高炉布袋除尘器有限元结构分析

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1、·44·钢铁技术2010年第6期·CAE·高炉布袋除尘器有限元结构分析12吴涛，贾彩清(1．国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心CAE技术中心重庆4000132．国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心环保研究室重庆400013)【摘要】采用有限元分析技术对干式布袋除尘工艺中的核心设备－布袋除尘器结构进行了多种载荷作用下的应力、应变分析，为布袋除尘器结构优化设计提供了重要的理论依据。【关键词】高炉煤气布袋除尘器有限元分析11AREASAREASMAR192010MAR262010高炉煤气布袋除尘工艺相对传统湿法除尘

2、工TYPENUM10:35:40TYPENUM09:28:11YXZ艺，在节能、节水、减排等方面具有明显的优势，XY近年来在国内外得到了广泛了应用。但是高炉煤气Z布袋除尘器的受力相对复杂，同时承受内压、积灰、自重、温度、风载等多种外界载荷的作用。如何确11AREASAREASMAR192010TYPENUMMAR19201010:36:31TYPENUM保布袋除尘器结构在复杂工况下安全运转的前提10:38:45YX下，实现精细化设计成为了布袋除尘工艺设备设计ZYXZ的重点目标之一。以往多采用或参照压力容器经验公式的计算

3、手段，布袋除尘器的结构设计偏于保守，不利于精细化设计。本文以压力容器分析设计图1结构计算几何模型规范为依据，采用有限元分析技术，提出了布袋除尘器在复杂工况下的整体结构受力分析方法及局3计算结果定性分析部重点构件采用子模型技术进行精细分析方法，有3.1花板效解决了高炉煤气布袋除尘器的结构受力分析。煤气在经过布袋后，具有一定的压损，花板的上下表面产生一定压差。花板结构必须具备一定的1计算模型示例刚度（挠度≤5mm）及强度要求（小于材料许用应高炉煤气布袋除尘器结构部件主要包括：筒力），保证花板结构的正常运行。可以通过调整花体

4、、封头、支座、人口、煤气进口管、煤气出口管板的厚度及加筋布置，使得花板的强度和刚度都满等。有限元计算工具采用的通用有限元程序ANSYS，足设计要求。结构计算模型示例如图1所示。图2为某工程计算的花板位移及应力分布。11NODALSOLUTIONNODALSOLUTIONAPR22010APR22010STEP=1STEP=114:48:0514:47:33SUB=1MNSUB=1TIME=1TIME=1USUM(AVG)SINT(AVG)2荷载工况的选取RSYS=0MIDDLEDMX=37.974DMX=37.974S

5、MN=34.994SMN=.624123SMX=37.974SMX=45.009ZZ恒载荷：以结构计算几何模型为计算依据；XYMXXYMN温度荷载：取结构最高的工作温度；MX压力荷载：取结构最高的工作压力；34.99435.65636.31936.98137.643.62412310.48720.35130.21440.07735.32535.98736.6537.31237.9745.55615.41925.28235.14645.009风载荷：取工程项目所在地的风载数据；积灰载荷：取结构可能最大积灰分布。图2花板的

6、挠度及应力分布2010年第6期钢铁技术·45·花板的最大挠度为≤5mm；最大应力小于材料现明显的集中，考虑到直筒与锥筒相接处为结构不许用应力，出现在花板与加筋相交处；花板的强度连续处，同时考虑到整体计算采用shell单元模拟和刚度均满足设计需求。具有一定的计算偏差，因此此处又采用了更加精确3.2封头的子模型计算手段，局部精细计算。图5为实体子模型的网格。1NODALSOLUTIONAPR22010STEP=114:53:21SUB=1TIME=1SINT(AVG)MIDDLEDMX=47.405SMN=2.056SMX

7、=77.895MXYZMNX2.05618.90935.76252.61569.46810.48327.33644.18961.04277.895图3封头应力分布封头薄膜应力强度从直筒段到顶部先呈现一图5子模型网格个逐步增加，在过渡段达到极值，然后逐步减小的趋势，当靠近顶部洞口时应力强度又逐渐增大。封通过子模型计算，可以更精确获取直筒和锥筒头在大直径开孔的下，结构削弱明显。通过调整封相接处的应力分布情况。图6是直筒和锥筒相接段头厚度、补强的形式，可以使得封头设计趋于合理。[1]的应力线性化处理结果。图3为某工程优化设计

8、后的封头应力分布：3.3直筒与锥筒相接段1POST1APR22010STEP=1直筒和锥筒相接段为结构不连续处，而且同时14:01:18SUB=1TIME=1SECTIONPLOT有多种载荷直接作于与此，此处为结构设计重点部NOD1=107087NOD2=29748164.433SINTMIDDLE151.782位。可以通过多种方