淺議水泥工廠余熱發電汽輪發電機基礎土建設計

鄒 沁

（合肥水泥研究設計院有限公司， 安徽 合肥 230051）

0 引言

利用水泥生產過程中的余熱建設電站后，電站的產品-電力將回用于水泥生產，間接降低水泥生產的電耗。這套系統在回收水泥生產過程中產生的大量余熱的同時，又減少了水泥廠對環境的熱污染以及粉塵污染，由于減少了外部電網的供電，間接減少了CO2、N2等有害氣體的排放，給企業帶來巨大的經濟效益的同時，又取得了明顯的社會效益。

1 汽輪發電機基礎簡介

水泥工廠余熱發電汽輪發電機基礎（以下簡稱：汽輪發電機基礎）頂板沿汽輪發電機中心線兩跨，垂直汽輪發電機中心線方向單跨，共 6根框架柱與頂板組成框架結構，主要由上部框架與頂板、框架柱和基礎底板組成，另外還有風道、冷凝器設備支腿等附屬結構。

2 汽輪發電機基礎動力計算

圖1 汽輪發電機基礎計算簡圖

根據《動力機器基礎設計規范》GB50040－96（以下簡稱：動力基礎規范）

動力基礎規范第5.2.9條規定，對工作轉速為3000r/min，功率為12.5MW及以下的汽輪發電機，當基礎為由橫向框架與縱梁構成的空間框架，同時滿足下列條件時，可不進行動力計算：(1)中間框架、縱梁：Wi≥6Wgi；(2)邊框架：Wi≥10Wgi。轉子重量Wgi，Wi為集中到梁中或柱頂的總重力。

目前技術較為成熟的水泥熟料規模均在 5000t/d左右，相應的發電機功率為9MW，工作轉速為3000r/min。

邊框架KJ-1的設備自重104.42kN、梁板重量327kN、轉子重量Wgi=36.85kN，Wi/Wgi=11.7＞10，可不進行動力計算，框架KJ-2、KJ-3與此同，在此不再贅述。

因此，該汽輪發電機基礎可不進行動力計算，只需要進行承載力極限狀態和正常使用極限狀態計算。

3 汽輪發電機基礎設計原則

3.1 結構總圖布置

汽輪機、發電機轉子自重都分布在縱向軸線上。基組的總重心與基礎底面形心宜位于同一豎線上，當不在同一豎線上時，兩者之間的偏心距和平行偏心方向基底邊長的比值不應超過3%。汽輪發電機基礎設計一般要求基礎原頻率避開設備正常工作頻率f=50HZ。

汽輪發電機基礎的頂板和中間平臺均應與廠房隔開，頂板應有足夠的質量和剛度。頂板各橫梁的靜撓度宜接近，頂板的外形和受力應簡單，并宜避免偏心荷載；在滿足強度和穩定性要求的前提下宜適當減小柱的剛度，但其長細比不宜大于14。基礎底板應有一定的剛度，并應結合地基的剛度綜合分析確定，基礎底板（或樁基礎）也應與廠房基礎脫開。地基承載力的動力折減系數取0.8。

3.2 構造要求

基礎頂板的挑臺應做成實腹式，其懸出長度不宜大于1.5m，懸臂支座處的截面高度，不應小于懸出長度的0.75倍。基礎頂板鋼筋和框架柱縱向受力鋼筋均不得采用綁扎搭接接頭或焊接接頭,應采用機械連接接頭, 接頭等級 II級. 縱向受力鋼筋機械連接接頭應相互錯開,鋼筋機械連接接頭連接區段的長度為 35d區段。(d為縱向受力鋼筋的較大直徑)，凡接頭中點位于該連接區段長度內的機械連接接頭均屬于同一連接區段。同一連接區段內的縱向受力鋼筋接頭面積百分率不應大于50%。汽輪機和發電機預留通孔宜采用圓孔，便于施工。

3.3 沉降觀測和水平位移觀測

由于汽輪發電機是余熱發電的核心設備，且其對汽輪發電機基礎位移變形較為敏感，因此在施工、設備安裝和使用過程中要做好沉降觀測和水平位移觀測。

4 總結

對于水泥工廠小型汽輪發電機，在保證一定配重的情況下，可不進行動力計算。汽輪發電機的框架要具備一定的剛度，與廠房隔開，鋼筋宜采用機械連接接頭，在施工、設備安裝和使用過程中要做好沉降觀測和水平位移觀測。