环境温度作用对巨型贮煤筒仓的内力影响分析
大型储油罐温降过程的研究进展
大型储油罐温降过程的研究进展赵志明;尤世发;杨占伟【摘要】The cooling of crude oil in large oil storage tank is a processincludingheat conduction, natural convection, solar radiation, phase change and unstable heat transfer of moving interface when the liquid level is stable, and now numerical simulation and experimental test are common methods for study onsuch kind of cooling process. In this article,research progress inthe cooling process of crude oil tankwasreviewed, and it’spointedoutthat,inorder to obtain more reliableresults,severalproblemsshould beconsideredwell, suchasnatural convection of crude oil in large storage tank, heat transfer of wax phase change with moving boundary, and so on.%大型储油罐内原油的液位静止后的降温过程是一个伴随着导热、自然对流、太阳热辐射、相变以及移动边界的不稳定传热的过程，目前大型储油罐降温过程的研究方法主要采用试验测试和数值计算法。
针对储油罐内部的原油导热和储油罐与外部环境传热等方面，对大型储油罐温降过程的研究现状迚行了分析，指出在计算大型储油罐的温降时需要处理好罐内原油的自然对流以及其具有移动边界的析蜡相变传热等问题，才能对大型储油罐的静液位降温过程迚行正确的研究。
仓壁厚度对大直径环筒式浅圆贮煤筒仓受力性能的影响
差 。初始参考 温度取 １ Ｏ℃ ， 仓壁最低温度 为 一 ２ ５℃ ，
最高 温度 为 ４ Ｏ℃ ， 仓 壁 内外温 差 为 ３ ０ ｏ Ｉ ＝ 。 （ ４ ） 基础 覆土 作用
各种 工 况下 ， ３中不 同壁 厚模 型位 移计 算 见 表 ３ 。表 ３中第 １列 指 的是 仓 壁 高度 范 围 ， 位 移取 值
作 用于 承 台 的 覆 土 作 用 取 ５ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ ， 方向ｚ
＝ 一
１
为相应高度范围内位移最大值 。其中 Ｉ 表示模型 Ｉ， Ⅱ表示 模 型 Ⅱ， Ⅲ表 示模 型 Ⅲ。竖 立 高 度单 位 为 ｍ， 位 移单 位为 ｍｍ。
表 ３ 各工况下 ３种模 型相应高度范 围最大位移值对 比（ １ ｎ ｌ ｎ ）
工况
工况 １ 工况 ２
工况 ３
荷载组合 １ ． ２恒 ＋１ ． ３满仓堆料 １ ． ２恒 ＋１ ． ３半仓堆料 １ ． ２恒 ＋１ ． ３满仓堆料 ＋ ０ ． ４ ２温降 １ ． ２恒 ＋１ ． ３满仓堆料 ＋ ０ ． ４ ２温升
（ ２ ） 网壳传 递荷 载 根据《 空 间 网格结 构 技 术 规 程 》 Ｊ Ｇ Ｊ ７—２ ０ １ ０ ＿ ６
和《 建筑结 构荷载规 范》 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ０ ９—２ ０ １ ２ ｕ ７ （ 以下
简称“ 荷规 ” ） 取 相应 荷 载计 算 ， 把 网壳 等效 节 点 荷
工况 ４
２ 计 算 结 果 及 其 分 析
应用 Ｍ Ｉ Ｄ Ａ Ｓ有 限元 分 析 软 件 ， 依 据 上 述 模 型 进行 了三 维 弹性计 算分 析 ， 主要进 行 了仓壁 变形 和 内力 的对 比 ， 以求 找到 大直 径无缝 筒 仓随仓 壁厚 度 参数 变化 的力 学特 性 。
分析煤粉仓温度高的原因及防止煤粉仓中煤粉自燃与爆炸的措施
分析煤粉仓温度高的原因及防止煤粉仓中煤粉自燃与爆炸的措施1、引起粉仓温度高的原因,a、粉仓和输粉机(邻炉相互送粉)，上的吸潮气管上的手动阀门未按操作规程规定进行操作. 制粉系统运行时吸潮气管上的手动阀门必须全开,反之,必须全部关闭.而目前实际情况是:操作中,制粉系统运行时,粉仓吸潮气管上的有些手动阀门没有开启,有些甚至无手轮(操作手柄). 制粉系统停止运行时,粉仓和链式输粉机上的吸潮气管有些手动阀门没有关闭或关严(输粉机至粉仓的插板也未关)。
因为制粉系统运行时,吸潮气管上的手动阀门没有开启,使得粉仓内部的潮气不能被抽出,粉仓内的负压也很难建立和保证; 制粉系统停止运行时,吸潮气管上的手动阀门未关闭或关严,则增加了粉仓的漏风,为粉仓内可燃气体和风粉混合物爆炸提供了必要条件,特别是制粉系统启停频繁时,各吸潮气管上的手动阀门不能按规定及时开启和关闭,就会加剧粉仓温度的上升;b、细粉分离器锁气器失去作用(其作用一是防止漏风,二是制粉系统发生爆炸时,防止火源进入粉仓内.);由于有些锁气器关闭不严密或有一道锁气器因故障失去作用时,只有另外一道锁气器在工作,因而容易引起粉仓温度高;c、换向(导向)挡板( 其作用是把细粉分离器分离出来的煤粉送入粉仓或链式输粉机供邻炉) 制粉系统运行且输粉机不工作时,应将导向挡板切至链式输粉机一侧,而制粉系统停止运行时,应将导向挡板切至粉仓一侧,并且要进行系统倒风。
而在实际操作中,有时并未按上述原则操作;d、输粉机至粉仓的插板门未按规程规定进行关闭,(此插板门只有在链式输粉机运行,进行相互送粉时,才允许受粉炉的链式输粉机至粉仓的插板门开启,送完粉, 链式输粉机停止运行后,关闭此插板门;)但有时各炉链式输粉机至粉仓的插板门未关严或未关,使制粉系统停止运行后,粉仓和链式输粉机内部形成负压,同时增加了链式输粉机内的漏风;e、制粉系统运行时,磨煤机出口风粉混合物温度保持过高;f、粉仓顶部检查孔(人孔门) 未关严或防爆门铁皮因锈蚀破损等,使外界空气进入粉仓内部; g、环境温度低,而粉仓保温不良或保温层脱落时,引起粉仓内壁结露造成煤粉结块堆积; 2、防止煤粉仓中煤粉自燃与爆炸的措施针对上述原因分析,根据《二十五条反事故措施》要求,结合运行实际情况,可以从以下几个方面来预防和处理;a、制粉系统运行时,磨煤机出口风粉混合物温度保持在正常范围内,最高不超过72?;(煤质较好时,温度可以保持稍低些,煤质较差时,可以保持较高些);b、粉仓、链式输粉机上的吸潮气管上的手动阀门应按规定开关,保持吸潮气管畅通,无堵塞现象;潮气管上手动门的手轮齐全,阀门开关刻度指示清晰, 手动门开关指示与实际相符,门芯无脱落现象; 制粉系统运行时,粉仓吸潮气管上的手动阀门应开启,以保持粉仓内适当负压; 制粉系统停止运行时,一定要将该吸潮气管上的手动阀门关严;c、严格执行定期降粉制度和停炉前粉仓空仓制度;锅炉停止运行超过三天时,应将粉仓内部的煤粉全部烧干净,同时应严密密封粉仓;d、若锅炉属于紧急停炉,暂时无法恢复时,除密封粉仓保持其严密外,还应该加强粉仓温度的监视和实际巡回检查,必要时,投入氮气;e、粉仓温度有上升趋势时,应查找原因处理,当粉仓温度上升至72?时,立即停止制粉系统运行,进行降粉,同时投入氮气;若粉仓温度继续上升(极限值为110?)或粉仓顶部冒烟及火星时,除立即停止制粉系统运行,关闭粉仓吸潮气管上的手动阀门,进行降粉,投入氮气外,应增加本炉热负荷,加快降粉,同时投入蒸汽消防.当粉仓温度下降时,应增大至制粉系统出力,迅速补充煤粉,用温度较低的新煤粉覆盖自燃的煤粉,同时应加强监视给粉机来粉情况,不稳定时,投入油枪稳燃;f、检修在粉仓附近进行明火作业时,应做好相应的危险点预控措施及安全防范措施;g、经常检查煤粉分离器下部锁气器的严密性,保证其动作灵活,防止制粉系统发生爆炸时,火星从锁气器处进入粉仓内部,引发粉仓中的煤粉自燃,发生爆炸事故,使事故进一步扩大;h、发现粉仓漏粉严重时,联系检修消除,粉仓顶部的人孔门及防爆门应经常保持严密;i、消除制粉系统和输粉系统上的粉尘泄漏点,降低煤粉浓度,大量放粉或清理煤粉时,应杜绝明火,防止煤粉爆炸。
大直径贮煤筒仓在内外温差作用下仓壁内力分析
２ 理论计算
矿 井位 于 内蒙古 自治 区鄂 尔多斯 高原 东部 ， 区冬 寒 时 间长 ， 热 时间短 ， 于 干 该 夏 属 燥 的半 沙漠 高原 大 陆性气候 ， 有关 资料 ， 据 夏季 最高气 温 达 ３．０℃（９ ５ ）冬 季最 一 ６６ １７ 年 ， 低 气温 为 一 ２ ． Ｏ ℃ （ ９５年 ） ７９ １７ 。按 照 规 范［ 附 录 三 ， 择 冬 季 室 外 计 算 温 度 ｔ一 ２ ］ 选
摘 要 ： 分析直径 ３ ０ｍ钢筋混凝土整体式贮煤仓由内外温差所引起的仓壁温度 内力， 并将理论计算值与有限元
模 型计算值 比较 ， 结果表 明： 在仓 壁 中部 两者很 接近 ， 在仓 底或仓 顶与仓 壁整体 浇筑处后 者大 于前 者 ， 计上 应予 以 设
重视 。
关键词 ： 煤仓； 内外温差； 有限元
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ： Ｗ ａｌ ｔｅ ｓｏ ｒ ｅｄａ ｅｅ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃｉｎｏ ｍｐ ｒ ｔｒ ｉ ｅｅ ｃ ａｃ ｌｔｄ ｂ ｏｈ ｔ ｅ ｒ ｌ ｓｒｓ ｆ ｌ ｇ － ｉｍ ｔ ｒ ａ ｌ ｕ ｄ ｒａ ｔ ｆ ｅ ｅａ ｕ ｅｄｆ ｒｎ ｅｉ ｃｌｕ ａｅ ｙｂ ｔ ｈ ｏ ｙ ａａ ｃ ｓｏ ｏ ｔ ｆ ｓ
热 流量 ｑ ［ 一（ ５ ／ ． ６ ＝３ ． １ ｔ－ ｔ＝３ ． １ １ ２ ） ． ６℃ ；１ ｔ—３ ． １ Ｏ ４ １ Ｏ 一 一 ５ －２ ） ０ ７ ７ ９ １ ； １ ９ １ ×（ ／ ０ 一１ ９ ｔ－ ２ ９ １ ×（ ． ／ ． ）
砼 弹性模 量 ）Ｋ， ． ５ 内外温 差应力 松 弛系数 ） ， 一０ ６ （ 。
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ ｄ ： ｃ ａ ｉ ｏ ｌｓｌ ｏ； ｔｍ ｐ ｒ ｔｒ ｉｆｒ ｎ ｅ ｆｎｔ ｌｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｅ ｅａ ｕ ｅｄｆｅ ｅ ｃ ； ｉｉ ｅｅ ｎ ｔ ｏ ｅ
环境温度对大型圆筒仓煤自燃发火的影响模拟研究
环境温度对大型圆筒仓煤自燃发火的影响模拟研究
乔武生;尚少勇;李亚军;康晓彤
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2022()7
【摘要】为研究青龙寺煤矿大型圆筒仓煤自燃发火的规律,本文通过COMSOL软件构建煤仓几何物理模型,模拟在初始温度分别为273K(0℃,冬季低温)、
298K(25℃,常温)和308K(35℃,夏季高温)三种条件下煤仓内煤体温度变化情况,并绘制煤仓升温曲线和升温速率曲线。
结果表明:在初始温度为273K的条件下,经过50d,温度只升高4K,无需进行自燃发火期分析;在初始温度为298K条件下,仓内煤体开始燃烧的临界温度为349.5K,自燃发火期为39.6d;在初始温度为308K条件下,仓内煤体开始燃烧的临界温度为355.1K,自燃发火期为18.2d。
研究成果对青龙寺煤矿在不同季节条件下防控煤仓自燃发火有一定指导意义。
【总页数】3页(P1-3)
【作者】乔武生;尚少勇;李亚军;康晓彤
【作者单位】国能榆林能源有限责任公司青龙寺煤矿分公司
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD752.2
【相关文献】
1.基于大型煤堆实验台的煤自燃过程模拟研究
2.筒仓储煤自然发火期研究
3.孙疃煤矿72煤容易自燃发火煤层倾斜俯采综采工作面综合预防煤层自燃发火技术探索研
究4.环境温度作用对巨型贮煤筒仓的内力影响分析5.大型圆筒仓煤自燃检测及注氮防灭火系统设计
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高地温环境对煤的自热危险性影响分析
高地温环境对煤的自热危险性影响分析张修峰;杨胜强【摘要】为确定高地温环境中煤的自热危险性,进行了不同初始氧化温度的煤绝热氧化实验.结果表明:初始氧化温度升高,煤绝热氧化温升到70℃所用的时间(t70)大大降低,且煤阶越高,t70值受初始氧化温度的影响越大.随着地温的升高,煤的自燃倾向性增大,会由不易自燃煤变为自燃煤.地温升高导致初始氧化时即有大量的原生活性基团参与反应,继而产生更多的次生活性基团,微观反应序列的强度增大,宏观上表现为放热速率明显增强,绝热氧化时间缩短,自热危险性增大.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2016(025)009【总页数】4页(P159-161,165)【关键词】地温;绝热氧化;起始温度;自热危险性【作者】张修峰;杨胜强【作者单位】江苏建筑职业技术学院能源与工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221011【正文语种】中文【中图分类】TD75随着浅部煤炭资源的临近枯竭，矿井开采深度正逐渐增加，许多矿井正陆续进入深部开采，地温梯度迅速增高［1］。
高地温引起的煤自然发火日趋严重，迫切需要研究高地温环境对煤的自热危险性影响，如枣庄集团的田陈、滕东等矿的地温已超过40℃［2］。
针对地温对煤自燃特性的影响，郭兴明等［3］通过分析煤体氧化放热性、自燃蓄热条件和供氧条件与地温的关系，得出地温改善了煤自燃所需的供氧条件和氧化蓄热条件，从而导致煤体自燃危险性增强。
文虎、许满贵等［4］已经得出煤体放热强度与耗氧速度随地温增加近似呈指数递增，地温的增加增强了漏风动力中的热风压动力，从而促进了煤自燃供氧条件。
邓军等［5］将测试煤样预先置于40℃恒温氧化后再程序升温，得出高温环境下煤体的气体产生率、耗氧速率及放热强度高于常温下氧化煤体。
但是地下原始煤层虽然在高地温的环境中，在煤层没有暴露于漏风风流中时，是处于无氧状态下，所以本实验则将煤样在不同地温下进行真空干燥，并以不同的氧化起始温度模拟不同的地温环境。
储煤筒仓内煤体温度分布规律实验研究
储煤筒仓内煤体温度分布规律实验研究1.引言1.1煤炭储存问题煤炭是世界上最重要的能源之一，在能源领域扮演着重要的角色。
为了确保煤炭的安全储存和使用，需要对煤炭的特性进行深入研究。
其中，煤炭的温度分布规律是影响煤炭储存质量的关键因素之一1.2煤炭温度分布规律的重要性煤炭的温度分布规律可以影响煤炭的自燃性能和储存质量。
煤炭在长时间的储存过程中，会因为内部化学反应和外部环境因素的作用而产生热量，导致温度升高。
如果煤炭内部温度过高，会加速煤炭的氧化反应，增加自燃的风险；同时，温度过高还会导致煤炭质量的下降，影响煤炭的使用价值。
1.3前人研究以往的研究表明，储煤筒仓内煤体的温度分布不均匀，并受到多种因素的影响，包括质量、温度、湿度等。
但是，目前对于储煤筒仓内煤体温度分布规律的研究还不够系统，需要在实验中进行深入研究。
2.实验目的本实验旨在通过实验的手段，研究储煤筒仓内煤体温度的分布规律，探究不同因素对煤体温度分布的影响，从而优化煤体的存储方式。
3.实验方法3.1实验装置本实验采用储煤筒仓实验装置，该装置包括一个密封的筒仓和温度传感器组成。
筒仓内设置有若干个温度传感器，用于测量不同位置的煤体温度。
3.2实验操作3.2.1筒仓装填首先，将一定量的煤炭装填至筒仓中，并确保装填密度均匀。
3.2.2温度测量在筒仓内设置若干温度传感器，测量不同位置的煤体温度。
将温度传感器布置在不同高度、不同位置的煤体中，以获取全面的温度信息。
3.2.3参数调节在进行实验过程中，可以调节不同的参数，如煤体湿度、温度等，以模拟不同的储存条件。
3.2.4数据记录实验过程中，记录不同位置的煤体温度，并及时采集数据，以便分析和研究。
4.实验结果与分析4.1温度分布规律通过实验记录的数据，可以得到不同位置的煤体温度分布情况。
根据不同位置的温度分布规律，可以总结出煤体温度分布的一般规律。
4.2影响因素分析通过调节不同参数，如煤体湿度、温度等，可以分析不同因素对煤体温度分布的影响程度。
煤堆自然温度
煤堆自然温度一、煤堆自然温度的定义和原理1.1 煤堆自然温度的概念煤堆自然温度是指在没有外部热源作用下，煤堆内部的温度变化情况。
煤堆自然温度是煤矿安全生产和煤炭质量监测的重要指标之一。
1.2 煤堆自然温度的原理煤堆自然温度受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1.煤堆的密度：煤堆密度越大，煤炭的相互接触面积越大，导热性能越好，煤堆内部的温度变化越明显。
2.煤堆的温度分布：煤堆内部温度分布不均匀，有的地方温度较高，有的地方温度较低。
这种温度分布不均匀会导致煤堆内部发生自燃。
3.煤堆的通风状况：煤堆通风状况良好，空气流动可以带走煤堆内部的热量，避免煤炭自燃的发生。
4.煤炭的品种和含水率：不同品种的煤炭具有不同的燃点和自燃倾向。
含水率越高，煤炭的自燃倾向越低。
二、煤堆自然温度的影响因素2.1 煤炭的氧化反应煤炭中的氧化反应是引起煤堆自然温度升高和自燃的主要原因之一。
当煤堆中的煤炭暴露在空气中时，煤炭中的挥发物会与氧气发生反应，产生大量热量，导致煤堆温度升高。
2.2 煤炭的含水率煤炭的含水率对煤堆的自然温度有重要影响。
含水率较高的煤炭具有较低的自燃倾向，因为水分可以吸收煤炭中的热量，降低煤堆的温度。
2.3 煤堆的堆放方式和通风状况煤炭的堆放方式和煤堆的通风状况对煤堆自然温度的分布有较大影响。
堆放方式不当和通风不畅的煤堆容易造成热点的形成，从而加速煤炭的自燃过程。
2.4 外界环境温度外界环境温度也是影响煤堆自然温度的重要因素之一。
当外界温度升高时，煤炭堆中的温度也会相应上升。
三、煤堆自然温度的监测和控制3.1 煤堆自然温度的监测方法为了及时了解煤堆自然温度的情况，可以采用以下几种监测方法：1.温度传感器：在煤堆内部安装温度传感器，实时监测煤堆的温度变化。
2.热像仪：利用热像仪对煤堆进行无损检测，获取煤堆内部的温度分布情况。
3.长期监测：对煤堆进行长期监测，记录温度的变化趋势，及时发现异常情况。
3.2 煤堆自然温度的控制措施为了避免煤堆自然温度升高引发自燃，可以采取以下控制措施：1.加强通风：保证煤堆通风状况良好，及时排除煤炭中的热量，降低煤堆的温度。
圆筒仓内自然对流对粮堆热湿传递的影响研究
DOI：10.3969/j.issn1000-4874.2014.04.014圆筒仓内自然对流对粮堆热湿传递的影响研究*王远成, 亓伟, 张中涛（山东建筑大学教育部可再生能源建筑利用技术实验室, 山东济南250101,Email:**************）摘要：该文基于谷物等温吸附原理和局部热湿平衡假设，建立和验证了吸湿性多孔介质内部自然对流和热湿耦合传递的数学模型，并采用数值模拟的方法考察了由于圆筒仓外季节性的大气温度变化而导致的仓储粮堆内部自然对流流动对粮堆内部热量传递和水分迁移的影响。
通过数值模拟预测和分析了冬季和夏季两种情况下，高度为16 m、直径为10 m 的圆筒仓内部自然对流流场、温度和水分分布规律。
关键词：谷物储藏；自然对流；热量传递；水分迁移；数值模拟中图分类号：TK124 文献标识码：AThe effect of natural convection on heat andmoisture transfer of stored grain in a siloWANG Y uan-cheng, QI Wei, ZHANG Zhong-tao(Key Laboratory of Renewable Energy Utilization Technologies in Buildings of the National EducationMinistry, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China)Abstract: Temperature gradients developed due to the seasonal variations in ambient temperatures cause natural convection airflow, heat transfer and migration of moisture within the bulk grain. In present paper, a mathematical model of natural convection heat and moisture transfer is developed by reflecting the change in air moisture on the grain moisture through the sorption isotherm. Natural convection flows are computed by solving a Brinkman-Darcy equation. The effect of temperature gradients on natural convection, heat transfer and moisture migration is simulated numerically by using Multiphisycs COMSOL 4.3. The validity of the numerical model is ascertained by comparing the predicted results with experimental and numerical results in the literatures. The model is applied to predict the airflow patterns, temperature and grain moisture distributions under conditions approximating winter and summer storage periods in silo with 10 m in diameter a height of 16 m. The predictions of moisture and temperature distribution are consistent with field observations.Key words: grain storage, natural convection, heat transfer, moisture migration, numerical simulation* 收稿日期: 2014-03-05(2014-05-12 修改稿)基金项目: 国家自然基金(51276102)、山东省自然基金(ZR2011EEM011)和国家粮食公益专项(201313001)作者简介: 王远成(1963－), 男, 安徽宿州人, 教授, 博士.Received: March 5, 2014 (Revised May 12, 2014)Project supported by foundations: Supported by the National Natural Science Foundation of China (51276102), the Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2011EEM011) and the National Food Public Special(201313001)Biography: WANG Y uan-cheng (1963–), Male, Professor, Ph. D.488 水 动 力 学 研 究 与 进 展 A 辑 2014 年第 4 期来描述由于粮堆内部的自然对流而引起的水分迁移过程，但却忽视了扩散引起的水分迁移。
储煤筒仓的安全设计
储煤筒仓的安全设计发表时间：2020-08-13T10:26:25.317Z 来源：《工程管理前沿》2020年6卷第11期作者：李磊[导读] 本文从安全角度出发，以单仓储煤量5万吨的筒仓为例摘要：本文从安全角度出发，以单仓储煤量5万吨的筒仓为例，对筒仓安全监测系统中的温度监测、可燃气体和有毒气体监测、烟雾监测、料位监测、皮带明火煤监测、惰性气体保护装置、防堵装置、防爆门和轴流风机的配置进行研究设计并监测控制指标，有效提高筒仓的安全性和可靠性。
关键词：筒仓﹔安全﹔温度；可燃气体；烟雾；料位；惰性保护；防堵1概述我厂的储煤方式为3个直径45m、高55m、总储煤量15万吨的筒仓，具有储量大、土地利用率高、防雨水、环境污染小等优点，但储煤筒仓由于设计或维护不当，极易发生堵煤、自燃甚至爆炸等重大事故，影响锅炉用煤和全厂的安全生产。
储煤筒仓的安全设计分为防堵设计、防自燃设计、防爆设计、消防设计、结构安全设计、施工安全和运行维护等方面。
本文主要研究了储煤筒仓的防堵设计、防自燃设计和防爆设计等。
筒仓内因物料的粒度和含水率等不同，易发生堵煤，直接影响输煤系统的安全性和可靠性﹔由于筒仓内煤的缓慢氧化，会使煤的温度逐渐升高，煤导热系数低，内部热量向四周导热较慢，导致煤堆内温度升高，同时释放烟雾和有害有毒气体，极易导致煤的自燃。
当可燃气体和烟雾达到一定浓度后，易发生筒仓内存煤自燃甚至爆炸等重大安全事故。
因此，做好防堵、防自燃和防爆设计等环节，能使筒仓的异常情况从源头上避免。
同时，为防止筒仓储煤出现空仓或满仓状态，筒仓中还应配置料位监测设备。
2 筒仓安全监测系统筒仓安全监测系统是一整套完整的安全保证体系，包括筒仓安全、人员安全和设备安全等。
筒仓安全监测系统由就地检测设备和监测系统组成,就地检测设备包括料位、温度、烟雾和可燃气体检测设备等。
筒仓安全监测系统自成一体，在输煤集控室内独立设置，筒仓安全监测系统全面监测筒仓状态，保证筒仓储煤安全。
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环境温度作用对巨型贮煤筒仓的内力影响分析夏冬桃 徐礼华(武汉大学土木工程与建筑学院 武汉 430072)摘 要:对一直径120m 、容量达10万t 的巨型钢筋混凝土贮煤筒仓在环境温度作用下进行有限元分析,分别研究了在空仓和满仓时,环境温度的升高和降低时仓壁的应力状态,并与贮煤侧压力作用时的应力状态进行比较分析。
分析结果表明:环境温度降低时,仓壁中的最大环向应力比由贮料侧压力所引起的仓壁中的最大环向应力约大6倍;降温时仓壁中的最大环向应力是升温时的仓壁中的环向应力的7倍;环境温度作用所引起的仓壁竖向应力与由贮料侧压力作用所引起的仓壁竖向应力则差别不太大。
最后分析了 钢筋混凝土筒仓设计规范 (GB 50077-2003)中的有关规定,提出了几点设计参考意见,可给类似工程设计提供参考。
关键词:筒仓 温度荷载 贮料压力 有限元分析EF FECTS OF TEMPERATURE LOAD ON GIANT REINFORCED CONC RETE COAL SILOXia Dongtao Xu Lihua(School of Civil Engineering,Wuhan Universi ty Wuhan 430072)Abstract :The actions and effects of temperature loads on giant reinforced concrete circular coal silo are not precisely specified in technical references and relevant standards of design.It is investigated the s tructure behavior of reinforced concrete circular coal silo(wi th a diameter of 120m and a capacity of 100kilo tons)subjected to temperature loads.The temperature loads indi vidually assumed to act on the coal silo without nothing and fully laden silo.And compared the stress state of the silo on temperature load with that of the one on stored material pressure.The inves tigation reveals that temperature load has a great effect on the stress state of the silo;the annual s tresses in the wall of the silo caused by temperature load are si x times larger than that of the one caused by the stored material pressure;when the temperature steps down,the annual stresses are much larger as compared with the situation of temperature goes up;the axial s tress in the wall of the silo is not so obviously in fluenced by temperature load or by material pressure.Finally,after analyzing The Code for Design of Reinforced Concrete Silos (GB 50077 2003),several advices are presented which are very important to the design and practice of reinforced concrete silos.Keywords :silo temperature load material pressure finite element analysis作 者:夏冬桃 女 1975年1月出生 讲师 博士研究生E mail:xgzxy99@收稿日期:2005-10-30随着国家经济的发展,近年来钢筋混凝土筒仓的结构和形式都有一些新的发展,但由于其使用范围及工程实践经验有限,在我国新颁布的 钢筋混凝土筒仓设计规范 (GB 50077-2003)[1]中,对环境温度作用时筒仓的内力计算以及设计上如何考虑这一问题仍未作明确规定。
装载散粒体的钢筋混凝土浅筒仓,物料的法向作用随筒仓的深度而增大,厚度符合规范要求的仓壁,在物料作用下的配筋量较少,筒仓结构上的荷载系永久荷载,有时甚至是构造配筋。
环境温度对筒仓的法向作用,一般情况下,只与筒仓的直径有关而与其深度无关。
因此,直径很大的浅筒仓,外界温差对仓壁的附加压力可能远大于贮料压力。
据文献[2]中分析已经发生的筒仓事故,其主要原因之一就是忽视仓壁温度变化的影响。
当温度升高时,仓壁周长增加,从而相对仓壁原始位置引起垂直裂缝;当仓壁冷却下来时,仓壁收缩并试图回复到原始状态,但因为受到贮料的阻碍,仓壁是受压缩的。
因此,这时仓壁温度的影响是不可忽视的。
80 Industrial Construction Vol 36,No 3,2006工业建筑 2006年第36卷第3期设计上是否需要考虑环境温度作用,温度的变化对大直径钢筋混凝土筒仓的应力影响有多大。
环境温度作用所引起的仓壁环向应力与由贮料侧压力所引起的仓壁环向应力相比,究竟有多大,温度应力在设计中如何考虑,这些问题是实践提出的不可忽视的研究课题。
本文通过对一直径120m,贮煤容量达10万t 的钢筋混凝土巨型贮煤筒仓在环境温度作用和贮料侧压力作用下的仓壁进行有限元计算,并对以下几种工况进行比较分析:1)空仓时,分别分析环境温度的升高与降低对仓壁应力的影响。
2)满仓时,分别分析环境温度的升高与降低对仓壁应力的影响。
3)环境温度作用所引起的仓壁应力,与由贮料侧压力所引起的仓壁应力进行比较。
1 工程概况本工程为广东省某电厂的贮煤筒仓结构,设计容量达10万t 。
建筑平面为圆形,仓壁为钢筋混凝土结构,仓壁高18m,内直径120m,上部仓壁厚度1 0m,下部仓壁厚度1 3m,厚度自下而上按线性规律变化,底部开有一7m 7m 的门洞;仓顶为一联方型球面双层钢管网壳,网壳矢高48m,网壳采用下弦周边多点支承,所有的支座均落在钢筋混凝土仓壁顶部,支座为固定铰支座。
仓壁布置在宽2 6m 高0 6m 的承台上,在考虑桩和土的情况下,每隔2 5 沿径向布置两根混凝土圆桩,桩直径400mm,共288根桩。
贮煤筒仓纵剖面示意如图1。
图1 贮煤筒仓纵剖面2 有限元模型2 1 有限元网格采用大型有限元工程分析软件ANS YS 建立三维线弹性计算模型时,由于网架作用在仓壁上的竖向力通过网架和仓壁之间的预埋件传递,预埋件沿圆周每10 设一个,共36个,屋顶网架传给每个预埋件的竖向荷载为400kN,所以网架作用在仓壁上总的竖向荷载为400 36=14400kN 。
建立地基和基础的模型时,取桩长20m,桩外边距承台外边400mm,土体在高度方向向下取20m,在水平方向从仓壁中心线开始向两侧多取20m 。
钢筋混凝土仓壁属于薄壳,当曲面单元划分得较细时,可用平面单元来近似壳体的几何形状,采用Shell 63单元,网格划分见图2。
图2 考虑地基的模型网格2 2 材料参数选取煤的重力密度: =10kN/m 3,煤的内摩擦角: =38 。
煤与混凝土仓壁的摩擦系数: =0 5~0 6。
仓壁和桩的混凝土强度等级:C30,弹性模量3 104N mm 2,泊松比 c 为0 167,混凝土重力密度25kN/m 3,混凝土的线膨胀系数: c =1 10-5 ,钢筋的线膨胀系数: s =1 2 10-5 ,土的弹性模量取为4MPa,泊松比取为0 1。
2 3 荷载及荷载组合根据 钢筋混凝土筒仓设计规范 (GE 50077-2003)第4 1 1条规定,本工程筒仓结构上的永久荷载应包括:筒仓自重、上部网架结构重量、环境温度作用;筒仓结构上的可变荷载包括:贮料荷载、屋面均布活荷载、风荷载。
由于本次主要研究环境温度作用对筒仓的应力影响,本文将主要论述环境温度作用和贮料侧压力对仓壁的应力的影响,关于仓顶风荷载的计算分析以及洞口应力的计算分析将在另一文章中论述。
1)仓顶上永久荷载:屋顶网架传给每个预埋件的竖向荷载为400kN 。
仓壁自重:混凝土重力密度25k N/m 3。
2)仓壁上的可变荷载:煤侧压力。
按 钢筋混凝土筒仓设计规范 (GB 50077-2003)中规定:当筒仓内贮料计算高度h n 与圆形筒仓内径d n 之比,小于1 5时为浅仓,本工程贮煤仓h n /d n =33 4/120=0 278<1 5,为浅仓。
当仓壁顶面以上贮料为圆截锥体,破裂面不通过仓中线时,浅圆仓贮料作用于仓壁上的侧压力按 钢筋混凝土筒仓设计规范 (GB 50077-2003)附录C 0 2公式计算,计算结果如表1。
表1 贮料作用于仓壁上的侧压力仓壁顶部至计算点的距离 m1 534 567 5910 51213 51516 518贮料侧压力 (N m -2)4432106371813628364349094145447499535446109068727752738290981环境温度作用对巨型贮煤筒仓的内力影响分析 夏冬桃3)环境温度作用:筒仓的环境温度作用包括:季节温差、仓壁内外温差和日照温差。
在我国煤炭系统的筒仓设计中,对温度作用的计算表明,内外温差的作用是主要的,不仅分布广泛而且影响配筋。
本工程中由于温差变化较大:当地极端最高气温:Tmax =38 5 ,当地极端最低气温:Tmin=1 6 ,由 钢筋混凝土薄壳结构设计规程 [3]中壳体中曲面温度变化:T1= 0 6(Ts-Tw)= 0 6(38 5-1 6)= 22 14其中,Ts 为夏季平均最高气温,Tw为冬季平均最高气温。
根据煤炭设计院的建议,仓内外最大温差取T2=50 ,初始参考温度取25 。
4)荷载组合,见表2。
表2 荷载组合工况1(空仓)1 2恒+1 2(升)温度荷载工况2(空仓)1 2恒+1 2(降)温度荷载工况3(满仓)1 2恒+1 3贮煤侧压力工况4(满仓)1 2恒+1 3贮煤侧压力+1 2(升)温度荷载工况5(满仓)1 2恒+1 3贮煤侧压力+1 2(降)温度荷载3 有限元计算结果及分析采用有限元工程分析软件ANSYS进行计算,将各种荷载组合时的最大应力比较列于表3。