大型脫硫吸收塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

白云淼

摘 要：大型脫硫吸收塔是火電廠煙氣脫硫過程中的關(guān)鍵設(shè)備，對其進(jìn)行合理應(yīng)用，可以減少發(fā)電過程中硫的排放量，從而達(dá)到降低環(huán)境污染的目的。本文對吸收塔的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行了詳細(xì)闡述；然后對建模及吸收塔應(yīng)力情況進(jìn)行了重點介紹；最后對優(yōu)化吸收塔達(dá)到的效果進(jìn)行了總結(jié)，通過相關(guān)分析希望進(jìn)一步提高脫硫吸收塔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計水平，僅供參考。

關(guān)鍵詞：脫硫塔；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；塔壁厚度

1吸收塔的結(jié)構(gòu)情況分析

吸收塔是一種大型薄壁容器，在對其進(jìn)行應(yīng)用過程中，為了確保煙氣內(nèi)在塔臺的分布能夠達(dá)到一個相對均勻度情況，煙道矩形開口都較大。由于開孔較大，也就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)中圓筒殼體截面遭受了削弱，增加了薄膜應(yīng)力大小，這將會對整體結(jié)構(gòu)造成一定程度的不良影響，影響吸收塔的使用情況，因此需要設(shè)計人員針對該項進(jìn)行探討分析，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而使吸收塔的作用能夠得到充分發(fā)揮。

現(xiàn)階段我國工業(yè)吸收塔在具體設(shè)計過程中采用的為國外的技術(shù)，在壁厚的計算過程中，雖然最終取得成果能夠達(dá)到使用需求，但是從實際情況來看，最終的設(shè)計結(jié)果通常都比較保守，因此具有一定優(yōu)化空間。下面針對某脫硫直徑6m吸收塔的情況進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案。

吸收塔不同高度段對應(yīng)的塔體的具體厚度情況如表1所示。

通過表1中的數(shù)據(jù)可以對吸收塔的整體結(jié)構(gòu)有一個明確的了解，為優(yōu)化工作的開展打下一個堅實的基礎(chǔ)。

吸收塔作為一種大型薄壁容器，受具體工藝限制，在塔內(nèi)設(shè)置了除霧層和噴淋層等多種部件，部件的具體情況如表2所示。

吸收塔在具體設(shè)計過程中，內(nèi)壓大小為4KPa，基本風(fēng)壓大小為0.45KPa，風(fēng)速為26.8m/s，吸收塔不同高度情況下，對應(yīng)的風(fēng)壓情況如表3所示。

2 建模及吸收塔應(yīng)力情況

通過軟件完成對吸收塔的整體建模，并且對具體建模進(jìn)行合理分析。在具體建模過程中，加載邊界的具體條件如下：將吸收塔下端地面作為固支，矩形開口端軸向自由，這是分析人員在對吸收塔進(jìn)行分析過程中必須要注意的內(nèi)容。

所有與操作介質(zhì)接觸面施加內(nèi)壓力是分析人員需要考慮的內(nèi)容。從具體情況來看，針對有漿液的區(qū)域，為了確保吸收塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況施加漿液靜壓力，同時在該情況下，應(yīng)當(dāng)沿軸向塔內(nèi)件重心高度施加軸向力，在筒體的外表面應(yīng)適當(dāng)施加相應(yīng)的風(fēng)荷載，并且要對吸收塔的整體施加相應(yīng)的重力加速度。

通過對吸收塔的實際情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力大小為80.98MPa，該力位于吸收塔中部，而吸收塔在應(yīng)用中的最大變形則出現(xiàn)在吸收塔煙道進(jìn)氣口下方的底板處，對吸收塔的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)，吸收塔只有煙道進(jìn)出口壁板，以及個別區(qū)域出現(xiàn)了一定的變形，多數(shù)區(qū)域的變形情況相對來說較小，整個吸收塔的結(jié)構(gòu)能夠滿足使用要求。

3 優(yōu)化吸收塔達(dá)到的效果

通過對吸收塔的具體情況進(jìn)行深入分析，吸收塔壁上的應(yīng)力水平相對較低，因此可以適當(dāng)?shù)膶p薄壁厚。但塔壁矩形開口區(qū)域?qū)嶋H受力情況相對來說比較復(fù)雜，需要做好相應(yīng)的優(yōu)化工作，從而提高吸收塔結(jié)構(gòu)的合理性。

通過對吸收塔進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在對吸收塔進(jìn)行壁厚減薄和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，矩形開口區(qū)域局部加強(qiáng)后，可以使整個吸收塔高度段的具體受力情況變得更加均勻合理，塔體的應(yīng)力主要集中在38-58MPa間，與優(yōu)化前相比，最大值有所下降，造成該情況的主要原因可能是因為，吸收塔塔上的矩形孔上部壁板的厚度變薄及開口處加強(qiáng)后，開孔受到軸向力的影響變小，減少了最大應(yīng)力作用，從而使吸收塔的結(jié)構(gòu)變得更加合理，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化后，整個結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力值仍然在安全范圍內(nèi)，在具體應(yīng)用過程中不會出現(xiàn)任何問題，確保了吸收塔能夠具有良好的功能，并且可以在應(yīng)用中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在對吸收塔的進(jìn)行優(yōu)化后，吸收塔的變形分布的整體情況更加均勻，并且，可以在情況合理的情況下，使吸收塔的壁變得更薄，減少吸收塔對鋼的使用量，由此可見，吸收塔優(yōu)化取得了不錯的效果。

4 結(jié)束語：

綜上所述，大型脫硫吸收塔是一種大型的薄壁容器，從目前的情況來看，雖然人們加強(qiáng)了對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究與分析。但是，受多個方面因素的影響，現(xiàn)階段人們在優(yōu)化大型脫硫吸收塔方面沒有明確的規(guī)范可以遵循，這在一定程度上增加了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的難度。因此，具體優(yōu)化工作，應(yīng)當(dāng)在對吸收塔結(jié)構(gòu)充分分析的基礎(chǔ)上，通過建模的方式完成。通過最終的分析可以發(fā)現(xiàn)，通過優(yōu)化后的吸收塔的不同高度所對應(yīng)的應(yīng)力變得更加均勻，并且可以實現(xiàn)對材料具體性能的合理應(yīng)用，提高吸收塔的性能，使其能夠滿足使用需求。對吸收塔的壁厚進(jìn)行優(yōu)化后，整個吸收塔鋼的使用量降低明顯，取得了良好的優(yōu)化效果。

參考文獻(xiàn)

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