2+350=457.5mm<t=1073.1mm,所以均沒有孔橋減弱系數(shù)。同理下降管和蒸汽管和水冷管的之間也沒有孔橋減弱系數(shù)。鍋筒筒體水壓試驗(yàn)最高允許壓力不許超過下列規(guī)定值：Psw

16、=0.45巾sw°s其中B=1+=1.04(Ts=340MPa巾sw中焊縫的減弱系數(shù)為Wmin=3h1X巾h2由表6取巾h1=0.9,3h2=0.9所以Wmin=0.81,孔橋減弱系數(shù)巾=0.81,所以巾sw選取兩者中最小值巾sw=W=0.745,所以計(jì)算得Psw=8.725MPa>Pa=3.04MPa滿足使用條件，合格。鍋筒封頭水壓試驗(yàn)最高許用壓力不許超過下列規(guī)定值：Psw=0.9巾sw(rs其中0=1+=1.04常溫下(rs=340MPa同筒體水壓試驗(yàn)選取孔橋減弱系數(shù)巾=0.745,焊縫的最小減弱系數(shù)Wmin=0.81,所以巾sw選取兩者中最小值巾sw=W=0.745,計(jì)算

17、得Psw=9.2MPa>Pa=3.04MPa,滿足使用條件，合格。筒體最大加強(qiáng)孔徑計(jì)算的過程表格如下表:P=R+APa2.94°C由上的資料1查的數(shù)據(jù)Tbh=233233Tb°C由Tb=Tbh(Tbh>250)250bJMPa由焊接設(shè)計(jì)簡明手冊P145取20R鋼2636時(shí)T=250°去的許用壓力(TJ=101101刀Y=1bMPab=刀*bJY=1101SmmSi=26.67CmmC=C+C2+C3=0+0+3=33SymmSy=S-C=28-3=2525Dnmm給定1200Wmin=0.633由于D0=8.1,其中=0.633,所以Do=8.1=18

18、7.13mm。又由書P61的公式最大加強(qiáng)孔徑使用條件：DnSyW130X103,d<200mm；如果DnSy>130X103或d>200mm,則取DnSy=130X103,d=200mm,所以由以上計(jì)算可得D0=187.13<d,即取D0=187.13。蒸汽管的直徑：（|）=140+2X4=148<187.13,所以滿足條件無需加強(qiáng)；水冷管的直徑：小=51+2X2.5=56<187.13,所以滿足條件無需加強(qiáng)；給水管的直徑：（|）=75+2X3=81<187.131,所以滿足條件無需加強(qiáng)；下降管的直徑：小=120+2X5=130<187.13,滿足條件，無需要加強(qiáng)；綜上所述，所有的管均不需要加強(qiáng)。由書P60可知