高温甲烷化废热锅炉管板设计问题探讨

针对甲烷化废热锅炉管板设计过程中相关问题,从管板选型、选材、强度计算及应力分析等方面进行了研究,并阐述了甲烷化废热锅炉管板设计过程中的难点和重点,提出了相应的管板设计建议和解决方案:带挠性结构的柔性管板具有良好的应力分布,深孔焊能够有效地避免管板间隙腐蚀,入口管板的保护套管能够有效改善管板热应力状态。

甲烷化废热锅炉管板温度场与应力分析

甲烷化废热锅炉入口温度高达620℃,管壳程温差较大,管板承受内压与温差载荷双重作用。设计中管程选用内部衬里的冷壁结构,管板选用带折边的柔性薄管板结构。由于柔性管板应力状态复杂且各工况不同,难以用常规方法进行设计。基于有限元分析软件ANSYS,以入口端管板及其相连部件为研究对象,并取1/4整体结构及1/2壳程长度进行建模,对其进行温度场分析,得出管板各部分的温度分布,然后综合考虑压力与温度载荷的作用,分4种工况对管板进行详细的应力分析。温度场分析结果表明,各部位的实际温度均低于设计温度,绝热系统布置符合设计要求;应力分析结果表明,管板结构尺寸合理,各载荷工况下管板危险截面的应力强度均满足JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》(2005年确认)要求。

新型结构的废热锅炉在甲烷化装置中的应用

简单介绍国内外焦炉煤气甲烷化技术,对甲烷化合成工段应用流程模拟软件Pro-Ⅱ进行简单模拟计算,针对管程压力大于壳程压力这一特殊工艺条件,开发设计了一种新型特殊管板结构的废热锅炉设备,采用1/8实际结构的三维模型,应用ANSYS对挠性薄管板进行耦合场(温度场和应力场)分析设计。基于温度场分布、结构应力强度和水循环特性分析,开发的该甲烷化废热锅炉设备完全满足现场运行的要求,并能够避免金属粉末化这一特殊现象。