焦炭塔瞬态温度场及热应力分析

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容器规格为：８０ ×３５８ｍ０４０ｍｍ５２ｍ。塔体共分为６部分：形封头、简体和锥形封头。球４节６部分的厚度依次为：６２，８３，４３ｍ。２，６２，Ｏ３，４ｍ整个塔体由裙座支撑，部分之间焊接而成。塔各体主体和裙座材质均为１ＣＭｏ５ｒＲ。保温层厚度
焦炭塔瞬态温度场及热应力分析
李国成，王为良，李荣生
（中国石油大学机电工程学院，山东东营
２７６）５０１
摘要：炭塔是典型的承受复杂热循环的设备，焦工作过程中温度急剧变化引起的热应力是导致塔
体变形乃至失效的主要因素。根据焦炭塔的实测温度曲线，用大型有限元分析软件ＡＳＳ模利ＮＹ，拟焦炭塔生焦和冷焦两个过程中的瞬态温度变化，析计算焦炭塔在瞬态温度变化下塔体中相应分
使许多焦炭塔都出现了不同程度的裂纹缺陷，因此裂纹开裂和塔节的鼓胀变形是焦炭塔破坏的主
１焦炭塔的结构尺寸和设计参数
１１焦炭塔的结构和主要尺寸．
・
２１・
焦炭塔瞬态温度场及热应力分析
Ｖ１７Ｎ９２１ｏ．０００２
的热应力。关键词：焦炭塔；温度场；热应力场；限元法有
中图分类号：Ｑ５．ＴＯ３５文献标识码：Ａ文章编号：０１— ８７２１）９— ０１— ５１０４３（００００２０
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０４３．０００．０ｏ：０３６／．ｓ．０１— ８７２１．９０５ｓ
ｔｍｐｒｔｒｅｅａｕｅ・
Ｋｅｒ：ｏｅｄｍ；ｅｙｗｏｄｓｃｋｒｕｔｍｐｅａｕｅｆｅｄ；ｈｒａｒｔｒｌｔｅｉｍｌ—ｓｒｓｅｄ；ＥＡｔｅｓｆｌＦｉ
要原因Ｉ。而这类大型设备一旦发生破坏，４不
wenku.baidu.com
Ｂｓｄｏａｕｅｅｅａｕｅｃｒｅｉｅｏｈｏｅｄｕ，ｈｒｎｉｎｈｎｅｆｔｍｐｒｔｒｒａｅｎｍｅｓｒｄｔｍｐｒｔｒｕｖｄｌｆｔｅｃｋｒｍｓｔｅｔｓｔｃａｇｓｏｅｅａｕｅａｅｎａｅ
（ｏｅｅｏＥｅｔｍｅｈｎｅｌｎｉｅｒｇＵｉｒｔｆｅｒｌｍＣｉａＤｎｙｇ５０，ｈｎ）Ｃｌｇｆｌｒｃａｉｇｎｅｉ，ｎｅｓｙｏｔｅｈｎ，ｏｇｉ７６ＣｉａｌｅｏａＥｎｖｉＰｏｕｎ２１
变化下塔体中相应的热应力。
设备，由于生产工艺的要求，操作条件特别苛其刻。国内在役焦炭塔在运行中已发现诸如塔体鼓胀变形以及裙座角焊缝、塔体环焊缝和堵焦阀接
管部位出现裂纹等问题，特别是裙座焊缝开裂现象尤为严重Ｉ。周期性热胀冷缩的疲劳过程，２
Ｔｒｎｉｎｍｐｒｔｒｎｈｒｌ — ｔｅｓＡｎｌｓｓｏｋｕａｓｅｔＴｅｅａｕｅａｄＴｅｍａ —ｓｒｓａｙｉｆＣｏｅＤｒｍｓ
ＬＩＧｕｏ—ｃｎｇ，ＡＮＧｅｈｅＷＷｉ—ｌａｉｎｇ，ｎ —ｓｎｇＬＩＲｏｇｈｅ
０引言
仅造成巨大的经济损失，而且往往造成灾难性的
后果。
焦炭塔作为石油加工中延迟焦化装置的重要
根据焦炭塔的实测温度曲线，立有限元模建拟分析的传热模型和力学模型，用大型有限元利分析软件ＡＳＳ模拟分析焦炭塔在生焦和冷焦ＮＹ，两个过程中的瞬态温度变化，算了在瞬态温度计
ＡｂｔａｔＣｏｅｄｕｒａｉａｑｉｍｅｔｓｒｃ：ｋｒｍｓａｅｃｐｔｌｅｕｐｎｓｗｈｉｈｓｔｉｉｎｆｃｎｈｒｌｃｃｉｇｈｒａｓｒｓｃｕｓａｎｓｓｇｉａｔｔｅｍａｙｌｎ．Ｔｅｉｍｌｔｅｓｃｕｅｙｓａｐｃｎｅｔｍｐｒｔｒｓｔｅｃｉｆｆｃｏｈｔｒｓｈｎｄｆｒｔｎｏａｌｒｆｔｅｄｍ．ａｓｄｂｈｒｈａｇｅｅａｕｅｉｈｈｅａｔｒｔａｅｕｓｉｅｏｍａｉｒｆｉｕｅｏｈｒｏｕ
ｓｍｕａｅｎｔｅｃｋｎｎｏｌｎｔｇｓｏｈｏｅｄｍｓ，ｉｈｕｅｈｏｒｕｏｗａｅＡＮＳｉｌｔｄｉｈｏｉｇａｄｃｏｉｇｓａｅｆｔｅｃｋｒｕｗｈｃｓｓｔｅｐｗｅｆｌｓｆｒｔＹＳ．Ａｎｃｒｅｐｎｅｈｒｌｓｒｓｅｎｔｅｄｕａｅａａｙｅｎａｃｌｔｄｕｄｒｔｅｔａｓｅｔｃａｇｓｏｄ，ｏｒｓｏｄｄｔｅｍａｔｅｓｓｉｈｒｍｒｎｌｚｄａｄｃｌｕａｅｎｅｈｒｎｉｎｈｎｅｆ