西安航天源动力工程有限公司 陕西 西安 710100
摘要：采用有限元分析方法进行焚烧炉托砖板强度分析，结果显示，在43000kg载荷的状态下，焚烧炉托砖板的屈服强度满足设计要求，同时结合现场运行情况表明，未出现结构强度及热应力相关可靠性问题。通过有限元分析的强度计算，优化托砖板的结构设计，从而提高设备的可靠性和安全性。
关键词：焚烧炉 托砖板 有限元分析 强度分析
1 引言
随着工业技术的快速发展，对设备和构件的性能要求越来越高，特别是在极端工作环境下。在这种背景下，对于像焚烧炉这样的高温设备而言，强度仿真成为了一项不可或缺的技术。有限元分析可以在设计阶段就对托砖板等关键部件的结构强度、耐热性和耐腐蚀性进行全面的评估和分析，有效预测和避免潜在的故障问题。
通过使用Solidworks Simulation对焚烧炉托砖板进行应力分布计算，能够在不同的载荷条件和环境因素下模拟托砖板的工作状态，不仅有助于验证设计的可行性，还可以优化材料选择和结构设计，从而提高设备的可靠性和安全性。
2．数值计算
2.1 模型介绍
图1（a）为陕西某废液焚烧炉托砖板结构，焚烧炉钢壳体内径为5800mm，钢壳体壁厚18mm，单边耐材厚度450mm，根据托砖板布置及耐材结构分析，选取一个托砖板上承托耐材最重的一个托砖板进行应力分析计算，托砖板上承托耐火材料最重的部位为43000kg。焚烧炉钢壳体采用Q345R材质，托砖板及加强筋采用310S材质，焚烧炉钢壳体和托砖板及加强筋材料属性如表1所示。使用Solidworks对托砖板结构进行几何建模，选取焚烧炉炉墙典型直段结构进行托砖板结构仿真建模，采用Solidworks Simulation进行实体标准网格划分，网格数量为131649，仿真计算几何模型及网格划分如下图1所示。托砖板上部施加力模拟上部耐火材料重量，焚烧炉钢壳体底部设置固定约束。
表1 焚烧炉钢壳体和托砖板及加强筋材料属性
单位 | 焚烧炉钢壳体 | 托砖板及加强筋 | |
材料 | / | Q345R | 310S |
设计温度 | ℃ | 200 | 600 |
许用应力 | MPa | 170 | 61 |
弹性模量 | 103MPa | 191 | 151 |
质量密度 | kg/m3 | 7850 | 7930 |
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（a）托砖板结构详图 | （b）托砖板结构详图 | （c）受力结构网格划分 |
图1仿真计算几何模型与网格划分 | ||
2.2 应力分析
焚烧炉托砖板应力分布如下图2所示，托砖板在承受最大负载时的应力集中区域在托砖板与焚烧炉钢壳体焊接交界处以及加强筋下端，这些区域通常是潜在的弱点，在设备制造及现场运行过程中应持续重点关注；这些区域最大应力为55.32MPa，小于310S材料的许用应力61MPa，托砖板结构及材料选型满足设计要求。
图2 焚烧炉托砖板应力分布
3．结论
本研究通过对焚烧炉托砖板进行了深入的强度仿真计算和分析，揭示了托砖板在极端工作条件下的应力分布情况，揭示了托砖板设计中的潜在弱点，为设计优化提供了依据，同时优化设计以提高托砖板的耐久性和可靠性。
总而言之，本研究不仅增进了我们对焚烧炉托砖板在极端条件下应力分布的理解，还为其设计和材料选择提供了有力的科学依据。这些成果将对提高焚烧炉的整体性能和安全性产生积极影响，对于焚烧炉的设计和维护具有重要的应用价值。
参考文献
[1] GB 150.1-2011 压力容器 第1部分:通用要求[S].
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