摘要：浅谈石油化工塔型设备基础的结构设计，塔基础的类型，并根据塔设备的受力特点，对塔基础结构设计方案的合理选择提出了建议，以达到优化设计的目的。
关键词：石油化工；塔形设备；结构设计
【引言】塔型设备对于石油化工、石油工业以及化学工业来说是比较重要的，属于-种比较重要的设备，其中塔型设备包括设备本体、附属构筑物，支持塔型设备的基础这几个部分。其中附属构筑物包括操作平台、栏杆、梯子等。塔基础所支持的塔型设备的荷载可以分成垂直荷载以及水平荷载。因此需要通过正确的结构设计，确保塔基础的坚固、适用、经济以及合理。塔基础设计在计算的时候需要充分明确风荷载以及地震作用，并且在开展塔基础结构设计时，需要充分明确塔设备上面存在的荷载。
【正文】一、汽提塔的工作原理及楼梯间的设计安排
汽提塔一般是把废水和水蒸汽充分接触，这样废水里面的有毒物质就会扩散到水蒸气里面，这样就能够把废水里面的污染物分离出来。汽提塔的工作原理和吹脱法差不多，只不过使用的介质不一样，气汽提法使用的介质是水蒸气。汽提法分离污染物的工艺条件需要按照污染物的情兄来决定，一般情况下面有两种：1、简单蒸馏。一般是到来处理一 些和水互溶的挥发性物质，这种物质当气液平衡的时候，在气相中的浓度要比在水中的浓度大。借助蒸汽来加热，这样在一定的温度下面，污染物就会富集到气相里面。2、蒸汽蒸馏。这种方法一般是处理不溶于水和微溶于水中的挥发性污染物。这种方法主要是因为利用混合液体的沸点要比两种组分低，这样就能够把高沸点的物质在低温下面被脱除。而楼梯间的长椭圆孔滑动节点设计重点即为长椭圆孔滑动节点设计就是在设备连接端板上开出一条较为细长的螺栓孔，当塔体出现膨张时，连接在塔身的端板随着塔体的变化而向上滑动，螺栓在开出的细长的螺栓孔中也能随着塔体而滑动，这就保证了连接塔身与楼梯间的连梁不会出现高度上的变化，增加了楼梯间结构的稳定性.但是在操作过程中，为了避免出现螺栓在孔内无法滑动的现象，不能将螺栓拧死，这样对连梁的质量和规格就有了更高的要求”。双圆孔滑动节点设计重点这样的节点设置方式不同于长椭圆孔滑动节点的-.边固定一边滑动结构，而是将连梁的两端都做成可以滑动的结构，这样无论是在塔体膨胀或者是紧缩，横梁都能随着塔体的变化而变化。其应用原理为连梁通过在节点内的滑动来减少塔体变形带给连梁的影响，达到楼梯间结构的稳定。这样的节点设置方式的螺口形状较为简单，连梁也不会因为层高变化而受到影响，施工较为简单。
二、材料的选择
塔基础混凝土的强度等级除应满足《混凝土结构设计规范》CB50010-2010规定的结构混凝土耐久性的基本要求外，尚应符合下列规定：1、圆柱式塔型设备基础的混凝上不应低于C25；当结构处于严寒和寒冷地区时不应低于C30；2、基础底板或桩承台不应低于C25；基础垫层不应低于C10；钢筋选用应符合以下规定：纵向受力钢筋宜选用HRB400级热轧钢筋，箍筋宜选用HPB300级或HRB400级热轧钢筋；地脚螺栓宜采用Q235或Q345钢制作，不应使用冷加工处理的钢材。当工作温度低于或等于-20C时，不应采用沸腾钢制作，地脚螺栓上有焊接结构时，不应选用Q235-A钢。
三、塔形设备所受载荷分析
3.1荷载分类
塔基础的荷载分为下列2类：1、永久荷载：包括结构自重、固定设备及其保温重、管线及其保温重、附设在设备上的平台、栏杆、梯子重、正常操作介质重、防火保护层重、土重；2、可变荷载：包括风荷载、平台括荷载、充水荷载。
3.2平台活荷载
计算框架式塔基础的平台板、次梁及楼梯时，活荷载标准值可按实际情况采用，但不宜小于4.0kN/m'；2、计算框架式塔基础的主梁、柱及基础时，可按均布荷载考虑，根据平台活荷载标准值采用2.0kN/m’，塔体上平台活荷载标准值采用0.5kN/m'；3、当对结构有利时，平台活荷载可取零。
3.3地震作用
总高度大于或等于65m的圆住式塔基础宜采用振型分解反应谱法进行水平地震作用和作用效应计算。计算塔型设备的竖向荷载时，可只考虑塔型设备作用于基础顶部的竖向地震作用。
3.4荷载和地震效应组合承载力极限状态下，塔基础应分别按照正常操作、充水试压、停产检修、地震作用四种工况进行效应组合，取其最不利情况进行设计。参与组合的荷载名称及代号详见《石油化工塔型设备基础设计规范》（SH/T 3030-2009）中表3。四种工况进行效应组合的内容详见《石油化工塔型设备基础设计规范》（SH/T 3030-2009）中表4。
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四、塔形设备构筑材料脱硫腐蚀原因及措施
4.1脱硫汽提塔腐蚀原因
4.1.1塔顶蒸馏出口腐蚀
在实际的运作过程中，汽提塔的塔顶-般含硫化氢的量能够达到20%，最多的时候能够达到35%。在正常生产的时候，一般当中含有19-36mg/L的Fe2+，pH值是6.11-7.18，在一般的情况下面塔顶发生腐蚀的温度是140C.对于本汽提塔来说，塔顶蒸出的温度是180*C，而且水蒸汽是气态，所以不太容易发生露点腐蚀。随着温度降低，盐酸出现冷凝，冷凝的液体流到管线的地步，和缓蚀剂里面的水混合起来，出现了强酸区域。要形成保护膜差不多需要在中性环境下面，在强酸条件下面无法形成保护膜，这样管线两边就会发生腐蚀。
4.1.2空冷器发生腐蚀
空冷器发生腐蚀主要是因为一般是在管口和管板的周围。在表面发生的腐蚀一般是冲刷和均匀腐蚀。在塔顶的硫化氢浓度-般能够达到30%，如果冷却系统里面存在水的话就会形成硫化氢和水的腐蚀体系。当处于气相的时候，没有发生电离，这个时候就没有电解质。在管板出气相的压力很大，而且流速快容易发生相变，这样就会破坏保护膜，发生腐蚀。这个时候的腐蚀-般是深度的腐蚀。
4.2解决措施
4.2.1合理加入缓蚀剂
在汽提塔内部适当地加入缓蚀剂，这样就能够有效防止腐蚀的发生，而且还能够降低恒本。但缓蚀剂的加入量存在一个最佳值，如果加入量过小，这样就无法要盖表面，没有办法起到缓蚀的作用。适当增加缓蚀剂的量，会发现有效降低了腐蚀的程度。在对汽提塔进行检修的时候，需要加入在线监测系统，这样也能够保证缓蚀的效果。
4.2.2采用低温抗腐蚀材料及进行防腐处理
在-般的情况下面汽提塔的出口采用的是20号的碳钢，这种材料也会受到腐蚀。把20号碳钢换成合金，有测试显示，半年的时间不会发生腐蚀。而在光板上面可以刷修复剂或者防腐剂，这样就能够降低介质对于这些地方的腐蚀。一般使用的修 复剂比较多的是贝尔佐钠金属修复剂。
五、构造要求
5.1塔基础结构顶面二次浇灌层宜采用高于基础一个强度等级的细石混凝土或高强无收缩灌浆料，其厚度宜为30mm ~ 50mnm；2、根据地下水、土的腐独程度，设计地面以下的结构构件表面需要防腐时，应按《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046-2008的有关规定进行防腐处理。
5.2圆柱式塔基础的配筋构造
5.2.1圆柱式塔基础的竖向钢筋配筋率，不应小于0.05%；
5.2.2地脚螺栓中心到边缘距离不应小于4倍地脚螺栓直径，也不应小于150mm，地脚螺栓应埋设在员柱受力钢筋网以内。
六、塔体变形所承受的因素
装置正常工作时，减压塔内介质温度基本保持在240℃，塔体由钢板焊接制成，在受热后会产生垂直和水平两个方向的膨胀，虽然热膨胀后的尺寸变化很小，但要阻碍这个尺寸变化所需要的力是非常大的（因为钢材的弹性模量很大，故膨胀时产生的力也非常大），换言之，如若膨胀受到了约束，就要看约束它的物体的刚度了，反之，它产生的力会协调约束它的物体一起变形。本文中，假若楼梯间与塔体采用刚性连接，那么塔膨胀时所受的约束就全部来自楼梯间结构。很显然楼梯间的刚度小于减压塔，考虑到它们之间是分层链接，在标高较低处的膨胀量小一些，力还有可能通过连接两者之间钢梁自身的塑性变形来吸收，但在48m标高处塔的计算垂直膨胀量已经达到了144mm，因跨度较小，钢梁出现塑性变形的限制必定会超过现《钢结构设计规范》中受弯构件的挠度容许值，甚至有可能被破坏，所以必然要采取相应的手段和措施来解决这一问题.
【结束语】本文闸述了塔型设备基础的形式及基础设计时因考虑的荷载，根据控制作用的几种荷载组合，合理的组合对于高塔型设备基础的设计至关重要。在进行塔型设备基础设计时，基础的地基变形应当符合规范要求。重量较轻、且处于抗震设防低烈度地区的高塔型设备基础，一般地震效应不起控制作用，控制组合往往发生在停产检修时。塔型设备的基础的形式有很多种，具体采用哪-种，应结合设备情况以及当地地质条件确定。塔型设备的基础设计应当满足构造要求。
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论文作者:郭玉海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
标签：荷载论文; 设备论文; 基础论文; 螺栓论文; 不应论文; 塔基论文; 楼梯间论文; 《基层建设》2019年第6期论文;