大型鍋爐煙道加強筋的設計

蘇龍浩

（武漢鍋爐股份有限公司，湖北 武漢 430205）

大型鍋爐煙道結構設計考慮三種烈度等級，即:1級（標準）、2級（振動）、3級（脈動）。其范圍如下:尾部煙道至預熱器入口為1級；除塵器至引風機為2級；引風機至煙囪為3級；當除塵器至引風機的壓降小于0.75 kPa時，預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 不需設加強筋的煙道墻板

圖1 不需設加強筋的煙道墻板

2 第1烈度等級煙道墻板

（1）墻板強度設計。先選擇合適的加強筋的類型，確定Fy，然后選擇合適的中心距。根據圖2確定煙道加強筋的最大間距。

圖2 鋼板厚度為6 mm的煙道加強筋的最大間距

圖中:S為最大中心間距，mm；P為煙道設計壓力，kPa；Fy為鋼板屈服強度，MPa。

（2）板靜態撓度設計。板的靜態撓度取決于其強度計算，通常小于。

墻板撓度強度計算如下:

其中:E為加強筋彈性模量，MPa；t為鋼板厚度，mm；P為煙道壓力Pa

（3）板動態撓度設計。煙道壓力在0.1 kPa范圍內波動時，其撓度波動范圍應控制在1 mm。

（4）加強筋強度設計。按照強度理論，加強筋的長度必須滿足下列要求:

其中:Sc—組合截面抵抗矩，mm3；Fb—加強筋許用彎曲應力，kPa；P—煙道設計壓力，kPa；S—加強筋中心距，mm

根據3.4加強筋長度要求，可以選擇S，Fb和Sc以滿足L。

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

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

其中:E—加強筋彈性模量，MPa；Ic—加強筋組合截面慣性矩，mm4；f—25；Ac—加強筋組合截面面積，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板強度設計。煙道壓力在0.5 kPa范圍內波動時，其墻板撓度波動范圍應控制在1 mm。②加強筋振動設計。加強筋的長度按公式（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 側向穩定

負壓煙道和有風載的煙道加強筋有自由邊翼緣，當自由邊長度超過某一數值Ls時必須校核其側向穩定性。當自由邊長度超過Ls時，可采用以下方法解決:①在中點增加側向支撐；②減小加強筋的許用應力值。典型加強筋的Ls值列表1。

表1 典型加強筋的Ls值

若未布置側向支撐，加強筋的許用應力將按系數應予以降低，典型加強筋的許用應力系數列表2。

表2 典型加強筋的許用應力系數

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

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

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