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淺談干熄焦余熱鍋爐鋼架設(shè)計

文檔作者：施琪威夏永軼文檔來源：杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月03日
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余熱鍋爐2013．1
摘要
行了說明。
關(guān)鍵詞
淺談干熄焦余熱鍋爐鋼架設(shè)計
杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司施琪威夏永軼
本文對干熄焦余熱鍋爐的鋼架設(shè)計特點做了介紹，并結(jié)合實例對其進(jìn)
干熄焦余熱鍋爐鋼架設(shè)計
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?！凹訜崴a(chǎn)汽發(fā)電”
的干熄焦新工藝，已越來被看好。余熱資源的
利用是循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的需要，是國家的一個
重要能源組成部分和產(chǎn)業(yè)，在國家大力倡導(dǎo)
節(jié)能減排的經(jīng)濟政策激勵下，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)計及計算思路進(jìn)行了一些
探討。
2 鋼架設(shè)計及布置原則
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)。鍋爐本體通過吊桿懸吊在鋼構(gòu)架大板
梁上，其整體可自由向下膨脹。因為其鍋爐的
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個支點上。鋼架頂部標(biāo)高為26．2m,其
中一級過熱器、二級過熱器、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
鋼架場地類別為Ⅱ類，地震烈度為7度，設(shè)計
基本地震加速度值0．05g，基本風(fēng)壓為0．4KN／
m2，根據(jù)以上特點及對鍋爐的要求可初步確
定本臺鍋爐鋼架的結(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
行。這些條件都會使鋼架承受巨大的水平力，
因此本鋼架以剛度為主要計算指標(biāo)，強度作
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)架來抵抗水平力對
構(gòu)架的影響。為了簡化力的傳遞，立面采用人
字形斜桿來承受梁跨中承受豎向荷載時的承
載力，以及抵抗水平力對鋼架的影響。對與頂
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
軸，強垂直支撐及相對較弱的梁布置排架，利
用桁架的巨大橫推剛度和傳力直接的特點，
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)來滿足構(gòu)架要求。鋼架梁頂部的力通
過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)
計院的配合，方便結(jié)構(gòu)計算為原則。通過建模
計算的基礎(chǔ)負(fù)荷來確定錨栓、抗鍵件的設(shè)置
和設(shè)計。
(6)本鋼架采用焊接連接，施工安裝方
便，工藝簡單，結(jié)合國內(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)量等級要
求。
3 荷載的計算、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、爐墻金屬件等都會加在鋼架上，同
時會在柱頂添加安全荷載，如平臺荷載、管吊
荷載、設(shè)計院荷載等。恒荷載形式見圖2。
圖2恒荷載加載
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余熱鍋爐2013．1
(2)風(fēng)荷載的計算
風(fēng)荷載的計算根據(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)計規(guī)范》，鋼架風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算
按主要承重結(jié)構(gòu)計算，受風(fēng)面積按爐膛最大
部分來考慮。分配各直晃點的面積，取各點上
下面之間的平均值。
鋼架沒有爐體封閉，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)計參數(shù)：基本風(fēng)壓為0．4KN／n1l，地面
粗糙度B類
通過公式COk=13 1 11：(‘)o計算荷載加
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)地震荷載的計算
地震荷載的計算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 50011．
2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、GB／T22395-2008
《鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。分配各止晃點的荷
載，取各點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)計參數(shù)：場地類別為Ⅱ類，地震烈度
為7度，設(shè)計基本地震加速度值0．05g。
通過公式Q=(Tg／T) 2Qmax及底部剪
力法計算荷載加在相應(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
本項目鍋爐鋼架設(shè)計根據(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)
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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。對余熱鍋爐對
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)采用振動除灰。在受熱面上安裝激波吹灰
器或者振打吹灰器，通過振動受熱面，除去
表面的積灰。振動除灰裝置工作可靠，對于
疏松的積灰效果優(yōu)于蒸汽吹掃。
4結(jié)論
對于焦?fàn)t尾氣余熱鍋爐省煤器運行中
出現(xiàn)的問題，解決方法是多種多樣的，一般
需要綜合考慮。對于正在設(shè)計的鍋爐，應(yīng)該
在設(shè)計中提前考慮這些問題，再通過優(yōu)化設(shè)
計來解決。對于已經(jīng)投運的鍋爐，若存在或
已經(jīng)發(fā)生這些問題，應(yīng)采用簡便有效的方式
加以解決。
參考文獻(xiàn)：
【1】胡傳順，楊錦偉，梁會軍等．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
酸露點溫度計算[J]．黑龍江電力，2002，
(4)：298—300．
【3]陳學(xué)俊，陳聽寬．鍋爐原理[M】．北
京：機械工業(yè)出版社．
(上接第24頁)
使用極限狀態(tài)分別對恒載，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。
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)鋼架的驗算及調(diào)整
荷載加載完畢后，需對鋼架整體的柱、
梁、支撐等進(jìn)行內(nèi)力分析及強度、剛度、穩(wěn)定
性的校核，對局部不滿足規(guī)范要求之處進(jìn)行
截面調(diào)整及驗算，以滿足鋼架整體的功能性。
(6)通過鋼架基礎(chǔ)載荷的綜合考慮比
較，設(shè)計柱子基礎(chǔ)件，以滿足鋼架要求。
4鋼架設(shè)計總結(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鋼架都是連梁設(shè)
計，其剛性特別強，對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)計了水平支撐，其余
各層省去了水平支撐的設(shè)計。
(2)本鋼架設(shè)計，因其本體結(jié)構(gòu)的特殊
性，在頂部大板梁入口煙道2吊點的荷載、受
熱面的荷載等在負(fù)荷統(tǒng)計時，應(yīng)盡可能精確，
不要漏項。
(3)通過以上的設(shè)計及計算，本鋼架得
到了相對合理的布置，在滿足功能性的前提
下，盡可能的節(jié)約成本，提高設(shè)計效率。
參考文獻(xiàn)：
[1】鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB／T22395．
2008
[2】鍋爐鋼構(gòu)架設(shè)計導(dǎo)則JB／T6736．93
[3】建筑抗震設(shè)計規(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)計規(guī)范GB50017-2003

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