火电厂烟气脱硫吸收塔地震作用下的局部屈曲计算分析.pdf

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研究与探索
Y A NJ I UY U T A N S UO
赵书锋,等:火电厂烟气脱硫吸收塔地震作用下的局部屈曲计算分析
火电厂烟气脱硫吸收塔地震作用下的局部屈曲计算分析
赵书锋, 钟维军, 叶献国
(合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009)
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摘要:文章建立了烟气脱硫吸收塔的三维有限元分析模型,采用时程分析法计算出了 El centro 波和 Taft 波作用下的压应力,用
壳体屈曲问题的状态方程计算出了烟气脱硫吸收塔局部屈曲的临界应力。并讨论了脱硫浆液对塔体稳定性的影响,结果发现在
多遇地震下无论是否考虑脱硫浆液的作用塔体均不会发生稳定破坏,罕遇地震下在考虑浆液作用时一些应力集中部位超过了临
界承载力。该文方法与结果可为类似工程借鉴。
关键词:烟气脱硫吸收塔;有限元法;屈曲分析;时程分析;压应力
中图分类号: TU311. 3 ; TU392. 6 文献标识码:A 文章编号:1673 5781 (2007) 06 0819 03
7 850 kg/ m3 ,泊松比为 0. 3 。
0 引言
脱硫塔为大直径薄壁钢结构,中下部塔壁上有大
开孔的进气烟道,上部有质量相对集中的多层喷淋和
喷雾装置。在重力、水平荷载及地震作用下,将产生
较大的水平位移,塔壁一些部位会产生很大的压应
力,因此,脱硫塔的屈曲分析对结构设计是十分重
要的[ 1 ,2 ] 。
1 工程概况
某发电厂 300 MW 机组烟气脱硫用吸收塔,基
本几何尺寸如图 1 所示,塔顶标高 40 m ,标高 31. 4 m
以下为筒体,直径 12 m ;标高 31. 4~32. 4 m 为圆台
面,下部直径 12 m ,上部直径 11 m ;标高 32. 4~40 m 图 1 脱硫吸收塔基本几何尺寸
为圆拱体。此吸收塔所处位置属于设计地震分组的第二
[3 ]
吸收塔壁厚度分布如图 1 所示,在标高23. 6 m 、组,抗震设防烈度为 8 度,设计基本地震加速度为
25. 6 m 、27. 6 m 分别设置 3 道喷淋管道,管道直径从 0. 2 g。
进口部分逐渐递减分别为、、及
, 1 m 0. 8 m 0. 65 m 2 有限元分析模型
0. 4 m , 厚度 10 mm 。进口烟道中心标高为
15. 804 m ,宽度为 10. 640 m ,高度为 4 m , 厚度为塔壁按钢板厚度不同分段分片建立圆柱面壳体
8 mm ,与水平面夹角为 8° ,在各面设置型钢予以加模型,选用 4 结点等参壳单元模拟塔壁。加强环、池
劲。在标高4. 2 m 、8. 2 m 、12. 3 m 、18. 3 m 、淋管道处分离层管、喷淋管喷淋层支撑梁,选用空间梁单元模
有支撑梁,主管支撑梁截面为 450 mm × 250 mm ,辅拟。塔壁与加劲环必须“固接”耦合。NASTRAN 中
梁截面为350 mm × 150 mm ,进口烟道竖向加劲梁用的等参四节点壳体单元每个节点分别具有 3 个平动
箱形截面,高度和宽度均为 350 mm ,厚度为 12 mm 。及转动自由度,其可以考虑横向剪切变形,当采用缩
进口烟道及塔体材料均为 Q235 钢, 其密度为减积分