玻璃钢烟道的结构设计及其优化

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随着环保要求的日渐严格,必须对燃煤烟气进行脱硫后再排放,目前普遍采用的脱硫技术均为湿法脱硫。“烟塔合一”作为一项先进脱硫技术,能够对除尘脱硫后的湿烟气进行有效抬升,促进净烟气中未脱去污染物的扩散,降低污染物落地浓度,节约建设资金。烟道的设计为该技术的一项重要内容。由于玻璃钢的可设计性非常强,通过合理的设计,玻璃钢烟道可以较好地满足“烟塔合一”工程中的要求,具备良好的耐腐蚀性、重量轻、大跨度的特点,并且使用寿命长,节约成本。本文结合某新建2x300MW机组具体工程案例,进行“烟塔合一”玻璃钢烟道设计的讨论。以有限元分析软件ANSYS为平台,进行玻璃钢烟道整体结构的稳定性分析、静力计算,对烟道性能进行评价。分析不同因素对结构强度和稳定性的影响,并对烟道管身进行变厚度优化设计。本文主要研究内容如下:1.采用APDL语言编制程序建立FRP烟道有限元模型,输入所有材料参数信息,进行五种组合工况下的有限元分析,包括静强度分析和风压稳定性分析。FRP烟道的有限元分析结果显示,FRP烟道在各种载荷组合下形变、应力、应变均满足许用要求,在支撑位置易产生应力集中。对FRP烟道进行稳定性分析,确保结构满足稳定性要求,并预测了失稳破坏的部位。2.2号钢支撑不同固定方式下对钢支撑段进行了细部分析。分析了(A)、(B)、(C)三种固定方式,三种约束方式均满足静强度及稳定性要求。单排支撑固定释放了管道热应力,对管身与支撑均有利,更有优势。3.计算了12种跨距模型,根据结果研究不同跨距下玻璃钢烟道结构性能的变化规律。4.FRP烟道结构层的分段变厚度优化设计。根据等厚计算的应力分布,确定一种分段变厚度设计方案,并对其进行校核分析。静强度和稳定性分析结果均满足许用要求,且管身质量减重17.53%。
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