電廠脫硝改造中鍋爐鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的加固設(shè)計(jì)分析

龐子興

摘? 要：為了保證電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備改造方面鋼結(jié)構(gòu)加固方面有良好質(zhì)量，應(yīng)認(rèn)識(shí)到鋼結(jié)構(gòu)加固處理的重要性，并能結(jié)合鍋爐設(shè)備脫硝改造方面的需要以及鋼結(jié)構(gòu)在加固方面關(guān)鍵點(diǎn)。本文就電廠脫硝改造階段中鍋爐設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)加固設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電廠;鍋爐鋼結(jié)構(gòu);脫硝改造

電廠在發(fā)展中為社會(huì)輸送了大量的電力能源，但由于大部分電廠在發(fā)電中以火力發(fā)電為主，因此在電廠生產(chǎn)大量電能的同時(shí)還會(huì)給周邊環(huán)境造成影響。因此當(dāng)前電廠均在積極開展脫硫改造工程，并同步做好鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)方面加固處理。

1 在電廠脫硫改造階段鍋爐設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)分析

從當(dāng)前電廠整體發(fā)展情況來(lái)看，大部分電廠均屬于火力類型發(fā)電廠，并且受到由于電廠在運(yùn)行形式，使得火力類型發(fā)電廠在其主體結(jié)構(gòu)方面存在突出的行業(yè)特點(diǎn)。在20世紀(jì)70年代之前，電廠主要以火力發(fā)電為主，并且通過火力類型發(fā)電站的運(yùn)行，使電站的發(fā)電量得到保證，避免由于電廠發(fā)電量不足而影響社會(huì)發(fā)展。而火力類型電廠發(fā)展中，其使用的火力設(shè)備在單機(jī)容量以及實(shí)際發(fā)電量等方面有著變化。最初階段，火力電廠當(dāng)中發(fā)電設(shè)備的單機(jī)容量規(guī)格在300MW之下，并在相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土類型結(jié)構(gòu)為主。而在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)以及設(shè)計(jì)理念被運(yùn)用到火力類型電廠設(shè)計(jì)中，火力類型電廠當(dāng)中機(jī)組設(shè)備的單機(jī)設(shè)備容量也在提升，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組設(shè)備容量的翻倍，達(dá)到了600MW的規(guī)格。電廠當(dāng)中機(jī)組設(shè)備容量、性能方面的優(yōu)化讓火力類型電廠運(yùn)行更加的穩(wěn)定、高效，當(dāng)同時(shí)也對(duì)電廠組成結(jié)構(gòu)有了更高的要求，需要電廠整體結(jié)構(gòu)能得到優(yōu)化，一旦電廠在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面存在不足，那么也就會(huì)使得電廠運(yùn)行穩(wěn)定性受到影響。而從電廠整體結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，電廠建筑結(jié)構(gòu)和一般建筑物存在著差異，比如豎向剛度方面存在不足、荷載情況復(fù)雜、建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)等問題。由于電廠建筑在其建筑結(jié)構(gòu)方面存在一定的特殊性，因此也就使得電廠建筑結(jié)構(gòu)是在建筑結(jié)構(gòu)抗震性檢測(cè)方面、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算、建筑結(jié)構(gòu)加固處理方面存在著特殊性以及一定的難度。

其次，在當(dāng)代社會(huì)全面落實(shí)了生態(tài)保護(hù)發(fā)展理之后，也需要電廠能在環(huán)保發(fā)展方面有著響應(yīng)的優(yōu)化，降低在電廠發(fā)展出現(xiàn)環(huán)境污染問題。而其對(duì)電廠當(dāng)中鍋爐進(jìn)行改造的階段中，不同電廠當(dāng)中的優(yōu)化改造方面也存在些許差異。大體來(lái)看，在對(duì)電廠當(dāng)中鍋爐設(shè)備進(jìn)行煙氣脫硝類型的改造的階段中，會(huì)將鍋爐設(shè)備尾部中的煙道結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部拆除以及加固處理，并且在加固之后鍋爐設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，需要設(shè)計(jì)工作人員重新進(jìn)行鍋爐設(shè)備整體建模計(jì)算，使鍋爐設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性能得到提升，同時(shí)推導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)內(nèi)力數(shù)值大小，達(dá)到提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定質(zhì)量的目標(biāo)。

目前鍋爐鋼結(jié)構(gòu)加固方面使用的技術(shù)種類較多，并且每種加固措施之間存在一定差異，需要加固人員選擇恰當(dāng)?shù)募庸谭绞絹?lái)完成建物加固處理，避免由于加固技術(shù)選擇方面問題而影響建筑物的實(shí)際加固效果。而當(dāng)前在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)負(fù)載條件下的加固措施主要有6種，梁翼緣結(jié)構(gòu)加蓋板加固處理;粱翼緣結(jié)構(gòu)加肋板加固、端板角焊接結(jié)合圍焊處理、粱翼緣結(jié)構(gòu)加腋加固以及高強(qiáng)度類型加固處理。在實(shí)際進(jìn)行加固方式選擇的階段中，需要以相應(yīng)火力類型電廠的實(shí)際運(yùn)行條件作為基礎(chǔ)，重視電廠發(fā)展中的特殊性，降低加固處理對(duì)電廠發(fā)電運(yùn)行的影響。采用最經(jīng)濟(jì)的形式開展負(fù)載條件下的加固處理，讓電廠發(fā)展避免受到影響。

2 檢測(cè)鑒定結(jié)果分析

電廠當(dāng)中相應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)包括對(duì)其材料性能、連接、變形及損傷、構(gòu)件的尺寸與偏差、構(gòu)造及涂裝等工作。必要時(shí)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件及連接性能的實(shí)荷檢測(cè)或者動(dòng)力測(cè)試。檢測(cè)中主要依據(jù)GB/T50621-2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T50344-2004《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。并收集被檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)文件、施工記錄、設(shè)計(jì)變更等資料;調(diào)查被檢測(cè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在的使用現(xiàn)狀、環(huán)境條件、維修加固情況以及用途及荷載的變更情況;向有關(guān)人員進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)一步了解委托方的檢測(cè)目的和具體要求。

主要包括外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩個(gè)部分，并根據(jù)檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)資料，提出對(duì)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)煙氣脫硝改造工程設(shè)計(jì)相關(guān)的建模建議。然后采用MidasGen8.0進(jìn)行建模計(jì)算。本項(xiàng)目總共建立3個(gè)有限元模型，分別是原結(jié)構(gòu)模型、安裝脫硝裝置后加固前有限元模型以及加固后有限元模型。再根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)加固的原則：當(dāng)梁的應(yīng)力比超限或穩(wěn)定不滿足時(shí)，此梁與柱相連的節(jié)點(diǎn)也需進(jìn)行必要的加固補(bǔ)強(qiáng);當(dāng)支撐應(yīng)力比超限或穩(wěn)定不滿足時(shí)，其與節(jié)點(diǎn)板相連部分也需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

3 節(jié)點(diǎn)加固設(shè)計(jì)分析

當(dāng)采用有限元軟件按規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行加固設(shè)計(jì)后，還需對(duì)結(jié)構(gòu)某些區(qū)段、特定構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的承載能力及正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算校核，以保證加固后結(jié)構(gòu)的正常使用。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)加固的相關(guān)原則：當(dāng)構(gòu)件進(jìn)行加固后，其相關(guān)的連接也需進(jìn)行必要的加固補(bǔ)強(qiáng)。由于該結(jié)構(gòu)中需加固節(jié)點(diǎn)眾多，根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定結(jié)論和有關(guān)資料，并根據(jù)CECS77：96《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》和JGJ82-2011《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》等規(guī)范。

3.1 斜支撐節(jié)點(diǎn)板焊接節(jié)點(diǎn)加固分析

依照構(gòu)件在加固方面的具體要求，如果整個(gè)結(jié)構(gòu)中斜支撐出現(xiàn)超限的情況，將需要加固雙角鋼的肢角處，必要的時(shí)候可以進(jìn)行鋼板的焊接。為確保加固鋼板和節(jié)點(diǎn)板之間進(jìn)行合理的連接，需要在加固鋼板上進(jìn)行節(jié)點(diǎn)板的設(shè)置，并做好焊接加固的工作，其整個(gè)焊接的長(zhǎng)度需要超過100mm，具體的長(zhǎng)度情況和焊角的尺寸應(yīng)該依照軸力進(jìn)行具體計(jì)算而得到。依照一定的計(jì)算能夠發(fā)現(xiàn)，讓焊角尺寸增加或是讓焊縫的長(zhǎng)度增加，筑美感與張力。

3.2 梁柱小端板加側(cè)向蓋板連接節(jié)點(diǎn)加固處理

這種節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造方面比較復(fù)雜，其梁柱的節(jié)點(diǎn)除根據(jù)平齊式端板進(jìn)行連接之外，還需要進(jìn)行側(cè)向蓋板的補(bǔ)充。整個(gè)側(cè)向蓋板在尺寸方面比較大，原有的節(jié)點(diǎn)在承載力方面已經(jīng)很大了。依照與這種節(jié)點(diǎn)相關(guān)的梁加固手段能夠很好地進(jìn)行節(jié)點(diǎn)加固手段的選擇和使用，如圖1所示。和這個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的梁上進(jìn)行了一個(gè)比較大的荷載增加，所以一定要在這個(gè)梁上新設(shè)計(jì)一條工字型的鋼梁，只有這樣才可以確保梁能夠進(jìn)行正常的工作。

電廠結(jié)構(gòu)屬于特殊行業(yè)的特殊結(jié)構(gòu)類型，其檢測(cè)、鑒定、加固也有其特殊性。其荷載分布和各種結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置較為復(fù)雜，需要進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)，也需要加強(qiáng)和相關(guān)工作人員的配合。

4 結(jié)束語(yǔ)

電廠鍋爐設(shè)備實(shí)施脫硫改造是一種必然發(fā)展趨勢(shì)，能在保證電廠穩(wěn)定運(yùn)行的情況下降低電廠在運(yùn)行中對(duì)環(huán)境造成的污染，讓電廠實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)雙方面的良好發(fā)展。而在開展鍋爐設(shè)備脫硝改造的階段中也需要做好鋼結(jié)構(gòu)加固處理，讓電廠運(yùn)行安全以及穩(wěn)定性得到保證。在工作人員開展加固處理的階段中，不僅要對(duì)相應(yīng)的技術(shù)有充分的理解，還需要工作人員能不斷的提升自身能力。

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