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环境保护是我国的基本国策,随着国民经济的发展与国民环保意识的提高,人们对大气质量的要求越来越高,大气环境中的二氧化硫污染是当今人类面临的重大环境问题之一。用煤作为原料的火力发电厂是二氧化硫的主要排放源之一,因此,必须对燃煤火力发电厂烟气进行脱硫。
目前大型火力发电厂的烟气脱硫主要采用湿法(石灰石/石膏法)脱硫工艺,吸收塔是脱硫工艺系统中的最主要构筑物,其结构为大直径薄壁圆筒形壳体钢结构。
对于吸收塔结构的设计,国内外均无专门的规范可依,主要是参照储罐类、塔式容器类规范。现阶段对于吸收塔结构设计中存在的主要问题是:风荷载计算中,结构基本自振周期取值;地震荷载计算中局部的反应,以及局部反应对结构受力的影响;塔壁厚度设计中,壁板的稳定应力。研究解决上述问题的重要方法之一是进行吸收塔结构的动力特性分析。
本文结合海勃湾热电厂脱硫吸收塔工程,利用大型通用软件ANSYS对硫吸收塔结构进行了分析:根据实际的结构尺寸对吸收塔进行有限元建模,进行吸收塔的动力特性分析,掌握吸收塔的动力特性和刚度特性。在自重载荷、积尘载荷、风载荷、地震载荷等作用下进行瞬态响应分析,掌握多载荷作用下吸收塔的结构响应以及结构受力性能的影响。利用ANSYS优化设计模块对吸收塔进行质量优化,提出对工程设计的改进建议,以满足实际工程的需要。
本文对吸收塔进行动态分析中的模态分析,从而得到吸收塔的前十阶固有频率,并在此基础上扩展得到了吸收塔前十阶振型,找出了结构刚度的薄弱部位;掌握吸收塔随载荷变化的应力、应变分布情况,以及各个载荷对结构的影响;建立了吸收塔的结构优化模型,并对结构在复杂载荷作用下进行了优化。
通过以上的分析,为吸收塔的结构设计提供了有效的依据,并对结构的设计有一定的指导意义。