DN1200液氯卸車緩沖罐設(shè)計(jì)【壓力密閉容器】
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文獻(xiàn)綜述
課題題目: DN1200液氯卸車緩沖罐設(shè)計(jì)
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日期: 2013 年 11 月 15 日
前言
液氯卸車緩沖罐,主體部分主要由圓筒、封頭、支腿、容器法蘭、接管等部件組成。由于氯是一種非?;顫姷姆墙饘僭?,有很強(qiáng)的氯化性。設(shè)計(jì)的容器不能有一點(diǎn)泄露隱患,在容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),焊縫的焊接技術(shù)要求,焊縫的探傷檢查,設(shè)計(jì)壓力的選取等,都要在設(shè)計(jì)上給予安全保證。
緩沖罐是化工生產(chǎn)中最常用的容器之一,它起著安全及介質(zhì)分離的作用。氯氣緩沖罐由于是盛裝具有毒性程度為高度危害的氯氣。所以它的設(shè)計(jì)是否正確、合理,更具有特殊的重要意義。
1.氯氣的特性及影響設(shè)計(jì)因數(shù)
通過(guò)周桂杰在《氯氣緩沖罐的設(shè)計(jì)》一文中的介紹,我們了解到氯是一種非常活潑的非金屬元素,有很強(qiáng)的氯化性,氯氣和水反應(yīng)生成生成次氯酸和鹽酸。次氯酸、鹽酸對(duì)鋼最容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,因此直接影響到容器的使用壽命,這就是我們使用普通碳鋼制作液氯鋼瓶,罐車、儲(chǔ)罐、緩沖罐時(shí)要嚴(yán)格控制其含水量的原因。在盛裝氯的容器中,同時(shí)存在著氣態(tài)和液態(tài)的兩相并存。容器內(nèi)部壓力就是氯的飽和蒸汽壓,這就要求在氯氣容器的設(shè)計(jì)壓力上要考慮在操作溫度下氯氣的飽和蒸汽,根據(jù)規(guī)定再確定出設(shè)計(jì)壓力。在設(shè)計(jì)中要充分考慮氯氣毒性的高度危害,設(shè)計(jì)的容器不能有一點(diǎn)泄露隱患。在容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),焊縫的焊接技術(shù)要求,焊縫的探傷檢查,設(shè)計(jì)壓力的選取等,都要在設(shè)計(jì)上給予安全保證。
2.液氯消毒的應(yīng)用
液氯是由氯氣進(jìn)行液化而成的,而氯氣本身具有毒害性,在操作時(shí)要特別注意。另外,從化學(xué)角度看液氯是一種純凈物,而漂白粉則是一種化合物。人體中存留太多氯會(huì)使細(xì)胞癌變,因此,漂白粉與液氯更多用于工業(yè)廢水消毒。 液氯消毒特點(diǎn)是:
(1)處理水量較大時(shí),單位水體的處理費(fèi)用較低;
(2)水體氯消毒后能長(zhǎng)時(shí)間地保持一定數(shù)量的余氯,從而具有持續(xù)消毒能力;
(3)由于加氯法消毒一般要求不少于30 min的接觸時(shí)間,接觸池容積較大,占地面積大;
(4)氯氣是劇毒危險(xiǎn)品,存儲(chǔ)氯氣的鋼瓶屬高壓容器,有潛在威脅,需要按安全規(guī)定建氯庫(kù)和加氯間。并且定期清洗接口、連接管等,確保無(wú)泄漏和堵塞。
3.液氯運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)
液氯是一種危險(xiǎn)化學(xué)品,具有急性毒性、腐蝕性、反應(yīng)性、氧化性和剌激性等特征。在液氯運(yùn)輸過(guò)程中,誘發(fā)危險(xiǎn)事故的因素很多,稍有不慎,極易導(dǎo)致災(zāi)害,造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失及生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞。因此,根據(jù)中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ / T169 - 2004《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定,需要對(duì)其運(yùn)輸過(guò)程中存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)分析和預(yù)測(cè)液氯運(yùn)輸過(guò)程中存在的潛在危險(xiǎn)、有害因素以及可能發(fā)生的突發(fā)性事件或事故引起泄漏所造成的人身安全與環(huán)境影響和損害程度,提出合理可行的防范、應(yīng)急與減緩措施以使液氯運(yùn)輸?shù)氖鹿事?、損失和環(huán)境影響達(dá)到可接受水平。本文從風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、后果計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)管理等幾個(gè)方面對(duì)液氯運(yùn)輸過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。
液氯運(yùn)輸方式一般分為鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸。本文以鐵路運(yùn)輸為例,說(shuō)明其風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別因子。鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備為液氯槽車和鐵路設(shè)施,槽車易發(fā)液氯泄漏部位主要有槽車的各種閥門(安全閥、截止閥、角閥、壓力表閥、充裝閥、入孔蓋的墊片、閥門大壓蓋) 和槽車罐體;鐵路易發(fā)事故的部位有鐵軌、機(jī)車等鐵路運(yùn)輸設(shè)備設(shè)施。當(dāng)液氯槽車和鐵路設(shè)施等出現(xiàn)質(zhì)量缺陷、操作失誤、交通事故、意外事故和自然災(zāi)害等情況時(shí),就可能引起液氯泄漏甚至發(fā)生爆炸事故。運(yùn)輸路線兩側(cè)環(huán)境敏感目標(biāo)如居民、農(nóng)田等為主要的環(huán)境敏感目標(biāo),發(fā)生事故時(shí),將會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。
4. 緩沖罐的結(jié)構(gòu)形式及工作原理特點(diǎn)
周桂杰在《氯氣緩沖罐的設(shè)計(jì)》一文介紹了3種常見(jiàn)的氯氣緩沖罐,如圖1所示。
圖1 氯氣緩沖罐結(jié)構(gòu)
其中(a ) 圖設(shè)備結(jié)構(gòu)是氯管從頂部伸入罐底部, 沿罐頂部以氣態(tài)流出, 它的體積一般較小, 且容易排污, 但對(duì)后系統(tǒng)反應(yīng)劇烈, 生產(chǎn)壓力較大的裝置不易采用。這是因?yàn)楫?dāng)后系統(tǒng)壓力高于緩沖罐壓力時(shí), 有可能沿氯氣出口倒流至緩沖罐底部, 然后沿入口倒流到氯的盛裝容器; (b) 圖設(shè)備結(jié)構(gòu)是氯從緩沖罐距底部1/3處流入, 沿頂部開(kāi)口流出, 它能夠穩(wěn)定操作壓力, 并且利用1/3的體積防止后系統(tǒng)物料倒入氯容器; (c) 圖設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氯入口沿筒體切線方向, 利用筒體曲率使液氯旋轉(zhuǎn),從而降低了液氛的流速, 使其氣化迅速, 達(dá)到氣液分離的效果。
肖芳蘇在《氯氣過(guò)濾緩沖罐的研制和應(yīng)用》一文中對(duì)其也優(yōu)勢(shì)涉及。文中提到氯氣過(guò)濾緩沖罐為一鋼制、密閉的壓力容器,如圖2。
圖2 氯氣過(guò)濾緩沖罐
工作原理:氯氣或溢漏的液氯從氯瓶通過(guò)歧管流經(jīng)進(jìn)進(jìn)入罐體,空間增大,液氯迅速氣化,經(jīng)罐中網(wǎng)籃內(nèi)濾料過(guò)濾后的潔凈氯氣從出氣孔投入投氯系統(tǒng)中。
本文所研究的DN1200液氯卸車緩沖罐的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
圖3 DN1200液氯卸車緩沖罐結(jié)構(gòu)示意圖
工作原理:當(dāng)緩沖罐用于系統(tǒng)中時(shí),由于系統(tǒng)壓力比預(yù)充氣體的壓力,所以會(huì)有一部分工作介質(zhì)進(jìn)入氣囊內(nèi)(對(duì)隔膜式來(lái)講是進(jìn)入罐體內(nèi)),直到達(dá)到新的平衡,當(dāng)系統(tǒng)壓力再度升高,系統(tǒng)壓力再次大于預(yù)充氣體的壓力,又會(huì)有一部分介質(zhì)進(jìn)入囊內(nèi),壓縮囊和罐體間的氣體,氣體被壓縮壓力升高,當(dāng)升高到跟系統(tǒng)壓力一致時(shí),介質(zhì)停止進(jìn)入,反之,當(dāng)系統(tǒng)壓力下降,系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力低于囊和罐體間的氣體壓力,氣囊內(nèi)的水會(huì)被氣體擠出補(bǔ)充到系統(tǒng)內(nèi),使系統(tǒng)壓力升高,直到系統(tǒng)工作介質(zhì)壓力跟囊和罐體間的氣體壓力相等,囊內(nèi)的水不再外系統(tǒng)補(bǔ)給,維持動(dòng)態(tài)的平衡。
緩沖罐按結(jié)構(gòu)可分為隔膜式和氣囊式兩種.。對(duì)隔膜式緩沖罐來(lái)講,其罐體和隔膜之間預(yù)充有一定壓力的氮?dú)?,氣囊式緩沖罐是罐體可氣囊之間預(yù)充有一定壓力的氮?dú)狻?
5. 緩沖罐的設(shè)計(jì)流程
設(shè)計(jì)流程的確定是本設(shè)計(jì)進(jìn)行的一個(gè)重要依據(jù)。周桂杰在《氯氣緩沖罐的設(shè)計(jì)》中提出了一條明確的設(shè)計(jì)流程。首先是緩沖罐的材料的選取,然后是對(duì)緩沖罐結(jié)構(gòu)形式的確定,再者是對(duì)法蘭結(jié)構(gòu)的選擇與確定,最后是對(duì)檢查孔的作用及結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇確定。Audun Faanes和Sigurd Skogestad的《A systematic approach to the design of buffer tanks》一文中也對(duì)這方面進(jìn)行詳盡介紹。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的閱讀與分析,本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程如下:1.圓筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算;2.封頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算;3.支腿支座的設(shè)計(jì)計(jì)算;4.法蘭的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算;5.接管的設(shè)計(jì)計(jì)算。6.強(qiáng)度校核
總結(jié)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,人們?cè)絹?lái)越要求一切東西的質(zhì)量好。選擇一個(gè)好的主軸,減少環(huán)境污染,高效,節(jié)能,加工零件精度高等特點(diǎn),正是符合現(xiàn)在人們所追求。在我選擇的幾篇文章中,介紹了很多不同的緩沖罐選擇方案,也就是說(shuō)緩沖罐在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的運(yùn)用,DN1200液氯卸車緩沖罐設(shè)計(jì)該課題也具有一定時(shí)代性與前行性?;谶@種情況,我將在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇和參考一種最適合的緩沖罐去完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
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