帶雙大出煙口脫硫塔的結(jié)構(gòu)有限元分析.pdf

1、脫硫塔是煙氣脫硫工作的核心設(shè)備，主要由筒體、煙箱、支架、支承環(huán)梁等部分組成，多為大型薄壁殼體結(jié)構(gòu)。因工藝和設(shè)計(jì)要求，脫硫塔內(nèi)部設(shè)各種管道、支撐梁，塔體開孔率較高，使得結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。對(duì)于此類結(jié)構(gòu)，目前尚無(wú)完全適用的規(guī)范可供使用，一般參考相近結(jié)構(gòu)的規(guī)范，并且結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在很大程度上依賴于以往的工程經(jīng)驗(yàn)，缺乏相應(yīng)的理論分析和指導(dǎo)，有必要對(duì)此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究。
　　本文以內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司脫硫塔為實(shí)際工程背景，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

2、借助分析軟件Midas/Gen對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元靜力分析，建立脫硫塔整體結(jié)構(gòu)及其重要部分（支承環(huán)梁、文丘里頂梁）的有限元模型，在相應(yīng)工況下進(jìn)行靜力計(jì)算，分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)極值及分布規(guī)律，并在各工況下將各局部分析與整體分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)不同的建模分析方法對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性產(chǎn)生的影響。對(duì)支架與出口煙箱的共同作用進(jìn)行了分析，建立煙箱單獨(dú)分析及支架、煙箱共同分析的模型，在相同工況下進(jìn)行計(jì)算，并將兩種模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析支架與煙箱的協(xié)同工作對(duì)煙箱

3、受力特性的影響。本文的主要研究工作及得到的結(jié)論如下：
　?。?）對(duì)脫硫塔進(jìn)行整體分析，發(fā)現(xiàn)在自重和積灰荷載作用下，內(nèi)筒壁底端與文丘里頂梁連接處有嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，因?yàn)槲那鹄镯斄撼惺苡傻撞繕?gòu)件重量及灰斗積灰產(chǎn)生的荷載很大，將其傳遞到內(nèi)筒壁底端邊緣處，形成了等效的集中荷載，使內(nèi)筒壁在局部產(chǎn)生了很大的應(yīng)力和變形。同時(shí)，環(huán)梁的應(yīng)力、變形分布表現(xiàn)出“偏心”現(xiàn)象，即結(jié)構(gòu)的前、后兩部分結(jié)果極不對(duì)稱。造成這種現(xiàn)象的原因是脫硫塔的煙箱根據(jù)設(shè)計(jì)要求

4、安裝在結(jié)構(gòu)的前側(cè)，且為斜向布置，所以使結(jié)構(gòu)的剛度和受力產(chǎn)生了很大的偏心，使得計(jì)算結(jié)果的在結(jié)構(gòu)前、后部分的差距較大。此外，文丘里頂梁只在外環(huán)梁上受到約束，徑向梁與內(nèi)環(huán)梁沒有任何形式的約束與支承結(jié)構(gòu)，所以在靠近中點(diǎn)的環(huán)向梁上發(fā)生很大的變形，在徑向梁與外環(huán)梁連接處產(chǎn)生較大應(yīng)力。
　?。?）對(duì)脫硫塔的重要部分（支承環(huán)梁、文丘里頂梁）進(jìn)行局部分析，并將分析結(jié)果與整體分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，整體分析時(shí)環(huán)梁的應(yīng)力、變形分布不均勻，在與支架連

5、接的一側(cè)結(jié)果較大，而局部分析時(shí)應(yīng)力、變形的分布規(guī)律不明顯，與整體分析的應(yīng)力、位移和內(nèi)力的差別較大。自重下文丘里頂梁在整體分析與局部分析時(shí)應(yīng)力、位移的分布較一致，但兩種模型分析得到的應(yīng)力、位移極值大小不一。積灰荷載作用下，文丘里頂梁局部分析和整體分析時(shí)得到的應(yīng)力分布規(guī)律完全不同。可見，局部分析難以準(zhǔn)確地反應(yīng)脫硫塔重要部分的實(shí)際受力特性，不能為結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　?。?）分析支架與煙箱的共同作用對(duì)煙箱的影響，建立單獨(dú)分析煙

6、箱與支架、煙箱共同分析的有限元模型，在相同工況下計(jì)算，并將兩種模型分析得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，各工況下兩種模型分析得到的應(yīng)力差別較大，在考慮支架與煙箱的共同作用時(shí)分析得到的煙箱應(yīng)力比單獨(dú)分析時(shí)分布更均勻。單獨(dú)分析煙箱時(shí)得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與真實(shí)值的誤差很大，且位移比支架、煙箱共同分析時(shí)的大?？梢?，底部支架不僅能減小煙箱位移，對(duì)其變形有很好的協(xié)調(diào)作用，而且有利于優(yōu)化煙箱的受力，使其的承載能力大幅提升，所以在分析煙箱的力學(xué)特性時(shí)支架與煙箱的