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大型延迟焦化装置焦炭塔裙座部位锻焊结构优化李群生【摘要】由于焦炭塔的操作温度很高,且压力和温度皆为循环操作工况,因此低周热疲劳破坏是焦炭塔的主要破坏形式之一,该破坏主要发生在简体下部及简体与裙座的连接处.焦炭塔裙座部位多采用搭接的板焊结构型式,此种结构型式在现场制造难度大,尤其裙座顶部搭接焊接接头的圆滑过渡很难满足图纸中的要求,易留下安全隐患.采用锻焊裙座的技术方案,通过调整裙座部位不同的结构型式,采用有限元方法对该部位在高温等载荷作用下的21个结构模型进行了计算和分析,确定了较为优化的结构设计方案,并提出了设计时需要考虑的问题.推荐裙座锥角应为5°；平台宽度宜为20 mm；温箱高度宜为450 ～ 500 mm.%As coker drum is operated at a high temperature and under cycling pressure and temperature conditions, the low-cycle thermal fatigue failure is one the main damages of coker drum, which is mainly seen at the lower section of cylindrical body and connection between cylindrical body and skirt. Lap joint welding is usually adopted for most of skirts of coker drums. It is difficult in job site fabrication, smooth transition of lap joint welding of top of skirt is difficult to meet the requirements of fabrication drawings, and safety hazard exists. In this paper, on the basis of forge welding, 21 construction models for high temperature and equal loads are calculated and studied with finite element technique through adjustment of different constructions at skirt. The optimized construction design is determined, and unique understanding and necessary consideration are proposed.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2012(042)002【总页数】6页(P35-40)【关键词】焦炭塔;锻焊裙座;结构优化;应力分析【作者】李群生【作者单位】中国石化集团洛阳石油化工工程公司,河南省洛阳市471003【正文语种】中文近几年来国内延迟焦化装置的规模越来越大，而炼油装置大型化的关键是设备大型化，要实现延迟焦化装置大型化，首先要实现延迟焦化装置中重要设备焦炭塔的大型化。
焦碳塔裙座柔性结构部位对接焊缝强度及稳定性校核镇海炼油化工股份有限公司机动处梁利君摘要：焦碳塔因热疲劳作用.其底封头与裙座的对接埠缝经一段时间运行通常会出现裂纹问遁・经诡査.新型设计中已有企业开始考虑采用多缺口裙座柔性结构形式.但鉴于新设计未见有关标准规定.本文特别在指出高泯设备堀座设计验算式如按JB4710-92设计则需进行修正观点的基础上.来提出焦碳塔多缺口裙座柔性结构对接焊缝强度及稳定性校核修正公式.并通过举例验算.讨论性提出预防焦碳塔裙座开裂的思路。
关键词:焦碳塔裙座柔性结构对接焊缝强度稳定性校核防开裂思路1引言焦碳塔是炼油延迟焦化装置的关键设备之一，由于操作工艺的要求，通常焦碳塔一个生产周期（约48小时）需经历高温到常温的热循环过程。
因热疲劳的作用，焦碳塔经过一段时间的运行普遍会出现如塔体鼓凸变形、裙座与筒体焊缝产生裂纹等问题。
如何预防裂纹的产生或扩展，往往是企业和科研单位热门研究问题之一，近来人们通过对焦碳塔热损伤问题的处置，已把目光转向柔性裙座结构形式，经调查.现设计中已有企业开始考虑采用多缺口裙座柔性结构。
因改进型设计鉴于未见有关规定，作者通过对问题的观察、分析与计算.特在本文里指出高温设备裙座设计验算式需修正的观点，并提出了焦碳塔多缺口裙座柔性结构对接焊缝强度及稳定性校核修正公式，最后通过举例验算，提出如何预防焦碳塔裙座开裂的思路。
2焦碳塔裙座柔性结构的基本形式2.1常见设计中裙座形式与问题焦碳塔直径通常较大，以80x10,吨/年延迟焦化装置为例，其直径通常达到0 6000以上，其封头有时采用如图一所示的数块瓣片拼焊而成。
在通常情况下, 拼焊而成的封头充作焦碳塔类设备底封头时，为避免封头与裙座对接的焊缝与封头上各径向焊缝相交形成“丁”字焊缝，按JB4710-92第5.4条规定：塔壳下封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳应开缺口（缺口型式及尺寸参见图二和表1）。
图二这样的结构在现场实际表明，尽管焊缝“丁”字口开有缺口，但其结果无论是对筒体约束情况的改善，还是预防裙座焊缝裂纹，所起到的效果并不十分明显。
焦炭塔运行过程热应力有限元分析张海洪;伍耐明;李佳威【摘要】焦炭塔作为延迟焦化装置的关键设备,在其运行过程中承受着巨大的周期交变温度和循环载荷.研究焦炭塔不同部位应力及同一部位不同时刻应力对焦炭塔安全运行具有重要意义.本研究运用热-结构耦合有限元计算方法,以热分析结果、焦炭塔自重、操作内压、水压等作为载荷对焦炭塔进行了结构场数值计算.研究结果表明:温度梯度所产生的热应力远大于介质重量、自重所产生应力对焦炭塔安全的影响;过渡段热应力变化最复杂,热应力最大;除油气预热阶段外,都有焦炭塔应力最值超过塔体材料的屈服极限从而导致塑性应变的情况;蒸汽冷焦阶段塔体应力变化量最小,给水冷焦阶段对塔体安全运行影响最大.%As the key equipment of delayed coking unit, the coke drum suffers tremendous periodic alternating temperature and cyclic load during operation. The research of stresses on coke drum's different parts and the same part at different time has great significance to the safe operation of coke drum. This study used thermal-structure coupling finite element method, with thermal analysis results, the weight of the coke drum, internal pressure of operation and the water pressure as the loads to conduct structure field numerical calculation of coke drum. The results show that the thermal stress produced by temperature gradient has greater impact on the safety of coke drum than the stress caused by medium weight and gravity. Transition section has the most complex thermal stress change and the largest thermal stress. Besides the oil and gas preheating stage, all exist the stress peaks of coke drum which exceed the material yield limit ofdrum body that results in the plastic strain. Steam coke-cooling stage has the minimum variation of stress on the drum body, and water coke-cooling process has the biggest impact on the safe operation of coke drum.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2017(042)001【总页数】6页(P43-48)【关键词】延迟焦化;焦炭塔;热应力;热-结构耦合;有限元分析【作者】张海洪;伍耐明;李佳威【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191【正文语种】中文【中图分类】TQ053.5延迟焦化的加工工艺是将重质原料渣油在加热炉管中采用高流速、高热量进行加热处理，当原料渣油在加热炉中达到焦化反应温度后，迅速离开加热炉管，使得焦化反应尚未来得及进行，就通入焦炭塔，在焦炭塔中延迟反应生焦[1-2]。
焦炭塔筒体和裙座连接部位热力耦合分析【摘要】本文以中石油独山子石化分公司某焦炭塔的结构和原始操作参数为依据，以焦炭塔筒体和裙座连接部位为研究对象，应用ANSYS和Workbench有限元分析软件建立有限元模型，模拟分析主要操作阶段的瞬态温度场变化及相对应下的热力耦合应力。
结果表明：焦炭塔筒体和裙座连接部位热应力主要由轴向温差变化引起，整个循环周期中的峰值应力均出现在筒体和裙座连接处。
【关键词】焦炭塔Ansys 温度场热-力耦合1 前言焦炭塔是典型的承受复杂热循环载荷的设备，生产过程中温度急剧变化引起的交变热应力是导致设备纹开裂和塔节膨胀的主要原因，其中筒体和裙座连接处焊缝开裂现象尤为严重[1]。
由于焦炭塔的生产环境苛刻，尺寸大，给传统的计算分析方法带来很多的不便。
有限元法是以电子计算机为手段的“电算”方法，它以大型问题为对象，未知数的个数可以成千上万，因而为解决复杂的力学问题提供了一个有效的工具，尤其是热应力分析中的场问题，成了这一领域主要的分析方法。
本文基于有限元理论，应用ANSYS和Workbench有限元分析软件，以中石油独山子石化分公司某焦炭塔结构和原始操作参数为依据，以焦炭塔筒体和裙座连接部位为研究对象，建立有限元模型，模拟焦炭塔主要操作阶段的瞬态温度场，并分析计算瞬态温度变化下的应力分布。
2 建立有限元模型2.1 焦炭塔的结构参数容器规格为：Φ9000×38728mm。
整个筒体由裙座支撑，筒体和裙座为堆焊型连接方式，裙座厚度为26mm，筒体和裙座材质分别为：15CrMoR和Q-235A。
保温层厚度为200mm，材质为复合硅酸盐。
塔内介质对流传热系数在模拟过程中取2500W？m-2？K-1，保温层导热系数取0.117 W？m-1？K-1，空气对流传热系数取12.5 W？m-2？K-1。
2.2 模型建立及网格划分为了便于分析和计算，将焦炭塔实体模型加以简化：忽略所有侧壁接管，将实际模型视为轴对称模型，取焦炭塔关键支撑截面的1/2实际模型进行分析；视保温层为一层简单的复合硅酸盐材料，并单独建模；筒体与裙座之间的焊缝视为裙座材质，省略热箱结构。
收稿日期:2003207221作者简介:杨国义(19652),男,吉林人,高级工程师,工学硕士,从事压力容器标准及技术咨询工作。
文章编号:100027466(2004)0120036203塔式容器整体应力分析及评定杨国义,寿比南,梅林涛(全国锅炉压力容器标准化技术委员会,北京 100029)摘要:从压力容器分析设计的角度详述了塔式容器整体应力分析的过程、方法及评定原则,对一些分析过程中的关键性问题进行了说明,为解决塔器分析设计提供了可供工程参照的方法。
关 键 词:塔器;应力分析;有限元法;强度中图分类号:T Q 0531301 文献标识码:AStress analysis and evaluation for whole vertical slender vesselY ANG G uo 2yi ,SH OU Bi 2nan ,MEI Lin 2tao(China National S tandardization C ommittee on Boilers and Pressure Vessels ,Beijing 100029,China )Abstract :Detail in formation of stress analysis process ,method and evaluation principle for whole slender vessels in the aspect ofpressure vessel analysis design method are given ,s ome key problems in the analysis w orks are als o clarified.The designer can use the same method for the slender vessel analysis design.K ey w ords :slender vessel ;stress analysis ;finite element method ;strength 分析设计方法是通过对所分析的设备在分析载荷作用下产生的应力进行详尽的分类,对不同应力对应的应力强度给予不同许用极限,进而实现设备的有效设计[1],其工程设计的合理性愈来愈受到压力容器行业重视。
