带搅拌器箱罐设计中需要注意的问题

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在湿法脱硫非标箱罐的设计中，大部分罐体需要安装搅拌器，主要用于搅拌罐体内的液体使之混合均匀。罐体搅拌器的安装形式有两种：第-种为顶进式，即搅拌器从箱罐顶部进入，电机及减速器部分支撑在箱罐顶部的型钢梁架上；第二种为侧进式，搅拌器从箱体侧面置人，电机及减速器部分通过支撑结构固定于箱体外侧。顶进式结构-般用于直径不大于101TI的罐体，侧进式-般用于直径大于 10ITI的罐体，如事故浆液箱，吸收塔等。

1 顶进式搅拌器罐体结构设计对于搅拌器置于罐顶情况，由于搅拌器质量较大，而且对罐顶部支撑结构是-个交变的动载荷，所以设计时需要考虑以下几种情况：(1)平顶箱罐搅拌器支撑结构设计搅拌器置于箱体顶部时，需要在箱体顶部设置型钢梁架支撑搅拌器。计算时可以将型钢梁架简化为简支梁模型，其中简支梁计算载荷包括搅拌器、罐顶、衬里、保温材料、型钢等的自重，搅拌器载荷按照设备动载荷考虑。这样可以粗略计算简支梁的最大变形量，校核型钢梁架的刚性(见图1)。该方法主要适用于集中载荷作用于型钢梁架中心，且型钢基本对称布置。

图1 简支梁简化模型Fig 1.The simplifed model of simply supposed beam简支梁最大变形计算公式如下：fm PL /48EI其中 --简支梁载荷作用下最大挠度； 作用载荷；- - 跨距； 弹性模量；--魄性矩。

(2)拱顶箱罐搅拌器支撑结构设计罐顶为拱顶结构时，搅拌器支撑不能直接作用在罐顶，需要在罐体侧面安装支撑结构，支撑顶部搅拌器及型钢梁架。此种结构需要注意以下几点：①计算型钢支撑的刚性及罐体侧面支撑结构的刚度和抗剪是否满足。②为了保证梁架支撑结构处罐壁的强度，不使罐壁发生变形，建议在支撑结构的罐壁周圈焊接加强型钢 ]。③型钢支撑结构处周圈的罐体壁厚需要加厚 (见图 2)。

拱顶 4 2 j搅拌器支撑粱 Ⅲ /// --挡板 - / 加强型钢日I 图2 拱顶支撑结构Fig 2.The vault support structure收稿日期：2012.11-01作者简介：宋长飞(1979-)，男，河北张家口人，工程师。现主要从事核电工艺布置设计。

2013年4月 宋长飞，等.带搅拌器箱罐设计中需要注意的问题 37该结构可以使用上述简支梁计算模型粗略估算型钢梁的最大变形量。但由于拱顶结构的罐体直径-般较大，搅拌器自重也较大，需要利用较大型号的型钢制作支撑梁架，并且梁架需要作用在罐壁上，利用简支梁简化法计算的型钢梁架偏大，既造成材料的浪费又增大对罐体的负荷。这种情况多采用ANSYS软件建模计算，即将搅拌器的垂直载荷、水平载荷、弯矩、扭矩等作用力加载到模型上，准确计算梁架的刚度以及对罐壁的切应力 (见图 3)。

图3 型钢梁架ANSYS受力分析Fig 3.The force analysis of section steel beam by using ANSYS(3)箱罐内挡板设计搅拌器旋转时，液体将随着搅拌桨桨叶旋转方向-起转动，罐体中间部分的液体在离心力的作用下会涌向内壁并向上升，中心部分液体下降形成漩涡，为消除这种现象通常加入-定数量的挡板。挡板宽度-般为罐体直径的 1/12～1/10，当物料黏度增加时挡板宽度可以相应减校挡板数量视罐体直径而定，- 般罐体直径小于 10 m时，选用24块，直径大于10 m时用4-6块挡板，增加挡板后可以较好地改善搅拌效果 2。

设计中挡板的下缘-般要高于罐体底部 100～200 mm，这样有利于介质中较重物料沉降分离出来，型钢框架从而使容器底部维持水平回转流。挡板上缘-般与液面平齐或低于液面 100～150 mm。

挡板形式有竖挡板、底挡板和指形挡板3类，脱硫箱罐中经常采用竖挡板。由于脱硫箱罐内壁大部分需要做防腐内衬，对传统的竖挡板形式进行了改进，采用钢板弯制成三角形式 (见图4)，焊接到简体内壁上，同时挡板上下焊接钢板密封，这种结构利于做玻璃鳞片防腐，并且不存在物料堆积黏附在死角的可能。

图4 挡板结构Fig 4.The bafle structure2 侧进式搅拌器罐体结构设计对于直径较大、高度较高的罐体，脱硫设计中搅拌器经常采用侧进式结构，即罐体侧壁均布多台搅拌器。这种结构的优点：搅拌效果好，罐体内部不用设置挡板，罐顶不用做搅拌器的型钢支撑梁架，减小罐顶部及罐壁载荷。缺点：需要设置多台(-般 3～4台)搅拌设备，成本较高，且需要有辅助支撑结构 (见图5)。

侧进式搅拌结构设计中有如下问题需要注意：(1)搅拌器固定于罐壁上，由于开孔较大，开孔处需要做补强设计 口]。

(2)由于是常压容器，罐壁厚度薄，搅拌器运行时可能会使罐壁产生振动，设计中通常在搅拌器四周增加矩形框架，以增强局部刚性，减小罐壁振动。

图5 侧进式搅拌结构Fig 5.The structure of side entry mixer化 工 设 备 与 管 道 第5O卷第2期(3)搅拌器支撑结构设计侧进式搅拌器有两种支撑形式：-种形式为搅拌器支架支撑于设备基础面上，这种结构的支撑基础面要求与罐体基础是同-个基础，以防止由于基础沉降出现不同位移；另-种形式为搅拌器支架制作成三角支撑作用于罐壁上(图5结构)，对于这种结构形式，搅拌器的载荷全部作用在罐体上，设计中需考虑支撑结构的合理性，以减辛拌器运行对罐壁的影响。

(4)搅拌器安装位置及角度的要求：搅拌器安装位置是否正确，直接影响搅拌效果，因此在选择搅拌器时，应按照搅拌器制造厂推荐的位置及角度安装。

3 考虑内部防腐玻璃鳞片的最大变形量4l目前脱硫箱罐设计中主要采用玻璃鳞片做防腐衬里×拌器对罐顶或罐壁的作用都是-个交变的动载荷，所以设计中需要考虑壁板的变形对罐体内衬玻璃鳞片的影响，防止由于壁板变形过大造成玻璃鳞片的脱落♀决这个问题可以从如下两方面考虑：(1)将衬里材料的应变引人到罐体的计算。若使壁板材料的计算许用应力值 盯不高于壁板材料的弹性模量 E与玻璃鳞片应变s(玻璃鳞片最大允许应变s取自鳞片供应商材料参数1的乘积，即盯≤E 就可以保证衬里防腐材料不会先于罐壁母材在载荷作用下发生破坏。

(2)为避免应力集中处玻璃鳞片应变过大，结构设计中往往在罐顶支撑梁与罐壁连接处增加加强肋，以增加支撑梁的刚性：在侧进式搅拌结构中，考虑在支撑筒壁与型钢梁架之间增加加强肋，减小罐壁的变形。

4 罐底及基础形式的设计I5脱硫箱罐内部-般需要做防腐衬里，所以在底板基础设计时-方面要方便衬里的涂刷L6]，另-方面需要考虑防止由于底板的变形过大造成衬里的脱落。

首先，为了方便玻璃鳞片衬里的涂刷，底板建议采用对接焊形式。

其次，对于直径较大的罐体，箱罐底板焊缝拼接处均设置预埋底梁，底梁上部的钢板做为焊接垫板。焊接垫板通过底梁调整高度和平整度，底梁与底板之间灌浆固定。拼接底板与预埋钢板焊接固定，这样既保证了罐体底板的平整度，方便防腐操作，又可以防止底部基础变形。

5 结束语以上是在湿法脱硫箱罐设计中，针对带搅拌器箱罐结构设计中的-些设计经验和方法，这些方法已在多个脱硫工程中得到验证，实践证明是行之有效的，对脱硫行业及其他相似箱罐结构设计具有-定参考和借鉴作用。