印度某项目部脱硫吸收塔倒装施工抗倾覆演算及千斤顶最大受力计算

【摘要】脱硫吸收塔是FGD的核心装置，是脱硫反应的场所，在其中完成对有害气体的吸收过程。 脱硫吸收塔制作安装施工工艺有倒装法和顺装法两种, 本文就印度JHAJJAR项目吸收塔倒装过程中的千斤顶最大受力及抗倾覆能力进行演算。

【关键词】脱硫吸收塔；倒装；抗颠覆；演算 ；受力

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、工程概况：

印度某项目部发电厂第一期工程有2×660MW超临界燃煤发电机组，与工程配套建设2套石灰石―石膏湿法烟气脱硫装置，本工程脱硫岛采用一炉一塔的方式，本期吸收塔由顶盖、筒体、底板及底座组成,总高度为31.07m。其中筒体直径为￠16.50m,高度为H 24.00m,从上到下筒壁由钢板δ10、12、14、16、18、20组焊而成;顶盖高H 3.95m,由钢板δ10及H型钢组焊而成。

二、抗颠覆演算：

当吸收塔壳体做最后一节提升，整个筒身仍处于自由状态，而且筒身高度最高时视为最不利状态，对此时工作状态进行演算，确定其安全性最具代表性和说服力：

现场条件：JHAJJAR季风主导风向为西风，对于这一点我们可以通过我们这几年的施工、生活体验得到，参见图一：烟囱、吸收塔在风中的位置，可知吸收塔受烟囱筒身分流风束影响，处于风口位置。

附图一：烟囱、吸收塔在风中的位置

确定基本风压：

1）按照EPC资料百年一遇47m/s

W0=47*47/1600=1.381kN/m2

Wk=βz*μs*μz* W0（公式）

Wk风荷载标准值（kN/m2）

βz 高度z处的风振系数

μs 风荷载体型系数

μz 风荷载高度变化系数

W0基本风压（kN/m2）

因整体考虑计算，高度风荷载变化系数和高度z处的风振系数均取值1

吸收塔筒身直径16.5m，高度为24.5m，塔顶处最高30.75m（倒锥形塔顶）

计算迎风面积时将塔顶倒锥简化成圆柱体，椎体部分高度按三分之一计算

因此吸收塔的计算高度为26.583m

计算塔体整体侧向风压力时考虑高细比、表面粗糙度：

高细比为：26.583/16.5=1.6111

表面不凸凹不平，按表面光滑考虑≈0

查表得出μs=0.5（参见附图二）

附图二：烟囱等圆形结构体型系数

Wk=βz*μs*μz* W0 =1*0.5*1*1.381kN/m2 =0.6905 kN/m2

又因吸收塔处于风口位置风压分项系数取1.2（荷载计算规范第30页---对于与风向一致的谷口、山口，系数取1.2～1.5）

因此吸收塔筒身受到的水平标准风压为：

0.6905kN/m2 *1.2=0.8286kN/ m2

由基本风压可以算出吸收塔所受到的水平力，设沿垂直方向简化为线荷载为0.8286*8.25*2=13.6719kN/m

而实际上风荷载应该为上大下小，为倒梯形布置（按照规范规定和取值，我们采用的基本风压均为离地面10m高处的风压），所以采用均布布置，但合力的作用点高度适当调高，设作用点高度为26.583/2+1.5=14.8m

则：风荷载对“A”点所产生的倾覆力矩为：

合力F*h=13.6719*26.583*14.8=5379kNm

结构自重对“A”点所产生的抗倾覆力矩为：

结构自重G*r=2683.61*8.25=22139.78kNm

抗倾覆力矩与倾覆力矩之比为：4.12

三、千斤顶最大受力计算：

附图三：吸收塔千斤顶平面和风荷载立面图

见附图三所示，由于水平风荷载的影响，东区的千斤顶受力有所增加，西区的千斤顶压力有所较少，这需要通过基底压应力来计算各个千斤顶支座反力。

附图四：千斤顶距Y轴的尺寸

图五：风荷力矩产生的应力

图六：自重产生的应力

基底应力有两部分组成：1）筒身结构自重所产生的应力；2）风荷载力矩所产生的应力（如上图）。

1)结构自重产生的应力：δ自重=（G+F）/A

G 结构自重 （268.361MT 李提供）

F 施工荷载 （没有取值）

A 钢筒底面积（壁厚20mm，外径16540mm，内径16500mm）

δ自重=2683610/π*(R2-r2)=2.5854 (N/mm2)

2)风荷力矩产生的应力：δ力矩=±M/W抗

M 力矩

W抗 截面抗弯矩模量圆环形 （钢管）的抗弯矩模量为 W=π*D3/32*(1-d4/D4)

d 内直径

D 外直径

计算得W抗=4181689 （cm3）

因此δ力矩=±M/W抗 =5379000000/4181689000=±1.2563 (N/mm2)

δ=δ自重+δ力矩=2.5854±1.2563

因此：最大应力为2.5854+1.2563=3.8417 (N/mm2)

最小应力为2.5854-1.2563=1.3291 (N/mm2)

再将基底应力按照20个液压缸的平均布置方法，简化为20个集中力支撑吸收塔钢筒提升。

最大集中力3.8417*330400*π/20=199.380kN

最小集中力1.3291*330400*π/20=68.979Kn

因此得出结论，在风荷载作用下最大千斤顶承受199.380kN的荷载，略高出千斤顶额定荷载180kN。

需要说明的是，这是在风速47m/s的情况下，属于超12级风的级别（风速超32.7m/s就属于12级风）。