帶雙大出煙口脫硫塔的結(jié)構(gòu)有限元分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

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(shè)計在很大程度上依賴于以往的工程經(jīng)驗,缺乏相應(yīng)的理論分析和指導(dǎo),有必要對此類結(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(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)行對比,總結(jié)不同的建模分析方法對結(jié)構(gòu)力學(xué)特性產(chǎn)生的影響。對支架與出口煙箱的共同作用進(jìn)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(jìn)行計算,并將兩種模型的計算結(jié)果進(jìn)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:
  (1)對脫硫塔進(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(yīng)力和變形。同時,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)果極不對稱。造成這種現(xiàn)象的原因是脫硫塔的煙箱根據(jù)設(shè)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(yīng)力。
 ?。?)對脫硫塔的重要部分(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)行對比,結(jié)果表明,整體分析時環(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際受力特性,不能為結(jié)構(gòu)的初步設(shè)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(jìn)行對比。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分析得到的煙箱應(yīng)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。可見,底部支架不僅能減小煙箱位移,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(xué)特性時支架與煙箱的

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