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吸收塔是煙氣脫硫工藝中的主體結(jié)構(gòu)，屬于大型的薄壁殼體鋼結(jié)構(gòu)。整個吸收塔由底環(huán)、支座、殼體、加勁肋、入口、出口、各類管嘴接口、各層操作平臺、除霧噴淋裝置、循環(huán)噴淋管裝置等諸多的構(gòu)件通過焊接組成。由于脫硫的過程是一個化學反應過程，而這一切都在吸收塔內(nèi)部完成，因此在反應流程過程中會出現(xiàn)不同的壓力和溫度，同時也需要考慮在突發(fā)情況下將出現(xiàn)的各種不利的后果。設計中所需要考慮的荷載包括：各構(gòu)件自重靜載、各類活荷載、積灰荷載、漿液荷載、管道荷載、風荷載、地震荷載、靜水壓力、設計壓力、操作壓力及停機真空壓力狀態(tài)等多項，各種工況的荷載組合多達數(shù)十種。同時還要考慮施工狀態(tài)、非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)等不同的設計情況，因此設計中包括的荷載設計組合將多達上百種。設計人員需要保證吸收塔在不同的工作狀態(tài)和工作環(huán)境下能保持運行良好，這對于結(jié)構(gòu)設計來說是一項艱巨的工作。采用有限元分析能夠精確計算吸收塔在各種荷載組合作用下的應力和變形，是一種準確有效的吸收塔分析方法。
我國目前還沒有專門針對吸收塔的設計規(guī)范。研究表明參照美國石油學會(American Petroleum Institute，簡稱API)規(guī)范設計更能夠達到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標，因此在這里參考API 650規(guī)范。API 650規(guī)范適用于低內(nèi)壓作用下的各種立式圓筒形鋼制焊接存儲罐體，涵蓋了罐體材料、設計、加工、安裝以及測試等各個方面。
API規(guī)范規(guī)定可采用彈性分析法來計算殼體強度。荷載組合采用標準組合，其中可變荷載組合值系數(shù)可為Q4。強度驗算采用許用應力法，許用應力取鋼材屈服強度的0.66。
本工程為印度某電廠煙氣脫硫吸收塔，吸收塔總高度為21.21 m，在標高4.68m以下為直徑82m的筒體，標高6.56-19.71 m之間為直徑4.43 m的筒體，出口部分為一圓錐體，出口直徑為255 m。吸收塔殼體采用A36碳鋼，在95℃設計溫度下的屈服強度226 MPa。入口煙道寬3.55 m，最小高度1.24m，采用C276合金鋼，厚度為4.76 mm，在95℃設計溫度下的屈服強度232 MPa。鋼板允許腐蝕厚度1 mm，設計壓力6.22 kPa，設計真空壓力200 kPa，泥漿比重1.15，最高漿液面高度7.92m，平臺活荷載4.78 kN/m2，設計基本地震加速度為0.98 g，基本風壓為1.3 kN / m2。沿吸收塔塔身布置有7層平臺，2層除霧裝置以及3層循環(huán)噴淋裝置。吸收塔底部和基礎環(huán)板焊接在一起，用29個M40錨栓固定與基礎上。
本研究采用STAAD Pro軟件對該吸收塔進行有限元建模。建模的步驟為建立幾何模型、定義截面特性、設置支座、定義荷載。
由于吸收塔殼體上布置有很多設備孔和人孔，模型單元劃分時會產(chǎn)生很多不規(guī)則單元，根據(jù)“建模的平方定律”會引起建模工作量和計算機運算量的猛增。因此建模階段可以先忽略這些孔洞以簡化模型，在以后的設計階段時再根據(jù)API規(guī)范的要求對孔洞進行加強。
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