旋风分离器设计方案

旋风分离器设计方案

用户：特瑞斯信力（常州）燃气设备有限公司

型号： XC24A-31 任务书编号： SR11014 工作令： SWA11298 图号： SW03-020-00

编制：日期：

本设计中旋风分离器属于中压容器，应以安全为前提，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。设计标准如下：

a. TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》

b. GB150-1998《钢制压力容器》

c. HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》

d. JB4712.2-2007《容器支座》

2、旋风分离器结构与原理

旋风分离器结构简单、造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。一般主要应用于需要高效除去固、液颗粒的场合，不论颗粒尺寸大小都可以应用，适用于各种燃气及其他非腐蚀性气体。

说明：

旋风分离器的总体结构主要由：进

料布气室、旋风分离组件、排气室、

集污室和进出口接管及人孔等部分组

成。旋风分离器的核心部件是旋风分

离组件，它由多根旋风分离管呈叠加

布置组装而成。

旋风管是一个利用离心原理的2

英寸管状物。待过滤的燃气从进气口

进入，在管内形成旋流，由于固、液

颗粒和燃气的密度差异，在离心力的

作用下分离、清洁燃气从上导管溜走，

固体颗粒从下导管落入分离器底部，

从排污口排走。由于旋风除尘过滤器

的工作原理，决定了它的结构型式是

立式的。常用在有大量杂物或有大量

液滴出现的场合。

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根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图及零件图。

4、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16Mn号GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》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ASME B16.5-2009钢制管法兰，材质：16MnII，符合NB/T47008-2009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》；

5、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：2.5~5.7MPa ； 工作温度：-19~+50℃； 设计压力：6.3MPa ； 设计温度：-19/+60℃； 最大允许工作压力：6.3MPa ； 腐蚀裕量：2.0mm ； 水压试验压力：9.45MPa ； 气密试验压力：6.3MPa ；

焊接接头系数：1.0；

6、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=17.103

.60.118926003.6=-⨯⨯⨯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=10.17+0.3+2=12.47mm 。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=3.65.00.118926003.6⨯-⨯⨯⨯=10.08mm 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=10.08+0.3+2=12.38mm ， 考虑椭圆封头制造中的12%δn 冲压减薄量： 12.38X1.12=13.87mm

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。

7、法兰、垫片及紧固件的选择

法兰选用的标准：ASME B16.5-2009（CLASS 系列）； 垫片选用的标准：ASME B16.20（CLASS 系列）； 紧固件选用的标准：ASME B18.2.1~2（CLASS 系列）；