吸收塔有限元计算分析应用

2016-02-03 10:09:46

作者：李天才  万荣超

概述：脱硫吸收塔做为脱硫系统的核心部件，其结构尺寸比较大，而且所受载荷多样且复杂，一般的手工力学计算很难准确的算出每个部位的应力及应变，本文主要通 过有限元分析软件ANSYS对吸收塔结构进行整体的力学分析，从而能够准确计算出不同载荷工况下吸收塔每个部位的应力应变值。


一、概况

某发电厂工程规划建设容量为4×660MW燃煤超超临界机组，同时建设烟气脱硫装置脱硫采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺（简称FGD）。FGD采用一炉一塔脱硫装置，100%烟气脱硫。以 下为某项目脱硫吸收塔总图：                            


图一：吸收塔简图

 FGD系统采用的是逆流喷淋塔结构：原烟气通过矩形入口进入塔内，在向上流动的过程中与向下喷淋的石灰石浆液接触并反应，进而烟气中的大部分SO2被“洗涤”出来。被“洗涤 ”后的烟气携带了大量的液滴，通过除雾器后，大部分的液滴被截留下来回流到吸收塔内。然后“洁净烟气”通过吸收塔出口流通到净烟道，最后通过烟囱排放到大气中。

脱硫吸收塔采用碳钢加防腐的设计，部分腐蚀强烈部位采用全合金或者贴衬的工艺。本次计算主要针对吸收塔的钢体部分，通过采用有限元计算软件（ANSYS）对整个吸收塔钢体部分进行 不同载荷下的应力应变分析，从而优化吸收塔的设计。


二、 设计数据：

2.1、吸收塔总体设计尺寸：

1）、吸收塔直径D:?15720mm，总高H:35900mm

  入口烟道高H入口:4018mm，宽W入口：12580mm，突出塔体长度L入口：1502mm

  出口烟道高H出口:5090mm，宽W出口：10180mm，突出塔体长度L出口：1410mm

2）地脚螺栓： M36*1220  36套

3）吸收塔壳体设计厚度：

序号

层高范围(mm)

层高(mm)

板厚(mm)

材质

备注

1

0-30

30

30

Q345B

基础环

2

30-2790

2760

18

Q345B

垂直壳体

3

2790-6390

3600

16

Q345B

垂直壳体

4

6390-19190

12800

14

Q345B

垂直壳体

5

19190-27890

8700

12

Q345B

垂直壳体

6

27890-30802

2912

10

Q345B

垂直壳体

7

30802-35900

5098

8

Q345B

锥顶

8

吸收塔入口

5.5

Alloy  59

入口烟道

9

吸收塔出口

8

Q345B

出口烟道

注：吸收塔的设计厚度包含板材的腐蚀余量2.0mm以及板材的负偏差0.5mm，此次模型中的验算尺寸为：设计尺寸-2.5mm

4）加强筋、加强环以及入口立柱：

序号

高度/位置(mm)

类型

尺寸(mm)

材质

1

4050

加强环

44厚×450宽

Q345B

2

7350

加强环

40厚×400宽

Q345B

3

11370

加强环

40厚×440宽

Q345B

4

12800

加强环

44厚×470宽

Q345B

5

17720

加强环

44厚×470宽

Q345B

6

18720

加强环

40厚×440宽

Q345B

7

28120

加强环

35厚×350宽

Q345B

8

30802

加强环

40厚×400宽

Q345B

9

入口烟道

加强筋

HN400×200

Q345B

10

HN350×175

Q345B

11

HN300×150

Q345B

12

入口烟道

立柱

HW458×417

Q345B

13

HW428×407

Q345B

14

出口烟道&锥顶

加强筋

HN400×200

Q345B

15

HN300×150

Q345B

16

HN200×100

Q345B

5) 内部支撑梁：

序号

名称

规格(mm)

长度(mm)

允许挠度(mm)

材质