2023年《安全管理论文》之浅谈蒸压釜设计时应考虑的几点问题.docx

浅谈蒸压釜设计时应考虑的几点问题 : 蒸压釜；结构；腐蚀裕量；防腐蚀措施；平安连锁装置；         蒸压釜属于有爆炸危险的快开门式压力容器，按TSG R0004-2023固定式压力容器平安技术监察规程关于压力容器类别划分方法，归属Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类压力容器。该设备的工作压力虽然不高（一般小于1.5MPa）,但由于容积大（一般超过45M3）,因而压力和容积的乘积大，一旦发生爆炸，将释放很大的能量，造成的危害较大。同时又是快开门式的设备，比一般的压力容器在操作上要求更严格，所以设计时应考虑以下几点问题：         一． 蒸压釜的结构         蒸压釜包括主体和附件。前者主要包括釜体装置、釜盖装置、摆动装置、手摇减速器、平安装置、支座、保温层、密封装置、管道阀门仪表等。后者包括排污装置、电控箱及气电平安联锁装置等。         1. 釜体装置：主要由筒体和釜体法兰焊接而成。筒体的材质为Q345R；釜体法兰的材质为16MnⅡ，沿法兰圆周均布40个齿与釜盖法兰均布的相应40个齿相啮合。釜内底部铺设轨道装置，可行走或停放蒸养小车。釜体外侧布置各种管座和接管，用于供进、排蒸汽，排放冷凝水和安装各种仪表、阀门。         2. 釜盖装置：主要由釜盖法兰、伞齿板、圆顶封头焊接而成，通过   吊柄和短轴将釜盖悬吊于相啮合，起关闭蒸压釜的作用。           3. 摆动装置：侧开门式由主要由轴、悬臂梁、支承板、拉板拉、拉杆等组成。安装于釜端顶部，通过拉杆与釜盖柄相连接，起悬吊和回转釜装置的作用。上开门式由配重箱、摆动臂、支撑板等组成。通过摆动臂与釜盖相连使釜盖上下摆动。          4. 手摇减速器：固定于釜体法兰侧面，主要由一对涡轮副及一对锥齿轮齿轴组成。通过齿轮啮合齿板，带动釜盖绕中心旋转，使釜体和釜盖法兰的齿能啮合或脱开。         5. 平安装置：固定于釜体法兰侧面，由平安手柄、座子、接杆及球阀组成。釜盖关闭时，平安手柄转至水平，锁死釜盖无法翻开，排气球阀相应关闭。开启盖时，先将平安手柄垂直，球阀随之翻开。待釜内余汽通过球阀排出后，方能翻开釜盖，防止危险。         6. 支座：用作支撑釜体，由中间支座、端部支座、活动支座组成，除中间支座固定外，其余支座采用双向滑动结构，在支座与根底板之间加装双滚柱，并通过拉簧与支座相连，便于适应釜体热胀冷缩。         由于蒸压釜比较长（一般20～30多米），本身的自重再加上蒸养车和物料的重量，为了防止支座跨度过大，导致筒体产生过度变形及较大的应力，需要采用多个支座。支座的计算及校核根据三弯矩方程求解，参照 HG/T20582中的三鞍座卧式容器的设计和计算。         7. 保温层：主要由保温材料和骨架、外护板等组成；防止蒸压釜使用时热量失散（用户根据材料性质自定厚度），一般保温材料为岩棉或者硅酸铝纤维棉。         8.  密封装置：由密封圈、截止阀及进汽弯管等组成。密封圈采用子母型密封圈结构，镶嵌于釜体法兰密封槽中，升压阶段，外供蒸汽经过弯管和阀门进入密封槽，使密封圈与密封面贴合紧密，到达额定压力后，靠釜体自身气压进行密封。密封性能较好，且不易损坏密封圈，降低运行本钱。         9. 阀门仪表：包括压力表、温度表、平安阀、热电阻、球阀等，保证蒸压釜平安使用。在釜体顶部和底部各安装两对热电偶，用以检测上、下壁温。         10. 排水装置：排放冷凝水作用，由排水装置、疏水器、排污阀等组        成。排水连接器通过与釜底部相连，冷凝水在排水连接器中沉凝后经疏水器连续排出，排污阀可不定期大量排放冷凝水及泥渣。         11. 电控箱：包括压力记录仪、温度指示仪、压力警报器等，以     确保蒸压釜的平安运行。         12.气电平安联锁装置：包括控制箱、减速器紧锁装置以及釜体上进汽管口配置的电动或汽动截止阀等。应符合固定式压力容器平安技术监察规程中第3.20条，以确保蒸压釜的平安运行。         二． 腐蚀裕量的选取         由于生产工艺的原因，蒸压釜内的温度、压力、介质、及湿度呈周期性的变化，每蒸养一个周期约12h～16h，在每一周期温度从室温逐步升高至190℃左右，保温几个小时后再逐步降至室温;同时，釜内蒸汽压力也从常压逐步升高到1.3MPa,经过恒压再逐步降至常压。工作时釜内介质是饱和水蒸汽和冷凝水，釜内温度较高，压力和湿度也比较大，釜顶与釜侧有冷凝水珠，釜底有积水，积水中经常浸泡着一些从蒸养车上散落下来的加气混凝土制品的碎块，又由于加气混凝土在蒸养过程中会产生一些腐蚀性气体，再加上釜内温度高，且冷热交替频繁，因此，产生电化学腐蚀-碱腐蚀，釜体的腐蚀程度要比釜盖的严重。         我们主要用增加腐蚀裕量的方法来解决腐蚀问题。蒸压釜的设计年限一般为10年，所用材料为Q345R钢，又因为腐蚀裕量等于腐蚀速率×设计年限，所以在满足使用性和平安性的情况下，从经济性考虑：釜盖的腐蚀裕量取2mm，釜体取4mm。         三．防腐蚀措施         用增加腐蚀裕量的方法来解决腐蚀问题，既不能防止腐蚀的发生，也不能减缓腐蚀的速度，而且蒸压釜的釜内腐蚀不是均匀腐蚀，虽然蒸压釜的设计年限为10年，但是有的蒸压釜腐蚀比较厉害，没有用到10年就报废了。         所以，为了增加蒸压釜的使用寿命，降低蒸压釜的投资本钱，我们要提出这样的设计要求：设备制造完成后，要在釜体内部喷涂150μm厚的含金属铝的防锈漆。                 四．平安连锁装置         根据统计我国在用快开门式压力容器由于显示仪表失灵或人工操作等原因导致开门爆炸，余压（汽）伤人事故约占全国压力容器事故总数的三分之一，其主要原因是快开门式压力容器缺乏一种有效防止误动作的平安联锁装置。         据了解，我国目前的平安联锁装置有微机控制、自动化仪表控制和纯机械控制三种，前两者较容易实现各项联锁功能，但它们是借助于外来能源实现联锁动作的，均存在可靠性差、本钱高等缺点，只适用于工作环境较好的电动开门的蒸压釜上；而纯机械控制虽没有上述缺点，但却较难完全实现联锁功能，特别是微压得不到控制。         所以，综合微机控制、自动化仪表控制和纯机械控制的平安联锁装置的优点，并结合蒸压釜使用环境较差（一般为露天）的情况，本着平安生产，既便工人误操作也能被该联锁装置制止的设计思想，提出了机电一体微压控制的平安联锁装置：即以机械控制（见附图四）为主，用电器控制弥补缺乏的方案。         此平安联锁装置主要由安装在釜体装置上的平安手柄、环阀、限位块、零压控制器，安装在开门手摇减速器上的锁紧装置；电控柜等组成。该装置属于直接作用式（靠压力容器内部压力动作）的压力容器平安联锁装置，其主要平安联锁动作由平安手柄，手摇减速器上的锁紧装置来实现的。所以，即使在停电及电器元件失效情况下，它仍具有平安连锁功能。         因此该平安联锁装置具有平安可靠性高，灵敏度高，结构灵巧，适应性广等优点。         五、结束语         在设计蒸压釜的时候，要结合上述的几点问题，按照此步骤进行设计：根据用户提出根本设计要求→分析容器的工作条件→确定设计参数→结构分析、初步选材→应力分析和强度计算（根据适宜的标准和标准）→确定构件尺寸和材料→设计图纸。         参考文献：         GB150-1998         钢制压力容器国家技术监督局         TSG R0004-2023     固定式压力容器平安技术监察规程 国家质量监督检验检疫总局         HG 20581-2023     钢制化工容器材料选用规定         HG 20582-2023     钢制化工容器强度设计规定         HG 20583-2023     钢制化工容器结构设计规定         JC720-1997          蒸压釜   国家建筑材料工业局