Wyłożenia ogniotrwałe komory spalania Clausa - badania doświadczalne i analizy

Projekt realizowany jest w ramach doktoratu wdrożeniowego i dotyczy analizy zachowania termomechanicznego oraz mechanizmów degradacji betonów ogniotrwałych eksploatowanych w wysokotemperaturowych instalacjach przemysłowych. Przedmiotem badań jest monolityczna ściana sitowa wykonana z betonu ogniotrwałego, stanowiąca element konstrukcyjny instalacji odzysku siarki metodą Clausa.

Głównym celem projektu jest opracowanie trójwymiarowego modelu numerycznego ściany sitowej z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES), umożliwiającego określenie rozkładów temperatur, naprężeń i odkształceń powstających podczas eksploatacji przemysłowej. Szczególna uwaga zostanie poświęcona wpływowi zmiennych warunków temperaturowych, cykli rozruchowych i odstawieniowych oraz długotrwałego oddziaływania wysokiej temperatury na stan termomechaniczny konstrukcji.

Obliczenia numeryczne będą realizowane w środowisku Abaqus. Przewiduje się wykonanie analiz cieplnych i mechanicznych, a następnie rozwój modelu w kierunku sprzężonych analiz termomechanicznych z uwzględnieniem nieliniowych właściwości materiałowych, pełzania, relaksacji naprężeń oraz potencjalnych mechanizmów uszkodzenia materiału. Zakres i stopień zaawansowania modeli konstytutywnych będą dostosowywane do dostępnych wyników badań doświadczalnych.

Podstawę do opracowania modelu materiałowego stanowić będą wyniki badań laboratoryjnych betonów ogniotrwałych, obejmujących między innymi dynamiczny moduł sprężystości, wytrzymałość na ściskanie, zachowanie pod obciążeniem w podwyższonej temperaturze oraz charakterystykę mikrostrukturalną i fazową. Do odwzorowania warunków brzegowych wykorzystane zostaną rzeczywiste dane eksploatacyjne pochodzące z systemu monitoringu instalacji przemysłowej.

Projekt zakłada stopniową rozbudowę i weryfikację modelu numerycznego, przeprowadzenie analiz parametrycznych oraz porównanie zachowania różnych betonów ogniotrwałych. Uzyskane wyniki posłużą do identyfikacji obszarów koncentracji naprężeń, oceny czynników sprzyjających degradacji materiału oraz określenia możliwości poprawy trwałości konstrukcji ogniotrwałych w warunkach eksploatacji przemysłowej.