烟气脱硫塔结构设计

现代化管理第29卷2011年第2期(总第152期) 烟气脱硫塔结构设计

郭晓峰张金浩

(鞍钢集团工程技术有限公司鞍山114021) 摘要烧结机脱硫塔是圆形特殊钢结构形式.设计通过有限元分析软件对结构进行

整体建模,进行强度

和稳定分析,并对多种方案进行优化对比,而后进行优化设计.

关键词钢结构脱硫塔有限元稳定分析

1工程概况

鞍钢西区烧结机烟气脱硫工程是为适应国家减排要求增设的脱硫装置,属环保项目.脱硫塔是整个项目的核心.塔体总高55m,直径18.8m, 是国内最大规模的烟气脱硫塔.

抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度值为 0.1Og,地震分组为第一组,场地类型为?类,基本雪压0.4kN/m,基本风压0.5kN/m. 旋挖灌注桩基础;塔体底部8根钢管混凝土柱围成圆形支架;中部钢结构圆柱形塔体;上部由16 根柱围成钢结构圆形检修间.由于工艺的特殊性,塔内温度180~C,最大内压7.5kPa,塔内灰仓荷载7600kN,塔壁挂灰荷载1000kN,结构设计计算上有较大难度.

2设计过程

根据工艺要求,参考国外建成项目的结构形式,脱硫塔主要分为底部支架,本体和上部结构三部分(见图1).

图1脱硫塔结构示意

(1)底部支架的钢柱采用~b630mm×12mm钢管混凝土(C40)结构,支撑采用H型钢. (2)脱硫塔本体结构比较复杂,外部是圆柱和圆锥组合,内部是碟形结构.本体结构均采用钢板和水平型钢加强环.

(3)塔体上部圆形厂房采用H型钢围成的圆形柱撑体系,圆锥形钢架屋面.

(4)计算过程如下,?通过有限元计算分析软件,对结构的强度,整体和局部稳定进行计算.? 将荷载进行线性组合,对模型进行特征值屈曲分析.?依据地震设防烈度7度(0.1g)对三类场地的地面加速度峰值进行调整,施加到模型底部结点进行动力时程分析.

(5)结果分析,脱硫塔分析主要包括塔体等效应力(积分内力),杆件内力,整体屈曲模态,荷载因子和地震时程分析的峰值响应等.根据振型分析,整体结构振型均匀,结构刚度及质量分布均匀,抗震性能良好.依据工况组合作用的有限元分析,所有杆件的双轴弯曲稳定性演算均可以通过.通过事故工况组合控制杆件的稳定性演算和结构特征值屈曲分析,前六个模态荷载因子范围为1.644,2.475.事故工况及正常使用工况作用的几何非线性分析所得位移值较小.底部框架顶部最大水平位移Ux=16.015mm,塔本体顶部的最大水平位移Ux=20.02ram,上部的圆形厂房顶部最大水平位移Ux=23.409mm.

另外,底部支架用PKPM软件建模计算,与有限元软件的计算结果相近,说明计算结果可靠.

(6)结构构件的设计,?钢管混凝土柱的设计原先曾考虑采用钢柱,经比较H形钢柱的用钢量较大,且两轴方向材料的利用不均衡;采用圆钢柱的用钢量也较大,柱直径需增大,柱顶节点不好处理,在充分考虑钢材和混凝土材料特点情况下最后决定采用钢管混凝土柱.塔体建成后外观感觉比较匀称美观.?脱硫塔本体以12mm 厚钢板围成的塔壁为主要受力构件,由于与上下柱连接部一

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第29卷2011年第2期(总第152期)现代化管理高炉检修组织的优化方案

张国辉樊统云

(首秦金属材料有限公司秦皇岛066326) 摘要针对高炉年度检修工期紧和工作

量大的情况,遵循"不削项,不减量和不拖期"

的原则,通过工序有

效整合和工序间适当穿插,对检修组织方案进行了优化并成功付诸实施.

关键词高炉检修组织方案优化实施

1课题的提出

首钢总公司2009年安排1号高炉进行年度检修,因炉顶布料溜槽支撑轴弯曲

变形,必须整体更换气密箱才能更换此轴;另外1号高炉已经运行15 年,为有效延长高炉寿命,保持合理炉型,炉内喷涂量由过去的320t:~JJ[1到400t;同时炉顶要更换两个料罐衬板和4根十字测温等等,检修计划共375 项,其中机械项目220项,电气项目106项,计控及自动化项目49项.

根据多年检修经验,高炉炉顶和炉内区域如此大的检修工作量,安排六天检修

时间(144h)比

较合理.但从公司生产总体安排和整体利润角度出发,只能给五天(120h)检修

时间.如何保证在检修项目不削减的前提下,六天的检修任务五天完成为一个新课题.

2方案制定的原则

年度检修是高炉系统最重要的检修,诸多施工量大需要停风时间长的隐患依赖本次年修进行处理,对于超期服役5年的末期高炉,这些项目不安排,势必会对高炉的正常生产构成威胁.五天检修时间虽紧张,但从大局出发必须不折不扣地执行.因此,在方案制定中"不削项,不减量和不拖期"是必须遵循的原则.

按照以上原则制定主进度方案,只有从缩短相应丁序时问,减少工序环节和各

工序严密穿插配合上挖掘潜力.

3方案的优化

3.1牵扯主进度的各工序内容及经验工序时间以往主进度经验工序及时间见表1. 表1本次检修主进度的工序及时问表(序号不分先后J 1拆风口设备,烧大套2

2拆炉顶方人孔2

3拆除炉顶十字测温4

4炉顶上下密封阀检修4

5料罐等装料系统更换衬板24

6炉内喷压火料4

7拆布料溜槽4

8气密箱拆除14

9气密箱安装14

10炉内喷涂8t/h

11扒炉内喷涂反弹料4

l2安装新十字测温8

13安装新布料溜槽4

14回装风口设备3

l5回装大方人孔5

l6高炉烘炉12,20

l7检查下密胶圈,封三角人孑L2

18拉料8

19高炉送风0

矗,j}t}铕者;?fe,;?蠕;,1;;蠕':角钳",!',蠕,;?t蠕;矗葡;?; 位内力较大,按构造要求增加横向和竖向加劲肋可保证壁板的局部稳定性.由于上中下三部分的温差不同和变形能力不同,在三部分的连接部位采用可小幅变形的移动铰支座.针对计算结果, 对应力较大的部位,如本体的支座部位和本体的开洞部位采取必要的构造措施.?上部结构的设计主要是结构优化,从而选出用钢量少,结构合理和安装方便的方案.

3结论

(1)脱硫塔结构复杂,需采用有限元计算软件一

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整体建模分析计算,通过合理的布置,使结构在正常使用荷载和事故荷载状态下都具有良好的承载能力,抗侧及搞扭刚度.

(2)要充分考虑由于工艺特殊性带来的对结构不利影响,比如振动和温差等.通过结构部分与进出烟道的柔性连接减小振动荷载,通过移动铰支座减小温差的影响.

(3)由于结构较复杂,在设计上要考虑误差对

T艺的影响,要考虑施工方法的可行性.

(2010-08-17收稿)