吸收塔有限元計(jì)算分析應(yīng)用
2016-02-03 10:09:46
作者：李天才 萬(wàn)榮超
概述：脫硫吸收塔做為脫硫系統(tǒng)的核心部件，其結(jié)構(gòu)尺寸比較大，而且所受載荷多樣且復(fù)雜，一般的手工力學(xué)計(jì)算很難準(zhǔn)確的算出每個(gè)部位的應(yīng)力及應(yīng)變，本文主要通 過(guò)有限元分析軟件ANSYS對(duì)吸收塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的力學(xué)分析，從而能夠準(zhǔn)確計(jì)算出不同載荷工況下吸收塔每個(gè)部位的應(yīng)力應(yīng)變值。
一、概況
某發(fā)電廠工程規(guī)劃建設(shè)容量為4×660MW燃煤超超臨界機(jī)組，同時(shí)建設(shè)煙氣脫硫裝置脫硫采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝（簡(jiǎn)稱FGD）。FGD采用一爐一塔脫硫裝置，100%煙氣脫硫。以 下為某項(xiàng)目脫硫吸收塔總圖：
圖一：吸收塔簡(jiǎn)圖
FGD系統(tǒng)采用的是逆流噴淋塔結(jié)構(gòu)：原煙氣通過(guò)矩形入口進(jìn)入塔內(nèi)，在向上流動(dòng)的過(guò)程中與向下噴淋的石灰石漿液接觸并反應(yīng)，進(jìn)而煙氣中的大部分SO2被“洗滌”出來(lái)。被“洗滌 ”后的煙氣攜帶了大量的液滴，通過(guò)除霧器后，大部分的液滴被截留下來(lái)回流到吸收塔內(nèi)。然后“潔凈煙氣”通過(guò)吸收塔出口流通到凈煙道，最后通過(guò)煙囪排放到大氣中。
脫硫吸收塔采用碳鋼加防腐的設(shè)計(jì)，部分腐蝕強(qiáng)烈部位采用全合金或者貼襯的工藝。本次計(jì)算主要針對(duì)吸收塔的鋼體部分，通過(guò)采用有限元計(jì)算軟件（ANSYS）對(duì)整個(gè)吸收塔鋼體部分進(jìn)行 不同載荷下的應(yīng)力應(yīng)變分析，從而優(yōu)化吸收塔的設(shè)計(jì)。
二、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：
2.1、吸收塔總體設(shè)計(jì)尺寸：
1）、吸收塔直徑D:?15720mm，總高H:35900mm
入口煙道高H入口:4018mm，寬W入口：12580mm，突出塔體長(zhǎng)度L入口：1502mm
出口煙道高H出口:5090mm，寬W出口：10180mm，突出塔體長(zhǎng)度L出口：1410mm
2）地腳螺栓： M36*1220 36套
3）吸收塔殼體設(shè)計(jì)厚度：
序號(hào) | 層高范圍(mm) | 層高(mm) | 板厚(mm) | 材質(zhì) | 備注 |
1 | 0-30 | 30 | 30 | Q345B | 基礎(chǔ)環(huán) |
2 | 30-2790 | 2760 | 18 | Q345B | 垂直殼體 |
3 | 2790-6390 | 3600 | 16 | Q345B | 垂直殼體 |
4 | 6390-19190 | 12800 | 14 | Q345B | 垂直殼體 |
5 | 19190-27890 | 8700 | 12 | Q345B | 垂直殼體 |
6 | 27890-30802 | 2912 | 10 | Q345B | 垂直殼體 |
7 | 30802-35900 | 5098 | 8 | Q345B | 錐頂 |
8 | 吸收塔入口 | 5.5 | Alloy 59 | 入口煙道 | |
9 | 吸收塔出口 | 8 | Q345B | 出口煙道 | |
注：吸收塔的設(shè)計(jì)厚度包含板材的腐蝕余量2.0mm以及板材的負(fù)偏差0.5mm，此次模型中的驗(yàn)算尺寸為：設(shè)計(jì)尺寸-2.5mm
4）加強(qiáng)筋、加強(qiáng)環(huán)以及入口立柱：
序號(hào) | 高度/位置(mm) | 類型 | 尺寸(mm) | 材質(zhì) |
1 | 4050 | 加強(qiáng)環(huán) | 44厚×450寬 | Q345B |
2 | 7350 | 加強(qiáng)環(huán) | 40厚×400寬 | Q345B |
3 | 11370 | 加強(qiáng)環(huán) | 40厚×440寬 | Q345B |
4 | 12800 | 加強(qiáng)環(huán) | 44厚×470寬 | Q345B |
5 | 17720 | 加強(qiáng)環(huán) | 44厚×470寬 | Q345B |
6 | 18720 | 加強(qiáng)環(huán) | 40厚×440寬 | Q345B |
7 | 28120 | 加強(qiáng)環(huán) | 35厚×350寬 | Q345B |
8 | 30802 | 加強(qiáng)環(huán) | 40厚×400寬 | Q345B |
9 | 入口煙道 | 加強(qiáng)筋 | HN400×200 | Q345B |
10 | HN350×175 | Q345B | ||
11 | HN300×150 | Q345B | ||
12 | 入口煙道 | 立柱 | HW458×417 | Q345B |
13 | HW428×407 | Q345B | ||
14 | 出口煙道&錐頂 | 加強(qiáng)筋 | HN400×200 | Q345B |
15 | HN300×150 | Q345B | ||
16 | HN200×100 | Q345B |
5) 內(nèi)部支撐梁：
序號(hào) | 名稱 | 規(guī)格(mm) | 長(zhǎng)度(mm) | 允許撓度(mm) | 材質(zhì) | |