SCR脱硝反应器立柱设计方案分析

1、SCR 脱硝反应器立柱设计方案分析摘 要：针对目前 SCR 脱硝反应器立柱设计方案确定 过程中存在的问题，文章从实践角度出发，分析了立柱方案 设计的有限元模型建立方法，并对其运用结果进行了计算讨 论，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明， 只有将立柱设计方案的运用结果通过对比方式进行分析，才 能得出最具效用的设计方法，进而提高设计控制的科学有效 性。关键词： SCR 脱硝反应器；立柱设计方案；梁偏置1 建立有限元模型以某火电厂 600MW 机组 SCR 脱硝工程利用反应器进行 三维有限元模型建立过程为例， 首先，几何模型的建立， SCR 反应器是由催化剂反应中段、烟气入口段以及烟气出

2、口段， 三部分组成，而立柱，则是由斜撑、梁、柱以及附加桁架组 成，其外侧用厚度为 6mm 的钢板进行包裹。经分析，整个 反应器结构，是由四根立柱提供支撑，因此，设计人员利用 焊接方式来连接四根立柱翼缘与铰接的钢梁腹板。此情况 下，反应器所有的荷载，需通过立柱传递至基础结构。其次，方案设计人员在选择单元时，应根据反应器梁采 用不同截面的两单元。对于钢板，应采用壳单元 SHELL63 进行模拟，其厚度等技术参数，则可通过指定控制。而附加 桁架，应采用 LINK8 单元。再次，材料的选用，其壁板与梁的属性，应在反应器外 壁敷设保温层，并通过增加壁板密度，即将保温层重量等效 加设在壁板上。 这样一来，

3、 就能保证反应器重量不发生改变， 且不会对钢板的抗弯强度效果或是力学特性带来影响。最后，对于壁板抗弯刚度的增设，设计人员需在壁板外 侧设置角钢或是 H 型钢， 使其与壁板焊接共同受力。 但在实 际建模过程中，如不进行处理，梁与壁板的中心会出现不重 合现象，故，设计人员应采用梁偏置方法。此外，四根立柱 的设计过程也进行了偏置控制，如图 1 所示，为一根立柱偏 置后效果图。从图中可以看出立柱催化剂层支撑梁与中心并 未重合。2 分析四根立柱的有限元计算结果 立柱，作为整个结构动力学特性的关键研究对象，设计 人员应按照组合后运行工况效果最差进行理论计算。这里的 最差工况是指，烟气负压、风载、自重以及摩

4、擦力的综合作 用情况，会对 SCR 反应器的静力强度与变形带来影响。 如表 1 所示，为四根立柱的位移、应力以及轴力等值。从表中可以看出， 在立柱 2 上的轴力最大， 且最大 Mises 应力也在其上。由于最大 Mises的应力值为114MPa，因此， 设计控制温差热应力影响时，因考虑到立柱的应力值偏大。为进一步研究立柱偏置对立柱力学特性的影响，研究人员对 立柱不偏置的情况进行了设计分析。如表 2 所示，为其他条 件不变立柱不偏置的计算结果。经对表 1、表 2 的偏置计算结果进行分析发现，不偏置 四根立柱的轴力情况无变化，但弯矩变化，即偏置后的弯矩 要大很多，且组合应力也比不偏置的情况多出30

5、%。以立柱1为例，立柱1的偏移为229cm，得出弯矩：2080 X 0.229=476kN?m 。?弯矩与不偏置时的弯矩差近似，即 983-523=460kN?m 。其余三根立柱，经计算也得出了相同的 结论。由此，基于立柱偏置的作用，在附加偏心弯矩后，能 够使偏置后的弯矩与组合应力增加。故，设计方案确定人员 应选用不偏置处理，来对立柱的强度效果进行优化控制。3 计算结论 根据对组合后最危险的工况进行分析，得出了立柱偏置 后组合应力要大于不偏置的状况， 即差值在 40MPa 左右。经 分析，其原因为，立柱与偏置需附加偏心力矩，这里的力矩 值与立柱轴力乘以偏置距离相近。立柱的不偏置工况，其应 力小

6、些，因此，设计人员应考虑到温差的应力影响，需将立 柱的组合应力控制在许用的范围内。而立柱的偏置工况，其 组合应力最大为114MPa,考虑到温差应力影响，应将立柱 的设计方案改为无偏置状态。如此，就能最大限度的保证 SCR 脱硝反应器立柱设计方案的科学合理性， 进而为所处的 运用环境提供有效助力。火电厂应用 SCR 脱硝反应器进行三维有限元模型构建 时，立柱方案设计人员应综合考虑其自重、烟气压力以及风 载等工况影响。即通过计算反应器内部各构件的内力与整体 变形，来保证实际 SCR 脱硝反应器运用的立柱偏置方案起到 应有的价值效果。这样一来，火电厂的生产建设就能以高稳 定状态作用于实践，以服务于现代化经济建设的全面发展进 程。4 结束语： 经对上述分析内容进行计算，得出了以下结果： 实际建模过程中，对于梁与壁板的中心会出现不重合现 象，应采用梁偏置方法，来避免反应器对钢板的抗弯强度效 果或是力学特性带来影响。立柱设计方案的有效性，设计人员应按照组合后运行工 况效果最差进行理论计算， 以避免综合作用工况对 SCR 反应 器的静力强度与变形带来影响。根据立柱偏置的作用计算结果，发现偏心弯矩的附加， 反而使偏置后的弯矩与组合应力增加，故，设计人员应采用 不偏置方法，来保证火电厂生产建设使用的 SCR 脱硝