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淺談干熄焦余熱鍋爐鋼架設(shè)計(jì)

文檔作者：施琪威夏永軼文檔來(lái)源：杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月03日
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余熱鍋爐2013．1
摘要
行了說(shuō)明。
關(guān)鍵詞
淺談干熄焦余熱鍋爐鋼架設(shè)計(jì)
杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司施琪威夏永軼
本文對(duì)干熄焦余熱鍋爐的鋼架設(shè)計(jì)特點(diǎn)做了介紹，并結(jié)合實(shí)例對(duì)其進(jìn)
干熄焦余熱鍋爐鋼架設(shè)計(jì)
1前言
為提高焦炭質(zhì)量，減少公害和回收余熱，
產(chǎn)生了干熄焦新工藝。與濕法熄焦不同，干熄
焦工藝用惰性氣體冷卻紅熱焦炭，并將被加
熱的惰性氣體引入鍋爐。“加熱水產(chǎn)汽發(fā)電”
的干熄焦新工藝，已越來(lái)被看好。余熱資源的
利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，是國(guó)家的一個(gè)
重要能源組成部分和產(chǎn)業(yè)，在國(guó)家大力倡導(dǎo)
節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)政策激勵(lì)下，余熱資源利用
及相關(guān)事業(yè)必將大大發(fā)展。本文試就杭州鍋
爐集團(tuán)股份有限公司為某公司干熄焦及余熱
發(fā)電工程配套的余熱鍋爐干熄焦工程配套的
余熱鍋爐鋼架的設(shè)計(jì)及計(jì)算思路進(jìn)行了一些
探討。
2 鋼架設(shè)計(jì)及布置原則
本鍋爐是單汽包自然循環(huán)型室外式干熄
焦余熱鍋爐，鍋爐爐膛用膜式水冷壁全懸吊
結(jié)構(gòu)。鍋爐本體通過(guò)吊桿懸吊在鋼構(gòu)架大板
梁上，其整體可自由向下膨脹。因?yàn)槠溴仩t的
特殊性，直接利用余熱到爐膛受熱面，爐膛結(jié)
構(gòu)得到優(yōu)化。鍋爐汽包支撐在頂部大板梁，作
用于2個(gè)支點(diǎn)上。鋼架頂部標(biāo)高為26．2m,其
中一級(jí)過(guò)熱器、二級(jí)過(guò)熱器、光管蒸發(fā)器、螺
旋管蒸發(fā)器利用吊掛管懸吊于頂部大板梁，
兩側(cè)水冷壁和后水冷壁分別懸吊于頂部大板
梁。消音器支點(diǎn)作用于頂部梁格。其余部件根
據(jù)具體受力情況再進(jìn)行荷載分配。
(1)根據(jù)技術(shù)協(xié)議等文件要求，本鍋爐
鋼架場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震烈度為7度，設(shè)計(jì)
基本地震加速度值0．05g，基本風(fēng)壓為0．4KN／
m2，根據(jù)以上特點(diǎn)及對(duì)鍋爐的要求可初步確
定本臺(tái)鍋爐鋼架的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。
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圖1 干熄焦余熱鍋爐總布置圖
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余熱鍋爐2013．1
(2)本體的重量主要作用在爐頂標(biāo)高
處，為了更好地傳遞地震及風(fēng)載水平力，在爐
膛四周設(shè)置了止晃裝置，將標(biāo)高處所產(chǎn)生的
水平力傳至鋼架上，使本體能夠保持穩(wěn)定，在
意外力和偶然力作用下鍋爐還能保持安全運(yùn)
行。這些條件都會(huì)使鋼架承受巨大的水平力，
因此本鋼架以剛度為主要計(jì)算指標(biāo)，強(qiáng)度作
為核算指標(biāo)。
(3)根據(jù)構(gòu)架形式和結(jié)構(gòu)要求以及荷載
的作用形式確定設(shè)置垂直支撐和水平支撐，
以保證梁格整體穩(wěn)定和平面剛度的重要措
施。本鋼架采用桁架式構(gòu)架來(lái)抵抗水平力對(duì)
構(gòu)架的影響。為了簡(jiǎn)化力的傳遞，立面采用人
字形斜桿來(lái)承受梁跨中承受豎向荷載時(shí)的承
載力，以及抵抗水平力對(duì)鋼架的影響。對(duì)與頂
部梁水平力較大的部位設(shè)置水平支撐與梁之
間形成剛性來(lái)增加柱的側(cè)向剛度。
(4)根據(jù)鍋爐總體結(jié)構(gòu)的布置要求，鋼
架采用單排柱結(jié)構(gòu)形式。主要部件荷載承受
在②軸③軸B軸C軸，因此這2立面采用強(qiáng)
軸，強(qiáng)垂直支撐及相對(duì)較弱的梁布置排架，利
用桁架的巨大橫推剛度和傳力直接的特點(diǎn)，
保持構(gòu)架的穩(wěn)定。外排承受較小的力，采用小
柱結(jié)構(gòu)來(lái)滿足構(gòu)架要求。鋼架梁頂部的力通
過(guò)立柱與支撐直接傳遞到基礎(chǔ)上。
(5)鋼架所有柱腳采用鉸接形式，由柱
底板、抗鍵件、錨固螺栓組成。鉸接柱腳不承
受彎矩作用，采用此形式也是為了便于與設(shè)
計(jì)院的配合，方便結(jié)構(gòu)計(jì)算為原則。通過(guò)建模
計(jì)算的基礎(chǔ)負(fù)荷來(lái)確定錨栓、抗鍵件的設(shè)置
和設(shè)計(jì)。
(6)本鋼架采用焊接連接，施工安裝方
便，工藝簡(jiǎn)單，結(jié)合國(guó)內(nèi)焊工的整體水平，多
采用焊接形式，根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特
征、焊縫形式、工作環(huán)境以及應(yīng)力狀態(tài)等情況
選用不同的焊接連接形式及焊縫質(zhì)量等級(jí)要
求。
3 荷載的計(jì)算、組合
(1)永久荷載包括：作用在頂部大板梁
上的主要部件包括：汽包、水冷壁、過(guò)熱器、
光管蒸發(fā)器、螺旋管蒸發(fā)器、吊掛管、剛性梁、
本體吊掛、入口煙道、過(guò)渡煙道。作用在省煤
器支撐梁上主要部件包括：省煤器、出口煙
道、省煤器墻板等。以及各主要部件的外護(hù)
板、保溫、爐墻金屬件等都會(huì)加在鋼架上，同
時(shí)會(huì)在柱頂添加安全荷載，如平臺(tái)荷載、管吊
荷載、設(shè)計(jì)院荷載等。恒荷載形式見(jiàn)圖2。
圖2恒荷載加載
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余熱鍋爐2013．1
(2)風(fēng)荷載的計(jì)算
風(fēng)荷載的計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 50009-2001
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB廠r22395_2O08《鍋
爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，鋼架風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算
按主要承重結(jié)構(gòu)計(jì)算，受風(fēng)面積按爐膛最大
部分來(lái)考慮。分配各直晃點(diǎn)的面積，取各點(diǎn)上
下面之間的平均值。
鋼架沒(méi)有爐體封閉，風(fēng)荷載直接作用在
本體鋼架上，根據(jù)爐膛受風(fēng)方向與受風(fēng)面積，
由此產(chǎn)生±x方向和±z方向的水平力通
過(guò)爐膛四周的止晃裝置與本鋼架相連接，最
后作用于本鋼架上。
設(shè)計(jì)參數(shù)：基本風(fēng)壓為0．4KN／n1l，地面
粗糙度B類
通過(guò)公式COk=13 1 11：(‘)o計(jì)算荷載加
在相應(yīng)層高的鋼架層梁上，如圖3所示。
圖3 風(fēng)荷載加載
(3)地震荷載的計(jì)算
地震荷載的計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 50011．
2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB／T22395-2008
《鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。分配各止晃點(diǎn)的荷
載，取各點(diǎn)上下面之間的平均值。
本鋼架采用懸吊式爐體結(jié)構(gòu)，地震在
±x方向和±z方向產(chǎn)生的水平力通過(guò)爐膛
四周的止晃裝置與鋼架相連接，最后作用于
鋼架上。
設(shè)計(jì)參數(shù)：場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震烈度
為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0．05g。
通過(guò)公式Q=(Tg／T) 2Qmax及底部剪
力法計(jì)算荷載加在相應(yīng)層高的鋼架層梁上，
如圖4所示。
(4)荷載作用的效應(yīng)組合
本項(xiàng)目鍋爐鋼架設(shè)計(jì)根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷
載規(guī)范》的要求按承載能力極限狀態(tài)和正常
圖4 地震荷載加載
(下接第21頁(yè))
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余熱鍋爐2013．1 21
汽吹灰。一般在余熱鍋爐尾部各受熱面之間
距離較小的情況下，可使用蒸汽或者壓縮空
氣吹灰。(2)采用聲波吹灰。對(duì)余熱鍋爐對(duì)
流受熱面及其他不宜觸及的區(qū)域?qū)嶌郝暡?
吹灰。聲波振動(dòng)可以使微粒難以在受熱面管
子表面沉積，而且可破壞已生成的沉積物。
(3)采用振動(dòng)除灰。在受熱面上安裝激波吹灰
器或者振打吹灰器，通過(guò)振動(dòng)受熱面，除去
表面的積灰。振動(dòng)除灰裝置工作可靠，對(duì)于
疏松的積灰效果優(yōu)于蒸汽吹掃。
4結(jié)論
對(duì)于焦?fàn)t尾氣余熱鍋爐省煤器運(yùn)行中
出現(xiàn)的問(wèn)題，解決方法是多種多樣的，一般
需要綜合考慮。對(duì)于正在設(shè)計(jì)的鍋爐，應(yīng)該
在設(shè)計(jì)中提前考慮這些問(wèn)題，再通過(guò)優(yōu)化設(shè)
計(jì)來(lái)解決。對(duì)于已經(jīng)投運(yùn)的鍋爐，若存在或
已經(jīng)發(fā)生這些問(wèn)題，應(yīng)采用簡(jiǎn)便有效的方式
加以解決。
參考文獻(xiàn)：
【1】胡傳順，楊錦偉，梁會(huì)軍等．余熱鍋
爐省煤器管腐蝕原因分析【J]．腐蝕科學(xué)與防
護(hù)技術(shù)，2005，17(5)：366．367．
【2】姜興，劉全，辛曲珍．余熱鍋爐的
酸露點(diǎn)溫度計(jì)算[J]．黑龍江電力，2002，
(4)：298—300．
【3]陳學(xué)俊，陳聽(tīng)寬．鍋爐原理[M】．北
京：機(jī)械工業(yè)出版社．
(上接第24頁(yè))
使用極限狀態(tài)分別對(duì)恒載，風(fēng)荷載，地震載荷
進(jìn)行作用(效應(yīng))組合，并取各自最不利的
效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。
荷載工況組合如下：
1．35DL+1．4WI，(+ ，1．35DL+1．4WL(-X)
1．35DL+1．4WL(+Z)，1．35DL+1．4WL(-Z)
1．35DL+1．3EL(+X)，1．35DL+1．3EL(-X)
1．35DL+1．3EL(+Z)，1．35DL+1．3EL(-Z)
(5)鋼架的驗(yàn)算及調(diào)整
荷載加載完畢后，需對(duì)鋼架整體的柱、
梁、支撐等進(jìn)行內(nèi)力分析及強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定
性的校核，對(duì)局部不滿足規(guī)范要求之處進(jìn)行
截面調(diào)整及驗(yàn)算，以滿足鋼架整體的功能性。
(6)通過(guò)鋼架基礎(chǔ)載荷的綜合考慮比
較，設(shè)計(jì)柱子基礎(chǔ)件，以滿足鋼架要求。
4鋼架設(shè)計(jì)總結(jié)
(1)干熄焦余熱鍋爐鋼架與其它鍋爐鋼
架的不同之處是每層平臺(tái)鋼架都是連梁設(shè)
計(jì)，其剛性特別強(qiáng)，對(duì)抵抗水平力起到相當(dāng)大
的好處，因此層間位移控制都滿足規(guī)范要求，
除了頂部鍋筒連梁處設(shè)計(jì)了水平支撐，其余
各層省去了水平支撐的設(shè)計(jì)。
(2)本鋼架設(shè)計(jì)，因其本體結(jié)構(gòu)的特殊
性，在頂部大板梁入口煙道2吊點(diǎn)的荷載、受
熱面的荷載等在負(fù)荷統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能精確，
不要漏項(xiàng)。
(3)通過(guò)以上的設(shè)計(jì)及計(jì)算，本鋼架得
到了相對(duì)合理的布置，在滿足功能性的前提
下，盡可能的節(jié)約成本，提高設(shè)計(jì)效率。
參考文獻(xiàn)：
[1】鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB／T22395．
2008
[2】鍋爐鋼構(gòu)架設(shè)計(jì)導(dǎo)則JB／T6736．93
[3】建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010
[4]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5009-2001
【5】鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003

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