SP余热锅炉钢架的设计计算

余 热 锅 炉2 0 0 3 3 7 S P余热锅炉钢架的设计计算 杭州锅炉集团有限公司 王志群 摘要s P炉钢 架按极 限状 态设计 法设计 ，采用框架 支撑体 系，以控 制结构 的 侧移作为钢 架设计的主要 因素。 关键词钢架i d e a s 有限元计算 l 前 言 随着水泥熟料煅烧技术的发展 ，水泥工 业节能技术水平有 了长足 的进步 ，高温余热 已在水泥生产过程 中被利用。但 由于受 目前 国内节能技术水平 的限制 ，大量 的中、低温 余热仍不能被充分利用，造成能源浪费。为 节约能 源 ，利用余 热 ，我公 司 2 0 0 2年 为上 海某公司设计 了一台 s P余热锅炉 ( 窑尾) 。 因受场地等限制 ，锅炉 整体布置较为特殊 ， 锅 炉 高( H) 达 2 2 m，而 宽 度( B) 仅 2 8 6 m，长度 ( L )6 8 6 m，高宽 比较大 ( H B；7 7 ) 。本文就此锅炉 钢架 的设计 、计 算 进行分析。 2 钢架设计 、布置原则 本锅炉热面布置见图 1 ，所有受热面均 通过通风梁支撑在梁上，锅筒布置在柱顶， 烟气从炉顶引入 ，通过 直烟道从炉底 引出。 根据提供的设计资料 ，本锅炉安装地点的场 地类别为 类 ， 按地震烈度为 7 度设防，室 外布置 ( 基本风压为 0 5 6 K N m 2 ) 。 2 1 设计 条件 考虑 锅 炉 的高 宽 比较大( H B=7 7 ) 且高达 2 2 m，布置在室外需按地震烈度 7度 设防 ，因此 钢架 承 受 巨大 的水 平 力 ，水 平 ( 侧向)荷载成为结构设计的主要因素 ( 见 图2 ) 。 因为钢 架 自重及 各 恒载 在竖 向构件 ) - - c- 1 I 5的建筑进行风载分析 时 ，风振 系数对风 载水平力的影响较大，应用风振系数来考虑 风压脉动对建筑的影响 。具体计算按规范进 行 。 3 4 根据负荷统计进行构件截面尺寸的初 步估算。( 略) 3 5 有限元建模计算 首先确定计算模型，本钢架采用 I D E A S 有限元分析计算软件进行建模 与分 析计算 ， 将各荷载加载在各节点上，模型应与钢架实 体统一 。然后进行计算 ，根据不同的工况计 算，并根据规范对不同荷载进行组合，选择 所需的报告。检查位移及应力 ，对超过极限 状态的构件进行截面调整，重复计算。根据 1 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 余 热 锅 炉2 0 0 3 3 本钢架 的受力特征 ，地震作用影响较大 ，故 考虑 以地 震荷 载为主要 活荷 载进行荷 载组 合，同时考虑风荷载的效应。按下列组合进 行 ： S =1 2 S K +1 4 S E h +1 4 S W ( 永久荷载 ，地震作用与风荷载组合 ) S =1 2 S K +1 4 S W+1 4 i s i k ( 永久荷载 ，活荷载与风荷载组合 ) s 一荷载组合设计值 s P 锅炉有限元模型 s K 一永久荷载效应标准值 S E h 一水平地震作用效应值 S W 一 风荷载效应值 一 风荷载组合系数，H B 5 取 0 2 s i k 一第 i 项可变荷载效应标准值 i 第 i 项 可 变 荷 载 的组 合 值 系数 ， 取 0 4 经过计算 对钢 架截 面进 一步 改进 和优 化 。图 5和图 6为本 钢架最终计算位移及应 力分布图。 位移值 ( 色条 ) i 8 0 E + 0 t m 8 i 6 2 E + 0 I i 4 4E+o I i26E+o I 船 o1 8 9 * o 4 l 7 i 9E+o l 539州 I 5 9 E o o F + o d I 图 5 位移分布 图 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉2 0 0 3 3 4小 结 s P锅炉有限元模型 图 6 应力分布 图 经过计算机有限元模拟计算分析可知， 在本结构中以控制结构的整体刚度与稳定性 为主 ，在强度远未达到应力极限时 ，结构的 变形已达到 了极 限。因此 ，在对 H B比较 应力值 ( 色条) 大的结构进行计算分析时，应先考虑其整体 的刚度与稳定性，整体刚度主要表现在位移 的控制。在进行柱、梁单元调整时，也应按 具体的结构布置要求设置各种支撑 ，从而提 高结构抗变形能力及提高整体稳定性，取得 良好的经济效益。 ( 上接第 6页)我国玻纤行业的余热回收及 再利用非常关心 ，曾尝试过利用不同的方法 来达到余热利用和废气降温的目的。笔者认 为，本厂年产 1 2 0 0 0 吨的玻纤窑炉的余热利 用是非常成功的例子。当然，不同的窑炉可 以采用不尽相同的余热回收方案，但可以肯 定的是，不管窑炉的产量多大，其产生的余 热均具有非常大的回收价值 。只要我们设计 开发出与之