U型管式废热锅炉大开孔结构的应力分析设计.pdfVIP

学兔兔 14一 ■论文广场 石油和化工设备20l2年第15卷 一 U型管式废热锅炉大开孔结构的应力分析设计 张春娥 (湘潭锅炉有限责任公司，湖南湘潭41 1 202) [摘 要]本文对某企业的U型管式废热锅炉中大开孔结构，利用ANSYS软件qbAPDL方式，建立了结构一热耦合分析的有限元模 型，通过分析计算得到了相应模型的温度场分布和组合应力的分布规律，根据结构特点指定了应力评判路径并进行了应力分 类，所得结果验证了设计方案的可行性。 [关键词]废热锅炉；大开孔结构；应力分析；结构一热耦合 目前压力容器及其部件的设计可分为基于 ANSYS软件中的APDL命令流方式 1，对大于“容 弹性失效准则的 “规则设计(Design by Rule)” 规”设计要求的开孔结构进行应力分析设计，所 和基于塑性失效准则的 “分析设计(Design by 得结果验证了废热锅炉开孔结构设计的可行性， Analysis)”。其中分析设计不仅能够解决压力容 同时也为类似压力容器的设计提供了参考。 器常规设计所不能解决的问题，而且代表了近 1废热锅炉的结构型式 代设计的先进水平[11。随着国家节能减排战略方 图1所示为废热锅炉的结构示意图，已知管 针的提出，国家对化工企业的废热利用提出了 箱的直径为CO 1750mm，合成气进口开孔尺寸为 更高要求。而化工设备的大型化，使得废热锅 ①990mm，合成气出口开孔尺寸为 770mm，蒸 炉为达到工艺要求，在其设计中某些部件的设 汽出口的开孔尺寸为CO 1520mm，而壳程大端的尺 计可能会超过GBl51．1999《管壳式换热器》[2 或 寸为①2600mm，其中合成气进出口和蒸汽出口的 GBl50．1～l50．4．2010《固定式压力容器 (征求意 开孔尺寸大于压力容器规范的设计要求，采用常 见稿)》[3 的规定，从而必须要采用JB4732．1995 规设计方法已不能满足其工作要求。 《钢制压力容器一分析设计标准》[4 对其进行应力 分析设计。 该废热锅炉的相关工艺参数为：管程的设 计压力16．8MPa，工作压力l5．6MPa，温度载荷 为某公司生设计的一台U型管式废热锅炉，由 385℃，壳程的设计压力6．0MPa，工作压力为 于工艺条件要求，其中合成气进出口及蒸汽出口 4．1MPa，温度载荷275℃。