某煙囪及吸收塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

謝亮

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司 重慶 400013)

引言

目前，電廠脫硫設(shè)施經(jīng)常會(huì)由于受場(chǎng)地條件限制，把吸收塔和煙囪二合一進(jìn)行布置，其中下部設(shè)置吸收塔，上部設(shè)置煙囪排放煙氣，方案具有占地小、流程簡單、投資小、運(yùn)營維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為大直徑薄壁鋼高聳結(jié)構(gòu)，塔體需開設(shè)大尺寸孔洞，內(nèi)部還有漿液載荷、煙氣壓力等，結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜，故對(duì)煙囪及吸收塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核較為重要。

1 工程概況

某煙囪及吸收塔本體設(shè)計(jì)如下：總高度為80m，全鋼結(jié)構(gòu)，0.000m～ +24.000m 部分為吸收塔，直徑為 13m，高徑比 1/1124，在吸收塔+11.422m 標(biāo)高處接原煙道，原煙道開孔10.4m(寬) ×3.7m(高)；+24.000m～ +80.000m 部分為煙囪，直徑為 6.7m，+25.000m～ +35.000m部分為吸收塔與煙囪連接過渡段，吸收塔開口處采用加勁板(型鋼)進(jìn)行加強(qiáng)，各段設(shè)計(jì)鋼板厚度見表1，煙囪及吸收塔設(shè)計(jì)立面及洞口加固示意見圖1，地腳螺栓設(shè)計(jì)見圖2。原有設(shè)計(jì)按照《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50051—2013)[1]中相關(guān)方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)煙囪的自振周期、橫風(fēng)向風(fēng)振影響、局部開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象等無法計(jì)算準(zhǔn)確，在設(shè)計(jì)時(shí)通常以保守取值，故擬采用有限元分析對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定等進(jìn)行安全性校核，并提出優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。

表1 設(shè)計(jì)鋼板厚度Tab.1 Designed steel plate thickness

圖1 煙囪立面及洞口加固示意Fig.1 Chimney vertical view and reinforce hole drawings

圖2 地腳螺栓設(shè)計(jì)Fig.2 Anchor bolts drawings

2 有限元模型的建立

由于此種結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性、受力的復(fù)雜性，根據(jù)《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50051—2013)以及《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50135—2006)[2]常規(guī)公式計(jì)算難以準(zhǔn)確得到結(jié)構(gòu)自振周期、局部應(yīng)力等計(jì)算參數(shù)，擬采用ANSYS 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，并對(duì)以下5 種最不利組合工況下的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行校核：(1)自重+風(fēng)荷載；……