制氢工业炉应用

 1. 集气管是在目前工业炉设计中有一种常用结构,其特点是在集气主管上常连接有较多的支管。而集气管系统基本上是高温环境下的带压结构。在常规设计中遇到的常见问题是受炉体结构尺寸的限制,集气管的长度直径、支管排布间距受到相应约束。表现如下:

a. 有的主管与支管之间直径相差不大,开孔性质已属于大开孔问题。常规的等面积补强法已不适用这种模型。

b.  支管排布密集,支管在主管上开孔的轴向、径向间距很短,开孔间的削弱影响区可能相互重叠,在承载情况下具体的受力状态如何?是否安全?已不能用常规计算手段来分析判断。

c.  因为结构经常在高温下运行,因热膨胀受到结构约束所带来的热应力会和其他机械载荷叠加共同作用到承载结构上,对于开孔处的薄弱部位有多大程度的影响,必须通过有限元技术才能得到具体量的大小,从而把握危害程度,有效的控制安全余度。

d.  因为集气主管。支管常为管材制作,因此按常规设计得到的壁厚都太厚,造成实际的备材困难。而我们通过具体的有限元计算发现常常所需管材壁厚远没有常规计算那么厚,有些高应力区在结构上略作调整就可以达到很好的效果。但这些都必须建立在有限元分析计算的基础上。

2.  猪尾管。制氢转化炉猪尾管结构作为高温大变形结构,常年处于600以上的高温工况。依靠其变形来保持转化气输送的安全稳定。在乌鲁木齐石化的炉子就曾因为没有掌握计算该结构的热变形裕度,付出过沉重的代价。而计算该变形及结构强度,用常规传统技术确实非常困难。如今,采用ANSYS分析,已经很好的解决了这个问题。

3.  大型工业炉箱式钢结构计算,目前解决大型钢结构计算的手段不少设计院仍采用土建专业计算完成。但,由于工业炉钢结构炉体温度较高,且很多结构受力构造异于常规建筑钢结构这些特点,采用ANSYS有限元计算分析评定工业炉钢结构的安全性也渐渐成为重要的评估手段。由于ANSYS这种通用FEA软件建模自由,可以模拟任何工况的特点。采用ANSYS 分析可以灵活的再现任何工况下的钢结构承载仿真,分析结果真实而准确。

4.  其他炉用管件中常常用到等径三通、异径三通、大小头、弯头等,有的会用于工况比较恶劣复杂的环境中,这些计算也是应力分析的长项。

从实际工程设计效果来看,应力分析对于工业炉结构设计效果非常好,是一个值得重视的技术。

 
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