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    浅析火电厂输煤筒仓结构设计.pdf

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    浅析火电厂输煤筒仓结构设计.pdf

    第 45卷 增刊2012年 7月武汉大学学报 (工学版 )Engineering Journal of Wuhan UniversityVol.45Sup.July 2012作者简介 刘麾 (1980-),男 ,工程师 ,主要从事电力土建结构设计 ,E-mailliuhui@lepdi.com.cn.文章编号 1671-8844(2012)S1-0266-03浅析火电厂输煤筒仓结构设计刘麾(辽宁电力勘测设计院 ,辽宁 沈阳110179)摘要 输煤筒仓是火力发电厂输煤系统中常见的储煤形式 ,其具有占地少 、机械化程度高 、运行维护费用低 、环保等优点 .本文以沈阳金山热电 2200MW“以大代小 ”供热工程储煤筒仓为例 .分别从结构设计方面进行简要介绍及分析 ,为今后输煤筒仓设计及施工提供一定的参考 .关键词 火力发电厂 ;输煤筒仓 ;结构设计中图分类号 TU 318 文献标志码 ABrief analysis of design and construction of coal handling siloin thermal power plantLIU Hui(Liaoning Electric Power Survey &Design Institute,Shenyang 110179,China)AbstractCoal handlingsilo is a common coal storage form in coal handlingsystem of thermal powerplant;and it has the superiorities such as less occupation of the land,high degree of mechanization,lowcost of operation and maintenance,and environmental friendlycharacteristics.A case studyis conductedfor the coal storage silo of 2200MW“bigsubstituted bysmal”heat project in Jinshan power plant ofShenyang.The case is brieflyintroduced and analyzed from two aspects of structural design and con-struction scheme.The results provide a reference for the design and construction of coal handlingsilo infuture.Keywordsthermal power plant;coal handlingsilo;structural design1 概述输煤筒仓是火力发电厂输煤系统中常见的储煤形式之一.筒仓按其结构计算方法可分浅仓和深仓两类.深仓多用于作储存物料的设施 ,浅仓一般用作卸料 、受料 、配料与给料的设施.本文以沈阳金山热电2200MW“以大代小 ”供热工程为例分别从结构设计 、施工方案两方面进行简要介绍.并进行优化分析.2 结构设计筒仓结构一般由仓上建筑物 、仓顶 、仓壁 、仓底 、仓下支承结构及基础6部分组成.从设计出发 ,筒仓仓底结构的造型应综合考虑以下几点要求 ①卸料通畅 ;②造型简单 ,施工方便 ;③荷载传递明确 ,结构受力合理 ;④填料较少.仓底形式有锥形漏斗式 、梁板式 、折板式 、通道式.梁板带漏斗局部填料的仓底是比较理想的仓底形式.要满足以上几个方面的要求 ,首先要取得有关工艺布置简图及仓储容量 ,了解贮料的力学特性 ,例如密度 、粒度 、硬度 、内摩擦角 、温度 、湿度等.本文就火力发电厂输煤筒仓设计中的相关问题进行简要探讨.2.1 筒仓的设计步骤①规定设计要求 ,如仓容量 、装卸料方式 ;②规增刊 刘麾 浅析火电厂输煤筒仓结构设计定场地限制条件 ,如排料高度 、预留空间以及场地面积等 ;③确定环境条件及其变化范围 ;④测定特定固体颗粒在最坏条件下的流动性质 ;⑤确定排料孔尺寸及斜壁角度 ;⑥确定筒仓的结构形式及尺寸 ;⑦筒仓的应力计算和结构设计 ;⑧选择必要的排料机构.2.2 筒仓结构的选择筒仓结构的选择与筒仓的容量 、截面形状等因素有关.筒仓的容量大 ,筒壁承受的荷载也大 ,二者成线性关系.但当仓容相同时 ,筒仓的截面形状又对筒壁的应力大小起着重要影响.因此 ,选择筒仓结构时 ,还应考虑容量与截面形状.火力发电厂输煤筒仓通常为高架式贮仓 ,其仓体结构常为圆形 、半地下式贮仓.一般采用现浇钢筋混凝土结构.建在地震区的高架式贮矿仓应优先采用仓壁落地支承或仓壁与内柱共同支承的结构形式.各工程在确定筒仓结构形式时 ,应视使用要求 、地区条件 、总图布置 、投资费用 、贮量及贮料性质等因素 ,综合而定.根据物料对壁作用力的不同 ,筒仓可分浅仓和深仓两大类.贮料计算高度与圆形仓内径或矩形仓短边之比不小于1.5的贮矿仓为深仓 ,小于1.5时称浅仓.由于贮料与仓壁之间的摩擦作用会减小贮料仓壁及仓底的压力 ,因此在计算贮料对仓壁的压力时 ,应按深仓或浅仓分别计算.深仓应考虑上述摩擦作用 ,浅仓则可忽略.但当圆形贮矿仓的深度不小于15m,直径不小于12m时 ,应同时按浅仓及深仓计算 ,取两者中的大值.计算中应考虑结构自重 、屋面及楼地面活荷载 、设备荷载 、贮料荷载和风荷载等作用的不利组合.在地震区 ,应考虑地震作用的影响.当装料设备容量较大 ,一次装料容积占贮矿仓总容积的比例较大时 ,应考虑贮料对仓壁的冲击作用.具有大面积堆料的地面式 、地下或半地下式贮矿仓 ,应验算由于大面积堆料而引起的基础附加沉降和地基的稳定性.根据使用条件对筒仓进行结构强度 、变形和裂缝宽度验算 ,并使其满足现行规范的要求.对于整体相连的群仓应考虑空仓与满仓的不利组合 ,对于较大的贮仓还应进行温度作用计算.3 工程实例沈阳金山热电2200MW“以大代小 ”供热工程位于沈阳市苏家屯区浑河南岸.本期建设规模2200MW超高压凝汽式机组配2745t/h超高压再热循环流化床锅炉.输煤系统设置万吨筒仓5个 ,直径22m,高39.730m.3.1 原始数据根据筒仓规范拟建工程确定为深仓.煤质为褐煤 ,容重按10kN/m3.抗震设防烈度为7度 ,设计基本地震加速度0.10g,抗震构造措施按7度设防 ,设计地震分组第一组 ,抗震等级为二级.结构安全等级为二级 ;耐火等级为二级 ;地基基础设计等级为乙级 ,设计使用年限为50年.基础持力层为中砂 ,筒仓仓壁采用钢筋混凝土浇筑.结构剖面见图1所示.图 1筒仓结构剖面3.2 力学模型本文采用PKPM2008-SILO筒仓结构设计软件进行有限元建模 ,依据原始数据筒仓壁厚初定为400mm,混凝土采用C40,受力钢筋保护层为30mm,钢筋采用HRB335.计算简图如图2、3所示.3.3 结果分析筒仓结构按承载能力极限状态设计时 ,所有结构构件均应进行承载能力计算.当按正常使用极限状态设计时 ,应根据使用要求控制筒仓的整体变形.筒仓结构构件应进行抗裂 、裂缝宽度及受弯构件的挠度验算.由计算结果可见 ,大直径圆形筒仓仓壁厚度应按抗裂计算确定.配筋由裂缝控制.根据筒仓规范本文筒仓结构按正常使用极限状态设计时其最大裂缝宽度允许值为0.2mm.结构配筋762武汉大学学报 (工学版 ) 第 45卷图见图4,裂缝图见图5.图 2设计参数图图 3组合内力图图 4结构配筋图图 5裂缝图内衬设计时仓壁和仓底受贮料冲磨轻微的部位 ,可将受力钢筋的混凝土保护层加厚20mm兼做内衬 (内加4b@100铅丝网 ),仓壁或仓底受贮料冲磨严重或直接受冲磨的部位应选用抗冲磨性能好的材料作内衬 ,卸料口处的内衬应考虑易于更换 ,不应使用耐热性差 、易燃且易脱落的聚酯材料作为内衬.建议下环梁上返2m以下范围内衬铸石板或微晶板.筒仓仓顶宜设计成倒锥壳结构 ,SILO计算时单独计算仓顶配筋 ,减小仓壁计算高度 ,减小仓壁配筋量.4 结论输煤筒仓虽工程造价较高 ,但具有自身的优越性 ,目前广泛应用于火力发电厂 ,筒仓的优化设计 、施工方案则非常重要 ,直接决定工程的总体造价 ,因此设计时应给予足够的重视.对于火力发电厂筒仓结构应该利用有限元软件进行整体分析.特别是深仓应严格控制仓壁和仓底的裂缝宽度.施工中应采取必要措施降低大体积混凝土水化热 ,避免产生温度裂缝.参考文献 [1]GB 50007-2002建筑地基基础设计规范 [S].北京 中国建筑工业出版社 ,2002.[2]GB 50077-2003钢筋混凝土筒仓设计规范 [S].北京 中国计划出版社 ,2003.[3]GB 50009-2001(2006版)建筑结构荷载规范 [S].北京 中国建筑工业出版社 ,2006.[4]GB 50010-2002混凝土结构设计规范 [S].北京 中国建筑工业出版社 ,2002.[5]贮仓结构设计手册 [S].北京 中国建筑工业出版社 ,1999.862

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