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焦炉护炉设备的计算？史瑛迪于天斌（中冶焦耐工程技术有限公司大连116085）随着国内外炼焦业的发展和环保要求的不断提高，炭化室高6.25m、7m和8m的大容积焦炉以其能够提高焦炭质量、减少占地、提高环保水平、降低炼焦耗热量、减轻工人劳动强度和降低运行成本等优势，现已成为炼焦行业的发展方向。随着焦炉的大型化，炭化室的高度、长度不断增加，焦炉炉体需要更大的保护力来保证炉体的结构强度和使用寿命。焦炉的炉柱作为提供保护力的构件，是护炉铁件的重要组成部分。炉柱的强度、刚度和可靠性对炉体的使用寿命有至关重要的作用。本文分析了传统均布载荷设计的不足，提出了炉柱与保护板之间的合理模型，分析了炉柱柱身和柱头的载荷条件，利用solidworks仿真软件对炉柱进行静态分析，找到了柱身薄弱点进行优化，验证了炉柱的强度和刚度，同时建立了炉柱的分析模型，阐述了大容积焦炉炉柱的设计思路和方法。本帖隐藏的内容 1 传统炉柱设计的不足传统炉柱设计计算时假设炉柱受力是均布载荷，计算炉柱的弯曲度也是建立在均布载荷基础上得到的，其受力模型见图1。图1 传统炉柱计算受力模型该模型的优点是计算方便，能够利用简单的力学公式得出炉柱的最大应力和炉柱的弯曲度，也能够得出上下拉条的拉力。但因炉柱的柱身受力是多点受力，而且炉柱在高度方向各部位的截面也不尽相同，因此通过简化模型得到最大应力和炉柱曲度的数值是值得商榷的，由此得到的上、下横拉条的受力值作为设计拉条和拉条弹簧的依据也不太科学。随着计算机cae技术的不断发展，通过计算机三维建模进行有限元分析已经广泛应用到工程设计领域。通过计算机分析可以准确地得到最大应力值、最大应力点及最大变形量。并且通过不断完善局部结构，能够优化设计模型，避免最大应力的发生。 2 大容积焦炉炉柱与保护板配合的结构形式图2 炉柱与保护板配合的结构形式如图2所示，大容积焦炉的炉柱多采用h型钢结构，制作方便，抗弯能力大。保护板不与炉柱直接接触，而是与炉柱弹簧加压螺栓接触，通过调节弹簧压力给炉体高度方向各点提供保护力，这样的结构形式有以下优点。（1）因为炉体高度方向各处所用耐材种类不同，温度不同，炉体膨胀也不同。因此高向各处的膨胀力有差异，施加的保护力也不同。图2所示的这种结构可以通过调整炉柱高向不同位置弹簧的压缩量来调节炉体各处的保护力。（2）法国玛利诺热解研究中心对焦炉铁件的变形研究表明，环境温度、暴雨、雪等自然气候对拉条的载荷值影响很大，即“温度刚度”的影响大。当温度下降20℃，上部横拉条的载荷将成倍增加，可能导致拉条断裂。采用炉柱与保护板弹性接触，加之拉条本身弹簧的作用，对上拉条使用寿命有利。 3 大容积焦炉炉柱的分析思路图3 炉柱受力变形示意图炉柱的受力情况如图3所示，现实中炉柱柱身的变形形状是炉柱中上部呈远离炉体“凸起”的形状。（1）温度条件。炉柱与炉体相邻的部位温度高，外侧与大气相邻的部位温度低。由于材料热胀冷缩的性质，温度载荷与炉柱实际变形的方向相反（图3），对炉柱弯曲度变形分析来讲，是一种相对“有利”的因素。有研究表明，温度载荷对炉柱的拉应力和压应力的影响较小，因炉柱内侧的温度梯度近似于直线，而推焦过程中炉柱受温度的影响是短时且周期性的，是一个可恢复的过程。因此设计分析炉柱的强度和刚度时只要炉柱材质的许用应力值考虑温度的影响即可。（2）炉柱与柱头的“解耦”。因为炉柱与柱头相互连接、相互影响，从图3的受力示意图中可看出，柱头受载荷使炉柱变形的趋势与炉柱柱身实际变形方向也是相反的，也可认为是相对“有利”的因素。综上所述，关于炉柱的分析采用极限法，将炉柱柱身与柱头分开分析，即分析炉柱柱身的强度和曲度变形时只考虑柱身的受力条件；分析柱头的强度和变形时只考虑柱头上承受载荷的影响是可行和合理的。当分别分析均能达到设计要求时，该设计是可靠的。 4 大容积焦炉炉柱载荷条件的确立和三维模型有限元分析 4.1 制作炉柱材料的选择大容积焦炉的炉柱一般采用焊接结构，因此选择的材料要有良好的焊接性能，同时需考虑焦炉建设当地的极端气候条件，还要兼顾经济性要求。优质碳素钢和低合金结构钢因其较好的力学性能和价格优势是制作炉柱的合适材料。q235、q275和q345都是工程中常用的材质，选用时应根据炉柱应力的大小，灵活选用适合的材质。 4.2 炉柱的柱身分析炉柱上部保护燃烧室炉墙，炉体温度较高也是膨胀最为严重的部位，是炉柱受力比较大的区域。根据以具有平均刚性参数的结构-正交各向异性板为形式的加热墙数学模型，通过有限元法获得如下公式。 ny*＝{6qh3h(h－hw)[ 0.029+(0.035h/l)]}/(a1+a2) ×{ a1/(h3－hw3)+ a2/ {h3+[hw－(a2/6)]3}} 式中的ny*为砌体水平护炉保护力的极限值，kn；q为装炉煤对墙的平均压力，kpa； h为炭化室高度，m；l为炭化室长度，m；h为炉墙厚度，m；hw为火道宽度，m；a1为火道长度，m；a2为立火道隔墙厚度，m。通过公式可获得焦炉上部燃烧室炉墙砌体所需的水平保护力。结合保护板本身热变形（保护板靠近炉体侧温度高，炉柱侧温度低）有向炉体内凹的形变，可以通过排布弹簧数量与保护板配合设计，来确定各线弹簧需要提供的压力（正常生产时）。焦炉下部（斜道区和蓄热室），根据我院设计并已经投产的7m焦炉运行经验，可按照1.5～2t/ m考虑下部载荷，并根据炉体实际耐材的种类来考虑。结合斜道区和下部蓄热室小炉柱的布置来确定弹簧的数量和每线弹簧需要提供的压力。利用三维软件建立不同截面尺寸的模型，通过分配各线弹簧位置的载荷进行加载，对各弹簧加压位置的网格进行细化控制，将上、下横拉条位置作为约束点。这样分析不仅符合实际，可以确定最优的截面，还可以通过探测反力获得上、下横拉条的载荷，作为设计横拉条和横拉条弹簧的依据。通过三维建模的静态分析，可获得满足炉柱弯曲度最大变形不超过设计允许值的截面尺寸，可以找出炉柱薄弱的部位进行优化补强，也可以适当调整弹簧在炉柱上布置的位置，使炉柱结构更加合理。通过软件反力探测即可获得上、下横拉条处的受力。 4.3 炉柱柱头的分析图4 炉柱柱头承载示意图如图4所示，炉柱柱头上面布置了集气管（内含煤气、氨水和焦油等）和集气管操作台，部分柱头上还有吸气管。此外，桥管的一部分、水封阀、炉门服务车和炉顶公辅管道的重量也最终作用在炉柱柱头上。分析炉头受力和变形时，要将上述载荷全部加以考虑。同时上述载荷在柱头上要按照作用点来进行分布，这样才能为分析获得准确的外部条件。因为横跨在机侧的吸气管道（内含氨水）是需要考虑的最大载荷，因此需要重点分析承担吸气管的柱头。由于吸气管的载荷较大，一般由3个柱头共同承担，因此将3个柱头一同分析。经过应力分析可知，最大载荷位于中间柱头的前方，最大位移发生点也在中间柱头的前方，这与实际情况相符。通过不断完善柱头断面结构和筋板的布置，可使柱头在保证应有强度和刚度的同时，结构更加优化。 5 结语本文提出了大容积焦炉炉柱的分析思路和设计方法，利用三维仿真建立了大容积焦炉的炉柱分析模型。需要指出的是本文是在炉柱焊接等强度的基础上进行的，实际炉柱设计中还要考虑焊接质量的影响，以及炉柱根据运输的条件，设计时需要考虑炉柱与柱头的拆分和现场连接。查看更多

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屈辱的仪表工。奇葩的工作餐，神奇的一日？楼主应该不会超过24岁。如果没超过24岁，就要看开些。你在乎的是学到本领还是吃几顿大餐？如果超过24岁，你真是混的惨外加眼光短。猪一样就想着吃。查看更多

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凯膜出精盐水产量低的原因有哪些？系统中的絮凝剂是三氯化铁，加入聚丙烯酸钠是在盐泥池中，为了方便压滤机的脱泥。的确是因系统问题引起： 1、加入澄清桶的氯化钡过量进入后系统； 2、压滤机故障，含硫酸钡的滤液进入配水槽又进入后系统；后系统中的硫酸钡过多，整个系统中的盐水质量都很差，堵了凯膜。也有可能多余的聚丙烯酸钠进入后系统引起更强的粘附？查看更多

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工艺技术

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车间生产操作管理是否有单独的活动经费？ 肯定没有。没有吧，奖励空间没有了。如果有吧，肯定也会被人“咪”了。矛盾！查看更多

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关于radfrac模型中的塔板数问题(已解决)？ 1# burtgood radfrac模型通常可以使用以下几中方法确定板数: 1:核算(在实际基础上) 2:设计 3:灵敏(在简洁基础上) 相关的输入的最少条件aspen plus有相关的要求.看看具体需要填写的表项.当然如添多了可能矛盾,是有麻烦的,aspen plus可能会表明运行错误. 在做灵敏度分析的时候,是可以将塔板作为变量的.计算不同的塔板下其它参数的数值.查看更多

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注册化工工程师和现有的中级职称等级证书（化工工程）有 ...？这两个的分类是不同的。注册化工工程师是由国家对从事化工工程设计活动的专业技术人员实行执业资格注册管理制度,纳入全国专业技术人员执业资格制度统一规划。中级职称是由单位申报、当地人事部门审批的，不用考试。注册化工工程师体现了专业知识，但毕竟是考试；中级职称体现了你工作有一定的年限。两者还是都有，更好。查看更多

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LNG 冷箱堵塞？水含量在指标范围内，应该是粉尘导致，分子筛在更换后是不是哪儿没有装填好，粉尘带入后系统。你好，如何对lng冷箱内的水冰，干冰，固化的氨，以及粉尘进行清除？目前冷箱压差已经由0.8升高到2.7左右，进气量在10000左右。之前进行过一次反吹，压差降到0.14，效果很好。期待回复 hangzhouyuan 谢谢给点建议。查看更多

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甲醇合成变换工段模型选择？ 平推流嘛,pr就可以.用动力学方程. 调一下a和e,保证反应出口不飞温. 逆反应也要给的.查看更多

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仪器设备

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热电偶补偿导线？热电偶中加入第三种导体，只要导体两端的温度相同，热电偶的热电势是不变的，因而从端子到卡件之间，只要温度相同，可以不用补偿导线~~~~查看更多

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熔点检测求助？ 精确度和重复性能不能至少达到０.１度精度,用自动熔点仪测有可能! 用眼观查的就难说了,一般要求达0.5度即可!查看更多

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换热器计算软件？ 手工计算太慢，软件快 htri或htfs都可以查看更多

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有谁知道今年注册化工的专业考试报名人数大致有多少?？ 北京大概有三四百人。。。。。查看更多

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ASPEN的大问题，求助！！？ 通常的是3楼的所说的办法来解决！查看更多

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back end of the scrubbing process 是什么东西，如何翻 ...？ back end of the scrubbing process 是什么东西，如何翻译？高人指导！ among the persons interviewed, a conventional limestone fgd system or an improved back end of the scrubbing process was recommended for a plant like the gpsp. 高人指点！在采访的人们中，有人推荐对象gpsp这样的工厂使用传统的石灰烟气脱硫系统或改进最终的尾气清洗工序。查看更多

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请教汽油调和？另外楼主所说的那几种调合组份可能无法调出合格的商品汽油，因为组份中低芳高ron的组份太少了，并且含氧化合物的加入比例是有限制的，没有催化裂化汽油/重整油/烷基化油，要调出97#汽油太难了。锰剂的加入量也有限制。查看更多

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ASPEN灵敏度分析？ aspen的帮助中说“sensitivity blocks provide information in addition to the base-case results but hav ... 那没进行灵敏度分析之前的流程是怎样的，可以发给我看看吗，我看一下有什么变化查看更多

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管道中液体流速过大会产生静电吗/？ 非导电的流体流动中会产生静电的，产生与否好像与流速没关系。我见过用导线连接法兰的，也有用中间的金属垫片作为导电介质的。查看更多

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离心式冷水机组铜管破裂？ 少量铜管破裂可以堵管继续使用，漏的太多的话需要换管或更换新机组。查看更多

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仪器设备

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变送器内部温度如何让显示到DCS上？ 楼上说的是。有第一变量第二变量第三变量第四变量的，一般就是选择第一变量，很少用到其他变量的。DCS组态选择对就可以查看更多

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减压系统泄露？ 如何找到漏点？使用的方法是什么？查看更多

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简介

职业：苏州市贝特利高分子材料股份有限公司 - 化工研发

学校：山东轻工学院 - 轻化与环境工程学院

地区：黑龙江省

个人简介：真爱就和鬼一样，从来只听说别人遇到。查看更多

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