大型煤气管道水平推力优化装置和用于其的T形支架装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种大型煤气管道水平推力优化装置和用于其的T形支架装置，水平推力优化装置包括多个固定于地面的T形支架、固定于T型支架上方并用于支托煤气管道的座式管托、用于连接T型支架和座式管托的螺栓、与螺栓配套使用的螺母、设置于座式管托与T形支架之间的垫板。通过改变第一螺母、第二螺母的拧、旋、锁的特殊安装次序及设置垫板等方法，根据降低应力水平需要，不同的煤气管道位置设置各种优化方式，分别实现导向、滑动、限位等支架功能。协同实现节省结构型钢用量、控制管道轴向位移、降低生根面摩擦系数、有效降低管道水平推力的荷载水平的目的，以保障装置系统运行的安全、可靠。可靠。可靠。

【技术实现步骤摘要】
大型煤气管道水平推力优化装置和用于其的T形支架装置


[0001]本技术属于煤化工领域的煤制天然气工艺，具体涉及一种大型煤气管道水平推力优化装置和用于其的T形支架装置。

技术介绍

[0002]目前中国天然气需求快速增长，每年的缺口达800亿立方米，这为煤制天然气提供了广阔的发展空间，尤其是目前开发的新型煤制气技术相比于传统煤制气技术，能够避免生产过程中的冷热病，还能提高能效，使污水排放至少降低30％，进一步满足清洁生产的需要。新型煤制气的气源来自焦化装置，如焦炉煤气。焦炉煤气制天然气的主工艺路线为气柜缓冲、储存、压缩、合成、脱硫、净化、液化等。气柜的缓冲、储存、稳压为气源进入煤制气装置的首站。焦炉煤气气源的温度、压力、氧含量、品质等都要在气柜装置区进行监测、控制。因此，对气柜、乃至气柜进出煤气管道的要求愈发严苛。
[0003]随着现代化工产业结构升级，干式气柜制造技术愈发成熟，万立方级乃至几十万立方级容量的气柜应用也愈发广泛，大容量气柜煤气进出管道的管径一般都较大，DN600～DN2000 级别的管径应用度也更高，因此，管道支架垂直荷载量级随之提高；此外，干式气柜煤气进出管道一般与气柜管口直接刚性连接，无水封、软管或其他软连接结构，在运行工况时，由于管道内煤气操作温度与环境温度热差的存在，煤气进出管道会产生一定的热应力，并映射为支架水平推力，增大量级可达几十kN乃至上百kN。基于上述现象，管道支架生根结构所承受的水平推力也将会处于较高量级，为满足推力的要求，可能需要使用较大型号的结构钢梁、柱，甚至单柱支撑改为多柱支撑，继而提高材料成本，从而造成项目一次建设投入增加；此外，长期高载荷工况运行，还会影响系统稳定性及装置运行安全。

技术实现思路

[0004]针对现有管道支架生根结构存在的问题，本技术提出一种大型煤气管道水平推力优化装置，可有效降低管道的水平推力荷载水平。
[0005]设置界区时，则全厂外管单元即为界区外，界区内外一般以两者连接处的某一支撑管架作为界限，界内为装置内管道主体及附件，界外为全厂外管部分管道附件(全厂外管部分管道附件包括全厂外管单元内的主物料管道、弯头、三通管件、公用工程管道、仪表、阀门、电气仪表桥架等)；界区内煤气管道与干式气柜管口相连，界区内外的各管段、长半径90
°
焊接弯头等采用焊接连接，另设限位支架、滑动支架，配合PTFE实现对大型煤气管道的支撑。
[0006]界区的概念是化工工厂工程设计领域中对于厂区内各车间、各装置、各单元主体而人为划分的界限，各装置单元之间的连接管廊即为全厂外管单元，当以装置为主体，作为界区内 (即，界区内装置及支架为装置单元本体；界区外的全厂外管部分一般情况下为长且直的管道)。通过设置支架，可使得装置单元与界区外全厂外管直接的管道作用于各自支架上的水平推力互不影响，互不牵涉。
[0007]本技术的目的是提供一种大型煤气管道水平推力优化装置，其包括沿着煤气管道走向在界区内和界区外分布的多个固定于地面的T形支架、固定于T型支架上方并用于支托煤气管道的座式管托、用于连接T型支架和座式管托的螺栓、与螺栓配套使用的第一螺母和第二螺母，在座式管托与T形支架之间设置或不设置垫板，
[0008]其中，界区内第一T形支架(临近界区的最近的第一个T形支架)处设为第一种变形装置，即导向T形支架，实现方式为：座式管托与T型支架之间不设置垫板，座式管托的长圆孔套入螺栓后，依次旋入第一螺母和第二螺母，设置第一螺母、第二螺母的拧、旋、锁的特殊安装次序，即先将第一螺母拧紧，然后将其后退回旋半圈至两圈，优选约一圈，加之第二螺栓再次锁紧，同时，座式管托的长圆孔使大型煤气管道在运行工况时，在该支架处可产生一定的轴向位移，释放了该处管道的2个自由度(即放开部分约束，增大其柔性)；计算结果显示，该处水平推力已降至30kN以下，荷载优化率达50％以上，效果明显。荷载水平、荷载优化率计算可使用的软件例如为等值刚度法计算程序、SAP5程序、石油化工非埋地管道设计与鉴定程序PBAA以及CAESAR II软件，目前，在石油化工行业，CAESAR II软件为管道应力分析计算的首选程序，因此，本技术优选使用该软件进行分析计算。计算时，输入的数值包括管道外径、壁厚、路由尺寸、材料、温度、压力、介质密度、腐蚀余量等，这些数值均来源于具体项目的统一规定及已出版的设计成品文件。
[0009]界区内其他支架设为第二种变形装置，即滑动T形支架，实现方式为：暂不安装座式管托配套的螺栓、第一螺母、第二螺母，而在座式管托与T形支架之间的生根面(梁顶生根面) 上增设垫板(材质可为塑料，例如PTFE垫板、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等)，垫板的孔穿过螺栓，然后座式管托的长圆孔穿过螺栓，然后旋入第一螺母和第二螺母，利用扳手或专用工具进行旋拧，依次旋拧第一螺母与第二螺母，直至拧紧，可有效减小座式管托生根面(梁顶生根面)的摩擦系数，降为原来的约1/3；经应力分析可知，该支架处水平推力优化效果明显，荷载水平已在6kN以下，荷载优化率超过了80％，极大的优化了大型煤气管道运行工况下的受力状态；荷载水平、荷载优化率计算可使用的软件例如为等值刚度法计算程序、SAP5 程序、石油化工非埋地管道设计与鉴定程序PBAA以及CAESAR II软件，目前，在石油化工行业，CAESAR II软件为管道应力分析计算的首选程序，因此，本技术优选使用该软件进行分析计算。计算时，输入的数值包括管道外径、壁厚、路由尺寸、材料、温度、压力、介质密度、腐蚀余量等，这些数值均来源于具体项目的统一规定及已出版的设计成品文件。计算结果是基于计算输入而得来的。大型煤气管道直径范围为DN600～DN2000，因此该计算结果是经过对该直径范围管道分别输入计算对比后，得出的普遍效果，水平推力及荷载优化率的优化值就此得出。
[0010]在全厂外管界区外设为第三种变形装置，即限位T形支架，实现方式为：座式管托与T 型支架之间不设置垫板，座式管托的长圆孔套入螺栓后，依次旋入第一螺母和第二螺母，将第一螺母旋拧、锁紧后再将第二螺母旋拧、锁紧，使其成为限位支架，限位支架对该支撑点的6组自由度(3组位移自由度、3组转角自由度)进行拆分，释放了4组自由度(一个点，有X，Y，Z三个方向的位移自由度，RX，RY，RZ三个方向的转角自由度。所谓释放4组自由度，即对6组自由度中的4组不施加任何限制约束，该方向或转向可自有伸缩或扭转，而限制住的2组自由度则不可有伸缩或扭转)，从而释放了管道应力趋势，进而不会产生过大的水平推力，达到降低水平推力，减少对界区管道支架影响的目的，从而可将界区外全厂外管长直大
型管道的轴向推力不会对界区内干式气柜的大型煤气管道支架处的水平推力产生影响，以此实现界区内、外大型煤气管道的水平推力分段分区优化控制。第一支架位于界区附近、限位T形支架需要根据管道自身热胀情况在界外适当处选取位置、其他位置均采用滑动T形支架。限位T形支架的设置间距需要根据两限位T形支架之间的管道自然补偿器的型式与数量而定。滑动T形支架的数量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，其包括沿着煤气管道走向在界区内和界区外分布的多个固定于地面的T形支架、固定于T型支架上方并用于支托煤气管道的座式管托、用于连接T型支架和座式管托的螺栓、与螺栓配套使用的第一螺母和第二螺母，在座式管托与T形支架之间设置或不设置垫板，其中，界区内为装置内管道主体及附件，界区外为全厂外管部分管道附件；界区内第一T形支架处设为第一种变形装置，即导向T形支架；界区内其他支架设为第二种变形装置，即滑动T形支架；在全厂外管界区外设为第三种变形装置，即限位T形支架，其中，T形支架的高度为0.5
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50m。2.根据权利要求1所述的大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，T形支架每隔50m～150m设置一个。3.根据权利要求1所述的大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，T形支架每隔60m～100m设置一个。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，T形支架包括水平的梁顶生根面和与梁顶生根面垂直固定的竖梁。5.根据权利要求4所述的大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，梁顶生根面在管道横向上的尺寸为200
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1500mm，梁顶生根面在管道横向上的尺寸是其支撑的煤气管道直径的0.5
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2倍，梁顶生根面在管道纵轴方向上的尺寸为100
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1000mm，梁顶生根面的厚度为100
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300mm，竖梁为柱状，竖梁的外径为100
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250mm，T形支架的材质为钢结构或混凝土结构。6.根据权利要求4所述的大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，梁顶生根面在管道横向上的尺寸为300
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1000mm，梁顶生根面在管道横向上的尺寸是其支撑的煤气管道直径的0.9
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1.2倍，梁顶生根面在管道纵轴方向上的尺寸为200
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500mm，梁顶生根面的厚度为150
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250mm，竖梁为柱状，竖梁的外径为150
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200mm。7.根据权利要求1
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3中任一项所述的大型煤气管道水平推力优化装置，其特征在于，座式管托从上到下依次包括承托煤气管道的弧形托、用于支撑弧形托的支柱、用于固定支柱的底座，弧形托的形状与煤气管道形状适配；和/或弧形托的弧长为2/3πr
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πr，弧形托的厚度为5
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15mm，弧形托的宽度，即沿管道纵轴方向的尺寸为250
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600mm；和/或支柱均匀分布于弧形托的下方，支柱的外径为10
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60mm，支柱的高度为150...

【专利技术属性】
技术研发人员：申杨，
申请(专利权)人：新地能源工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：