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《圓形煙道在煙氣脫硫裝置中的應用探討.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第40卷第3期化工機械369圓形煙道在煙氣脫硫裝置中的應用探討石亞超+朱桂明都若錦王魯斐(江蘇省安全生產(chǎn)科學研究院)摘要利用大型有限元分析軟件ANSYS對某電廠發(fā)電機組煙氣脫硫裝置的方形煙道進行了強度計算，并針對煙道內(nèi)壓、外壓及自重等因素對結構應力的影響進行了分析，并以此為基礎，研究了等截面的圓形煙道的受力情況，延伸了大直徑圓形煙道橫向加固肋的規(guī)格型號，研究結果可作為日后工程優(yōu)化設計的參考。關鍵詞煙氣脫硫裝置圓形煙道優(yōu)化設計ANSYS中圖分類號TQ054+．9文獻標識碼A文章編號0254-．6094(2013)03-0369-05煙氣脫硫(F
2、lueGasDesulfurization，F(xiàn)GD)裝置是目前大型燃煤發(fā)電機組實現(xiàn)煙氣達標排放的關鍵設備?，而煙道作為煙氣運輸和排放的主要通道，是整個脫硫裝置的重要組成部分。目前國內(nèi)已建成的大型FGD裝置大都采用方形煙道的形式，盡管這些裝置的運行效果良好，但由于FGD系統(tǒng)的投資和運行費用較高，同時又缺乏直接經(jīng)濟效益的驅動，故考慮到總體的經(jīng)濟性，在某些工程中已經(jīng)采用了圓形煙道代替方形煙道。對于圓形煙道必須精確、定量地對設計參數(shù)進行精準優(yōu)化設計，以期最大限度地降低工程費用，此外，幾乎每一套FGD裝置都需要度身定制，對一些特殊環(huán)節(jié)若不進行驗證就很難
3、保證系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性和一次投入成功率。然而由于FGD系統(tǒng)龐大，小規(guī)模的實驗室試驗很難解決實際工程問題，而大型的試驗在財力和時間上均難以接受。實踐證明，采用以數(shù)值模擬或系統(tǒng)仿真為基礎的現(xiàn)代設計技術則可很好地解決上述問題舊1。1研究背景采用有限元分析軟件ANSYSpl對某電廠發(fā)電機組煙氣脫硫裝置的方形煙道進行強度計算，并對煙道內(nèi)壓及自重等因素對結構應力的影響進行分析。此外，還分析了等截面的圓形煙道”3的受力情況。本課題研究的煙道為薄壁鋼結構，其殼體厚6ram，主要設計參數(shù)為：壓力2kPa，溫度50．5℃，基本壓力423Pa，灰載1kPa。雪載
4、250Pa。對于方形煙道，其截面尺寸為4812mm×6012ram，內(nèi)壁壓力2kPa。加固肋選用槽鋼20a，每隔1m設置一道，彈性模量210GPa，泊松比0．3，密度為7800kg／m3。圓形煙道作為項目的主要研究目標，以DL／T5121-2000(火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術規(guī)程》配套設計計算方法(以下簡稱《計算方法》)"再’中所涉及的管道橫向加固肋規(guī)格作為參照的設計標準，結構尺寸采用與上述方形煙道等截面的方法，等效后截面直徑為6m，殼體壁厚6ram，內(nèi)壁壓力2kPa；考慮到煙道總體結構的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，確定圓形煙道加固肋的選型和加固肋間
5、距是本次優(yōu)化設計的主要考量¨’81。2煙道有限元模型建立2．1單元的選擇由于煙氣脫硫裝置所用的煙道為薄壁鋼結構，外表面設有環(huán)向型鋼加固肋約束，內(nèi)部對應加固肋的地方設有內(nèi)撐桿，因此針對不同的承載構件應選用不同的單元類型進行模擬。煙道壁面承受的荷載主要為自重和內(nèi)壁壓力，其受力較為復雜，同時承受彎矩、剪力和軸力的復合作用，宜采用SHELL63(殼)單元進行模擬；加固肋與煙道壁為焊接結構，它們共同承擔由內(nèi)壁面?zhèn)鬟f的荷載·石亞超，男，1982年8月生，工程師。江蘇省南京市，210042。370化工機械2013年與自重，其承受荷載類型為彎矩、軸力和剪力，
6、因此采用BEAMl88(梁)單元進行模擬；而內(nèi)撐桿僅承受軸力，宜采用3DLINK4(桿)單元或BEAM單元進行模擬。2．2單元的連接方式在結構分析中，必然會遇到單元與單元之間的連接問題，本課題涉及的基本連接為SHELL(殼)單元與BEAM(梁)單元的連接。不同單元連接時，各單元對應節(jié)點應具有相同自由度以保證單元間協(xié)調，也即它們必須具有相同數(shù)目和類型的位移自由度和旋轉自由度。在本文的分析中，梁單元與殼單元的連接通過將梁單元的兩個節(jié)點與殼單元一邊的兩個節(jié)點重合以形成公共節(jié)點來實現(xiàn)。煙道外部加固肋通常為槽鋼或角鋼，當梁單元與殼單元連接時，連接點在梁
7、橫截面位置的不同將使組合結構截面產(chǎn)生不同的慣性矩，從而得到不同的承載力計算值。根據(jù)實際工程，近似選取連接點于焊縫的心形軸上(圖1)?！?11¨J勘i掣／圖1加固肋與煙道壁面連接點示意圖3數(shù)值模擬結果討論分析3．1等截面圓形煙道結構優(yōu)化設計圖2和圖3分別給出了方形煙道和圓形煙道的有限元分析模型。計算結果表明，無論方形煙道還是圓形煙道，煙道壁板面中心處上的撓度值較大。結構整體受力方面，對于方形煙道，在煙道截面邊角處存在明顯的應力集中；對于圓形煙道除支座處有明顯的應力集中外，中間加固肋上的應力值較大。因此，選用合理的加固肋形式，才能實現(xiàn)減小過大變形
8、和應力集中對結構的不利影響，同時滿足經(jīng)濟性的需求。圖2方形煙道的有限元模型圖3圓形煙道的有限元模型在整個圓形煙道優(yōu)化設計的過程中，首先對“《計算方法》”中所涉及的圓
