支座位置上移对焦炭塔塔体变形的影响

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1、第26卷第1期暨南大学学报(自然科学版)Vo1．26No．12005年2月JournalofJinanUniversity(NaturalScience)Feb．20o5支座位置上移对焦炭塔塔体变形的影响朱永安，王瑶，刘人怀(暨南大学应用力学研究所，广东广州510632)[摘要]用有限元方法研究支座上移对焦炭塔塔体变形的影响，与支座在下时塔体的变形相比较，分析支座上移能否克服塔身下体鼓胀。在一个工作循环下，针对3种工况进行模拟计算，通过对结果的比较分析，发现在支座上移并不能显著降低塔体下部的径向位移．[关键词]焦炭塔；塔体变形；塔身下体鼓胀；支座；有限元[中图分类号]T

2、Q051[文献标识码]A[文章编号]1000—9965{2005}01—0123—04EfectonthedeformationofthebodyofcokedrumsduetotheascendingofsupportsZHUYong—all，WANGFan，LIURen—huai(InstituteofApphedMechanics，JinanUniversity，Guangzhou510632，China)[Abstract]Thedeformationeffectofthebodyofcokedrumsduetoascendingofsupportsisstud

3、iedbyusingfiniteelementmethod．WhethertheproblemofbulgecallbesolvedduetoaS—cendingofsupportsisdiscussedbycomparingwiththedeformationwhenthesupportsaleintheformerlocation．Threekindsofloadconditionsarecalculatedinoneoperatingcircle．Itiscon—cludedthat，theradialdeformationcannotbedecreasedrem

4、arkablyduetotheascendingofsupD0rts．[Keywords]cokedrum；deformationofthebodyofcokedrum；bulgeofthelowerpartofdrum；supports；finiteelement焦炭塔是延迟焦化装置的关键设备，一般是板焊结构的薄壁塔式容器，塔顶封头向上开有除焦口，在其0锥体下封头的下端设有排焦用的大开口．整个塔体由圆筒型裙座支承，如图1所示．国内焦炭塔的工作周期为48h，压力周期性波动为0～0．23MPa，操作温度周期变化大，从[收稿日期]2O04—06—15[基金项目]国家自然科学

5、基金(10372035)资助项目[作者简介]朱永安(1979一)，男，硕士研究生，研究方向：板壳力学124暨南大学学报(自然科学版)20o5年常温到475oC，随后有急剧冷却．在运行若干年后，塔体会出现环向裂缝，下段塔体出现鼓胀现象，尤其是裙座以上8m的充焦段，鼓胀现象特别严重[Ii．鼓胀现象已成为困扰世界石油工业的难题．如何克服鼓除焦口胀，国内外对此问题进行了一定的研究．美国通过改变塔体材料，用低铬一钼钢代替低碳钢，_一一定程度上改善r鼓胀变形[21．国内许多工程技术人员认为，焦炭塔在操作过程中，受热荷载的影响最大，在升温阶段，塔体会沿轴向向上伸长，但是简体自重以及介

6、质重力阻碍其伸长，充焦段受到的阻碍最大，在连续的工作循环中，频繁的升温和降温，使简体发生鼓胀变形⋯，若堵焦线接口能将裙座上移，如图1所示，使充焦段的轴向伸长不受限制，是解决鼓胀问题的一个方法，但是，这种方法至今没有在工程上付诸实施，支座上移后塔体的变形情况也没有计算过．本文用有限元方法模拟计算一个工作周期中，支座位置上图1支座上移位置示意图移时塔体的变形，特别是充焦段的径向变形，并与支座位置在下时的变形相比较，分析支座上移能否解决鼓胀．1计算模型及结果塔体结构尺寸如图2所示J，用耦合场单元对模型进行轴对称分析，即认为在外载及温度场作用下塔体变形是轴对称的．塔体材料是20

7、g，密度是7833kg／m3，内部介质总重为336t，塔体承受的内压为0．23MPaj．工作循环周期为48h，分为3个阶段：升温阶段，保温阶段和降温阶段．本文共计算了下列3种工况的变形：(1)内压及塔体自重，介质作用，内壁施加表1所示的温度场3．(2)内压及塔体自重，介质作用，内壁仅充焦段施加表l所示的温度场．(3)内压及塔体自重，介质作用，内壁外壁施加表1所示的温度场．表1塔体内外壁温度场壁类t／h／℃壁类t／h／℃壁类t／h／℃0201O48238360内壁215o内壁34482内壁44204．64316363804820O2OlO4