大型锅炉烟道加强筋的设计

苏龙浩

（武汉锅炉股份有限公司，湖北 武汉 430205）

大型锅炉烟道结构设计考虑三种烈度等级，即:1级（标准）、2级（振动）、3级（脉动）。其范围如下:尾部烟道至预热器入口为1级；除尘器至引风机为2级；引风机至烟囱为3级；当除尘器至引风机的压降小于0.75 kPa时，预热器出口至除尘器间烟道烈度等级为2级，否则为1级；任何烟速大于25.4 m/s的烟道为3级。

1 不需设加强筋的烟道墙板

图1 不需设加强筋的烟道墙板

2 第1烈度等级烟道墙板

（1）墙板强度设计。先选择合适的加强筋的类型，确定Fy，然后选择合适的中心距。根据图2确定烟道加强筋的最大间距。

图2 钢板厚度为6 mm的烟道加强筋的最大间距

图中:S为最大中心间距，mm；P为烟道设计压力，kPa；Fy为钢板屈服强度，MPa。

（2）板静态挠度设计。板的静态挠度取决于其强度计算，通常小于。

墙板挠度强度计算如下:

其中:E为加强筋弹性模量，MPa；t为钢板厚度，mm；P为烟道压力Pa

（3）板动态挠度设计。烟道压力在0.1 kPa范围内波动时，其挠度波动范围应控制在1 mm。

（4）加强筋强度设计。按照强度理论，加强筋的长度必须满足下列要求:

其中:Sc—组合截面抵抗矩，mm3；Fb—加强筋许用弯曲应力，kPa；P—烟道设计压力，kPa；S—加强筋中心距，mm

根据3.4加强筋长度要求，可以选择S，Fb和Sc以满足L。

其中:E—加强筋弹性模量，KPa；Ic—加强筋组合截面惯性矩，mm4；K—1（单跨筋），2（连续筋）

（6）加强筋振动设计。按照加强筋的自然频率理论（f≥25），加强筋的长度满足下列要求:

其中:E—加强筋弹性模量，MPa；Ic—加强筋组合截面惯性矩，mm4；f—25；Ac—加强筋组合截面面积，mm2。

（7）如果计算所得的L小于Wmax，则需要增加支撑从而使L满足要求。

3 第2与第3烈度等级烟道墙板

（1）第2等级烟道墙板:①板强度设计。烟道压力在0.5 kPa范围内波动时，其墙板挠度波动范围应控制在1 mm。②加强筋振动设计。加强筋的长度按公式（6）计算，其中f=45。

（2）第3等级烟道墙板:脉动横线S=770 mm下部分，最大中心间距小于770 mm。

4 侧向稳定

负压烟道和有风载的烟道加强筋有自由边翼缘，当自由边长度超过某一数值Ls时必须校核其侧向稳定性。当自由边长度超过Ls时，可采用以下方法解决:①在中点增加侧向支撑；②减小加强筋的许用应力值。典型加强筋的Ls值列表1。

表1 典型加强筋的Ls值

若未布置侧向支撑，加强筋的许用应力将按系数应予以降低，典型加强筋的许用应力系数列表2。

表2 典型加强筋的许用应力系数

以下部位不需考虑增加侧向支撑:①烟道内部支撑（最大弯矩处）之间的加强筋；②自由边受拉的加强筋；③正压烟道内部支撑处。

［1］叶开沅.边缘载荷下环形薄板的大挠度问题［J］.物理学报，1953，9（2）.

［2］GB/T 707-1988，热扎槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差［S］.