炼油厂焦炭塔应力分析及疲劳寿命评估

摘要

焦炭塔是延迟焦化装置的重要设备之一。自20世纪60年代开始使用延迟焦化装置以来，已有半个世纪的历史。由于焦炭塔是延迟焦化装置的重要设备，一旦发生失效将导致严重的后果，造成人员伤亡和巨大的经济损失。而从目前的使用状况来看，多数焦炭塔已处于超期服役状态，因此为提高经济效益，防止事故发生，对焦炭塔进行安全分析和寿命评估是十分重要的。 本文以某石化分公司延迟焦化车间的焦炭塔为研究对象，重点开展了以下工作：（1）分析国内外焦炭塔的研究状况（2）对焦炭塔的变形、开裂等失效机理进行了分析（3）为对实际操作的焦炭塔进行结构强度分析，本文着重对塔壁的热变形和热应力进行了研究。根据有限单元法理论，建立瞬态温度场分析模型，利用功能强大的有限元分析软件ANSYS对塔壁进行各主要操作阶段的温度场和热应力场分析。同时对改进的裙座结构进计算，比较两种结构型式对设备受力的影响。分析焦炭塔在机械载荷，如内压、白重、风载和地震载荷作用下的应力情况，分析结果表明焦炭塔塔壁的温度场存在径向和轴向温度梯度，产生的热应力在塔壁组合应力中占主要成分，采用安定性准则进行评价，得出焦炭塔满足安定性条件的结论。（4）根据现场取样进行常温、高温力学性能测试，对焦炭塔的热机械疲劳寿命进行了评估。 本文虽然以某石化分公司炼油厂焦化车间采用的两组2台焦炭塔作 为典型研究对象，但研究过程中所采用应力分析、寿命评估等一系列方法、以及所获得的实际真实数据对国内相关企业正在运行的同类设备具有重要的参考价值。 本项目所进行并完成的工作、以及所获得的各项结论，不仅为该石化分公司延迟焦化车间焦炭塔的使用和维护提供了重要依据，而且对提高相关企业的生产管理水平，保证企业的安全可靠生产，也具有十分重要的借鉴意义和现实指导意义。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章 绪论

第2章 焦炭塔变形失效机理分析

第3章 焦炭塔ANSYS应力分析

第4章 焦炭塔的疲劳试验和寿命评价

第5章 结论及展望

参考文献

附录:ANSYS计算程序

致谢

个人简历、在学期间的研究成果