大型袋式除尘器薄壳结构优化设计

论文摘要

随着国民经济和城市建设的发展，大型电厂的不断扩建，环保岛规模还未成型，全国城市烟气垃圾量呈逐年增加的趋势。另外随着我国环保法规的日益严格，电厂燃煤锅炉各项污染物排放浓度标准的提高，以及人们对环境质量要求的提高，迫切需要一种有效的大型节能减排环保设备。袋式除尘器具有除尘效率高、能有效捕集对人体危害大的5μm以下的细微颗粒的优点，同时不受烟气成分、粉尘性质的影响。目前袋式除尘器结构设计尚无完全适用的设计规范可循，加上袋式除尘器结构大型且形式复杂，所受荷载多样，受力也十分复杂，难以采用一般的简化计算方法弄清结构的应力分布和变形情况，实际的工程设计一般采用保守的设计方法，增加了材料用量和施工成本，因此对此类结构的设计研究和优化设计都具有深远的实际意义。本文以某环保公司的袋式除尘器为工程背景，基于实地考察结果，针对袋式除尘器的结构特点和现有问题进行研究。本文首先对除尘器结构进行了相关的理论研究，在综合考虑荷载规范的规定和袋式除尘器工艺流程的要求后，确定了结构的四种基本荷载组合工况。然后利用有限元分析软件进行实体建模，对各种荷载工况作用下的模型进行有限元静力计算分析，在此基础上对除尘器整体结构动力反应情况下进行有限元校核，确定除尘器整体结构在动力反应中的稳定性，最后依据分析结果对除尘器结构进行设计优化的研究，并提出可行的优化方案。本文的研究结果表明：袋式除尘器结构在最不利工况作用的情况下，通过对钢板厚度的削减，可减少结构用钢量，节约工程成本，而且优化后的结构满足强度和变形的要求。动力反应分析中，除尘器本体结构加上钢支架后在罕遇地震波作用下结构形式出现较大的应力及变形，但仍能保证其稳定性，进一步验证了除尘器整体结构的稳定性及除尘器本体结构静力稳定性分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、背景及意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 课题研究内容
• 2 袋式除尘器概述
• 2.1 袋式除尘器的用途及基本原理
• 2.2 袋式除尘器的优点
• 2.3 袋式除尘器的系统构成
• 3 有限元理论及结构优化理论
• 3.1 有限元法理论
• 3.1.1 有限元概述
• 3.1.2 有限元软件的前处理及后处理
• 3.1.3 误差分析
• 3.1.4 有限元结构模型的合理简化
• 3.2 结构优化理论
• 3.2.1 结构全寿命周期的性能设计及可靠度理论
• 3.2.2 全寿命周期下结构优化设计
• 4 袋式除尘器有限元静力分析计算
• 4.1 除尘器有限元模型
• 4.1.1 几何模型的简化
• 4.1.2 模型的建立
• 4.2 材料属性的设置
• 4.3 单元类型的选择及单元划分
• 4.3.1 单元类型的选择
• 4.3.2 模型有限元网格的划分
• 4.4 边界条件的确定
• 4.5 有限元模型验证
• 4.6 载荷的施加
• 4.6.1 载荷简化处理
• 4.6.2 自重荷载
• 4.6.3 活载和雪载
• 4.6.4 风载
• 4.6.5 温度荷载
• 4.6.6 地震荷载
• 4.7 计算及结果分析
• 4.7.1 荷载组合工况
• 4.7.2 各工况作用下计算结果
• 4.7.3 有限元结果分析
• 5 大型袋式除尘器动力反应分析
• 5.1 有限元建模
• 5.2 地震波的选取及调整
• 5.3 加载及求解
• 5.4 除尘器结构地震反应分析
• 6 大型袋式除尘器本体结构优化研究
• 6.1 除尘器本体结构钢板厚度优化设计
• 6.1.1 优化方案描述
• 6.1.2 优化方案计算结果整理及分析
• 6.2 除尘器壳体框架结构梁柱优化设计
• 6.2.1 优化方案描述
• 6.2.2 优化方案计算结果整理及分析
• 6.3 袋式除尘器结构优化实施的建议及讨论
• 结论与展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢