脱硫塔加湿电结构受力分析

陈世见

（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩 364000）

0 引言

近年来，国家对火力电厂的环保提出了更高要求，脱硫塔加塔顶加湿电结构在脱硫、除尘中具有明显效果，此技术符合国家现有环保要求。脱硫塔加湿电结构开始广泛使用，由于该结构下部直径小、上部直径大、荷载集中、结构复杂等特点，因此需有限元详细分析结构受力特点。

1 结构模型

某电厂项目吸收塔及塔顶湿电结构，下部吸收塔直径D1=6.6 m，上部湿电直径D2=8.1 m，总高H=43 m，采用Midas 有限元计算分析软件建模，结构计算模型如图1 所示。

图1 结构模型

塔体结构荷载包括自重、设备运行荷载、正压2000 Pa、底部浆液压力、风载、地震载。塔体底部浆液液位高为Hn=11 m，浆液密度为ρ=1.12 t/m3，按三角形流体压力分布，标高11 m，压力为0，底部压力为P=123 kN/m3。风载：基本风压wk=0.4 kN/m2，体型系数μs=1.0，各高度风荷载标准值见表1。地震荷载：地震烈度为7 度，Ⅲ类场地，地震分组二组，地震影响系数最大值αmax=0.12，特征周期为Tg=0.55 s。

2 计算分析

2.1 应力情况

由于计算考虑各种工况条件，本文按最不利分布情况作为分析条件，分别取开孔处剖面段与非开孔处剖面段的应力分布做为对比分析。图2 非开孔处剖段面在截面变径段应力较为集中，最大应力在塔底σmax1=50.4 N/mm2；图3 塔体开孔处发生应力突变，最大应力在开孔处σmax2=92.9 N/mm2，开孔处为结构的相对薄弱点；图4 塔体结构开孔处加强、变径段刚度加大，加强后塔体最大应力在塔体底部σmax3=56.5 N/mm2，加强后对减少塔体应力集中具有显著效果。

2.2 变形情况

塔体结构的变形结果如图5 所示，最不利荷载组合情况下顶部变形最大23.6 mm，倾斜度为1/1822，塔体倾斜变形量较小满足结构的运行要求。

表1 各高度风荷载标准值

图2 非开孔处剖段面应力分布

图3 开孔处剖段面应力分布

图4 结构加强后应力分布

图5 结构变形分布

2.3 屈曲情况

塔体结构进行特征屈曲分析，计算结果屈曲特征值为20.7，安全裕量满足。塔体结构行非线性屈曲分析，计算方法按位移控制法，通过控制顶点最大位移计算，结构稳定分析结果如图6，其计算稳定系数为17，结构稳定系数较大，安全裕量完全满足设备使用要求。

3 结论

（1）脱硫塔加塔顶加湿电结构计算复杂，存在多个薄弱点，在设计过程中应采用有限元进行分析，控制开孔、变径段等处的应力突变，应加强塔体的构造措施。

（2）塔体整体变形较小，满足设备运行要求。

图6 结构荷载—时间曲线

（3）塔体屈曲计算稳定系数较大，安全裕量满足设备运行要求。