陳世見(jiàn)
(福建龍凈環(huán)保股份有限公司,福建龍巖 364000)
近年來(lái),國(guó)家對(duì)火力電廠(chǎng)的環(huán)保提出了更高要求,脫硫塔加塔頂加濕電結(jié)構(gòu)在脫硫、除塵中具有明顯效果,此技術(shù)符合國(guó)家現(xiàn)有環(huán)保要求。脫硫塔加濕電結(jié)構(gòu)開(kāi)始廣泛使用,由于該結(jié)構(gòu)下部直徑小、上部直徑大、荷載集中、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn),因此需有限元詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)。
某電廠(chǎng)項(xiàng)目吸收塔及塔頂濕電結(jié)構(gòu),下部吸收塔直徑D1=6.6 m,上部濕電直徑D2=8.1 m,總高H=43 m,采用Midas 有限元計(jì)算分析軟件建模,結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖1 所示。
圖1 結(jié)構(gòu)模型
塔體結(jié)構(gòu)荷載包括自重、設(shè)備運(yùn)行荷載、正壓2000 Pa、底部漿液壓力、風(fēng)載、地震載。塔體底部漿液液位高為Hn=11 m,漿液密度為ρ=1.12 t/m3,按三角形流體壓力分布,標(biāo)高11 m,壓力為0,底部壓力為P=123 kN/m3。風(fēng)載:基本風(fēng)壓wk=0.4 kN/m2,體型系數(shù)μs=1.0,各高度風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表1。地震荷載:地震烈度為7 度,Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地,地震分組二組,地震影響系數(shù)最大值αmax=0.12,特征周期為T(mén)g=0.55 s。
由于計(jì)算考慮各種工況條件,本文按最不利分布情況作為分析條件,分別取開(kāi)孔處剖面段與非開(kāi)孔處剖面段的應(yīng)力分布做為對(duì)比分析。圖2 非開(kāi)孔處剖段面在截面變徑段應(yīng)力較為集中,最大應(yīng)力在塔底σmax1=50.4 N/mm2;圖3 塔體開(kāi)孔處發(fā)生應(yīng)力突變,最大應(yīng)力在開(kāi)孔處σmax2=92.9 N/mm2,開(kāi)孔處為結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱點(diǎn);圖4 塔體結(jié)構(gòu)開(kāi)孔處加強(qiáng)、變徑段剛度加大,加強(qiáng)后塔體最大應(yīng)力在塔體底部σmax3=56.5 N/mm2,加強(qiáng)后對(duì)減少塔體應(yīng)力集中具有顯著效果。
塔體結(jié)構(gòu)的變形結(jié)果如圖5 所示,最不利荷載組合情況下頂部變形最大23.6 mm,傾斜度為1/1822,塔體傾斜變形量較小滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的運(yùn)行要求。
表1 各高度風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值
圖2 非開(kāi)孔處剖段面應(yīng)力分布
圖3 開(kāi)孔處剖段面應(yīng)力分布
圖4 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)后應(yīng)力分布
圖5 結(jié)構(gòu)變形分布
塔體結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征屈曲分析,計(jì)算結(jié)果屈曲特征值為20.7,安全裕量滿(mǎn)足。塔體結(jié)構(gòu)行非線(xiàn)性屈曲分析,計(jì)算方法按位移控制法,通過(guò)控制頂點(diǎn)最大位移計(jì)算,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析結(jié)果如圖6,其計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)為17,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)較大,安全裕量完全滿(mǎn)足設(shè)備使用要求。
(1)脫硫塔加塔頂加濕電結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜,存在多個(gè)薄弱點(diǎn),在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)采用有限元進(jìn)行分析,控制開(kāi)孔、變徑段等處的應(yīng)力突變,應(yīng)加強(qiáng)塔體的構(gòu)造措施。
(2)塔體整體變形較小,滿(mǎn)足設(shè)備運(yùn)行要求。
圖6 結(jié)構(gòu)荷載—時(shí)間曲線(xiàn)
(3)塔體屈曲計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)較大,安全裕量滿(mǎn)足設(shè)備運(yùn)行要求。