大型鍋爐煙道加強(qiáng)筋的設(shè)計

蘇龍浩

（武漢鍋爐股份有限公司，湖北 武漢 430205）

大型鍋爐煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮三種烈度等級，即:1級（標(biāo)準(zhǔn)）、2級（振動）、3級（脈動）。其范圍如下:尾部煙道至預(yù)熱器入口為1級；除塵器至引風(fēng)機(jī)為2級；引風(fēng)機(jī)至煙囪為3級；當(dāng)除塵器至引風(fēng)機(jī)的壓降小于0.75 kPa時，預(yù)熱器出口至除塵器間煙道烈度等級為2級，否則為1級；任何煙速大于25.4 m/s的煙道為3級。

1 不需設(shè)加強(qiáng)筋的煙道墻板

圖1 不需設(shè)加強(qiáng)筋的煙道墻板

2 第1烈度等級煙道墻板

（1）墻板強(qiáng)度設(shè)計。先選擇合適的加強(qiáng)筋的類型，確定Fy，然后選擇合適的中心距。根據(jù)圖2確定煙道加強(qiáng)筋的最大間距。

圖2 鋼板厚度為6 mm的煙道加強(qiáng)筋的最大間距

圖中:S為最大中心間距，mm；P為煙道設(shè)計壓力，kPa；Fy為鋼板屈服強(qiáng)度，MPa。

（2）板靜態(tài)撓度設(shè)計。板的靜態(tài)撓度取決于其強(qiáng)度計算，通常小于。

墻板撓度強(qiáng)度計算如下:

其中:E為加強(qiáng)筋彈性模量，MPa；t為鋼板厚度，mm；P為煙道壓力Pa

（3）板動態(tài)撓度設(shè)計。煙道壓力在0.1 kPa范圍內(nèi)波動時，其撓度波動范圍應(yīng)控制在1 mm。

（4）加強(qiáng)筋強(qiáng)度設(shè)計。按照強(qiáng)度理論，加強(qiáng)筋的長度必須滿足下列要求:

其中:Sc—組合截面抵抗矩，mm3；Fb—加強(qiáng)筋許用彎曲應(yīng)力，kPa；P—煙道設(shè)計壓力，kPa；S—加強(qiáng)筋中心距，mm

根據(jù)3.4加強(qiáng)筋長度要求，可以選擇S，F(xiàn)b和Sc以滿足L。

其中:E—加強(qiáng)筋彈性模量，KPa；Ic—加強(qiáng)筋組合截面慣性矩，mm4；K—1（單跨筋），2（連續(xù)筋）

（6）加強(qiáng)筋振動設(shè)計。按照加強(qiáng)筋的自然頻率理論（f≥25），加強(qiáng)筋的長度滿足下列要求:

其中:E—加強(qiáng)筋彈性模量，MPa；Ic—加強(qiáng)筋組合截面慣性矩，mm4；f—25；Ac—加強(qiáng)筋組合截面面積，mm2。

（7）如果計算所得的L小于Wmax，則需要增加支撐從而使L滿足要求。

3 第2與第3烈度等級煙道墻板

（1）第2等級煙道墻板:①板強(qiáng)度設(shè)計。煙道壓力在0.5 kPa范圍內(nèi)波動時，其墻板撓度波動范圍應(yīng)控制在1 mm。②加強(qiáng)筋振動設(shè)計。加強(qiáng)筋的長度按公式（6）計算，其中f=45。

（2）第3等級煙道墻板:脈動橫線S=770 mm下部分，最大中心間距小于770 mm。

4 側(cè)向穩(wěn)定

負(fù)壓煙道和有風(fēng)載的煙道加強(qiáng)筋有自由邊翼緣，當(dāng)自由邊長度超過某一數(shù)值Ls時必須校核其側(cè)向穩(wěn)定性。當(dāng)自由邊長度超過Ls時，可采用以下方法解決:①在中點增加側(cè)向支撐；②減小加強(qiáng)筋的許用應(yīng)力值。典型加強(qiáng)筋的Ls值列表1。

表1 典型加強(qiáng)筋的Ls值

若未布置側(cè)向支撐，加強(qiáng)筋的許用應(yīng)力將按系數(shù)應(yīng)予以降低，典型加強(qiáng)筋的許用應(yīng)力系數(shù)列表2。

表2 典型加強(qiáng)筋的許用應(yīng)力系數(shù)

以下部位不需考慮增加側(cè)向支撐:①煙道內(nèi)部支撐（最大彎矩處）之間的加強(qiáng)筋；②自由邊受拉的加強(qiáng)筋；③正壓煙道內(nèi)部支撐處。

［1］葉開沅.邊緣載荷下環(huán)形薄板的大撓度問題［J］.物理學(xué)報，1953，9（2）.

［2］GB/T 707-1988，熱扎槽鋼尺寸、外形、重量及允許偏差［S］.