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)。因工藝和設計要求，脫硫塔內(nèi)部設各種管道、支撐梁，塔體開孔率較高，使得結(jié)構(gòu)形式復雜。對于此類結(jié)構(gòu)，目前尚無完全適用的規(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)的設計在很大程度上依賴于以往的工程經(jīng)驗，缺乏相應的理論分析和指導，有必要對此類結(jié)構(gòu)進行深入研究。
　　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際工程背景，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，

2、借助分析軟件Midas/Gen對結(jié)構(gòu)進行有限元靜力分析，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，在相應工況下進行靜力計算，分析結(jié)構(gòu)響應極值及分布規(guī)律，并在各工況下將各局部分析與整體分析結(jié)果進行對比，總結(jié)不同的建模分析方法對結(jié)構(gòu)力學特性產(chǎn)生的影響。對支架與出口煙箱的共同作用進行了分析，建立煙箱單獨分析及支架、煙箱共同分析的模型，在相同工況下進行計算，并將兩種模型的計算結(jié)果進行對比，分析支架與煙箱的協(xié)同工作對煙箱

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：
　?。?）對脫硫塔進行整體分析，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重的應力集中現(xiàn)象，因為文丘里頂梁承受由底部構(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)生了很大的應力和變形。同時，環(huán)梁的應力、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)果極不對稱。造成這種現(xiàn)象的原因是脫硫塔的煙箱根據(jù)設計要求

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)生較大應力。
　　（2）對脫硫塔的重要部分（支承環(huán)梁、文丘里頂梁）進行局部分析，并將分析結(jié)果與整體分析結(jié)果進行對比，結(jié)果表明，整體分析時環(huán)梁的應力、變形分布不均勻，在與支架連

5、接的一側(cè)結(jié)果較大，而局部分析時應力、變形的分布規(guī)律不明顯，與整體分析的應力、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應力、位移的分布較一致，但兩種模型分析得到的應力、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得到的應力分布規(guī)律完全不同。可見，局部分析難以準確地反應脫硫塔重要部分的實際受力特性，不能為結(jié)構(gòu)的初步設計提供參考依據(jù)。
　　（3）分析支架與煙箱的共同作用對煙箱的影響，建立單獨分析煙

6、箱與支架、煙箱共同分析的有限元模型，在相同工況下計算，并將兩種模型分析得到的結(jié)果進行對比。結(jié)果顯示，各工況下兩種模型分析得到的應力差別較大，在考慮支架與煙箱的共同作用時分析得到的煙箱應力比單獨分析時分布更均勻。單獨分析煙箱時得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與真實值的誤差很大，且位移比支架、煙箱共同分析時的大?？梢姡撞恐Ъ懿粌H能減小煙箱位移，對其變形有很好的協(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特性時支架與煙箱的