孙荣国　张颖　于佳　徐健　孙燕燕

摘要：本文利用ANSYS软件建立了脱硫塔的有限元模型，施加载荷，在不同载荷工况下对结构大开口部分进行分析研究和设计优化，既保证了脱硫塔结构的强度，又降低了工程成本。

关键词：有限元;结构大开口;应用研究

1  引言

2018年10月26日修正的大气污染防治法，要求保护环境，防治大气污染，保障人民健康，推进建设生态文明，促进社会可持续的发展。火力发电厂燃煤产生的污染物主要有烟尘、SOX、NOX和CO₂等，需要通过对废气进行脱硫、脱硝的设备处理，才能排入大气，所以脱硫塔应运而生。脱硫塔主要由底板基础环、圆柱（台）形塔侧壁、原烟道、净烟道、过滤装置、喷淋装置、扶梯、顶盖、操纵平台以及其附属结构等组成^[1] 。

本文着重介绍ANSYS有限元软件在塔体大开口结构（原烟道段）力学分析的应用。塔体结构承受的载荷，除了与压力容器相同的载荷外，还有至关重要的风载荷、地震载荷和重量载荷、偏心质量载荷（集尘载荷、积雪载荷、附属装备等）等。要保证塔设备在多种载荷联合作用下安全运行，就必须对各种工况下，多种载荷的联合作用进行结构方案设计计算，以确保设备有足够的强度和稳定性。

2建立脱硫塔有限元模型

对结构模型进行简化处理，根据图纸尺寸进行有限元模型建立。建模时需要单位制，本次建模使用的相關单位是：长度m、时间s、重量Kg、力N、密度Kg/mm³、应力Pa。建立的模型如图3所示。脱硫塔结构有限元模型由三种单元组成：塔壁、过路层和烟道等采用板壳单元SHELL63;支架、进口烟道上眉线补强板和烟道口膨胀节法兰采用梁单元BEAM188;支架上的附加质量采用质量单元Mass21。……