浅论火力发电厂灰库结构设计分析

周晓涛

摘 要:灰库是用于储放火力发电厂排出的干粉煤灰,并配置有防止扬尘的除尘、进灰和卸灰设备的密闭容器。本文主要就其结构设计中的相关重点问题进行探讨分析。

关键词:灰库结构火力发电厂

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0126-01

在以煤为发电主要原料的火力发电厂中,由于煤的粉沫是不可能被完全燃烧的,会留下大量的燃烧残余物,这就是粉煤灰,所以自20世纪80年代末开始,为对粉煤灰进行综合利用,保护电厂周围环境,节省灰场用地,除灰系统被广泛地引进并推广,作为系统中主要构筑物的灰库设计,应当引起设计人员的关注。

1灰库的结构形式

灰库的结构形式可根据用户要求,采用混凝土结构或钢结构;从灰库的外形来分,又可分为平底灰库和带漏斗灰库;根据其构造工艺,从上到下依次为库上建筑物、库顶结构、库壁、库底、支承结构以及基础六大部分。根据过往实际经验来看,以圆柱形筒体混凝土灰库最为理想。

在混凝土灰库中,通常会设置环向筋以承担灰的侧压力,设置竖向筋与混凝土共同承担大部分的灰重,并将力均匀地传递到基础;屋顶、库顶设备层及储灰层等大多采用井字梁结构,井字梁结构一般支撑在刚度较大的环梁或者箍梁上;库上建筑物一般设置单轨吊;支承结构一般采用混凝土筒,筒体厚度自上而下逐渐增厚;基础多采用环形条基,当基础承载力较小时,也可采用混凝土整板。

2灰渣温度对灰库结构设计的影响

从除尘器中输出的灰渣温度为120℃左右,再经过一定距离的管道运输,在入库时,温度大概为70℃,在其降温过程中的物理变化对结构及结构材料的设计有一定的影响。

2.1 灰渣温度对库壁及漏斗环梁结构的影响

要求库壁尽量光滑,另外从目前的使用情况来看,堵灰和积灰大部分发生在库壁变截面及漏斗环梁处,所以在设计时,应对此加以注意。一方面应当使库壁变截面处光滑过渡,最好是结构本身自然过渡,斜度最小应当为1∶2,或者用铁屑混凝土楔形粉刷过渡;另一方面漏斗处的环梁最好与库壁内壁持平,或者漏斗壁上移,加大容量,以消除此处的台阶。

2.2 灰渣温度对结构材料的影响

由于灰渣在入库时温度有70℃左右,在其降温过程中,会有水分析出,产生灰块,并粘附在灰库内壁上,对结构产生腐蚀作用;另外由于重力的作用,上面的灰不断往下,使得灰块也随之往下移动,造成灰块与内壁的不断摩擦。这种持续不断的腐蚀和摩擦对库壁材料的抗腐蚀性和抗摩擦性提出了一定的要求,混凝土材料的抗腐蚀性较钢板好,钢板的抗摩擦性比混凝土好,但由于未经过大范围的统计和研究,所以目前并不能确定到底哪种材料更适宜。因此,笔者认为可通过增加内壁厚度的方式解决,假如灰库的设计年限为20年时,可增厚0.5mm;50年时,增厚2mm。

3设计中的问题及建议

3.1煤灰容重的取值

通常工艺专业给土建的煤灰容重是一个最大值,而且高达1t/m3;而在计算灰库容积过程中,又取最小值,这样虽然比较安全,但增加了建设资金,形成了浪费。另外在煤灰容重的取值问题上,工艺专业认为:在松散状态下,灰重为0.75～0.85t/m3,压实后为1t/m3;而规范规定在松散状态下,灰重为0.65t/m3,压实后为0.8t/m3;根据实际测量,压实后的灰重为0.85t/m3,尽管这个数值较接近规范,但毕竟有一定的差距,而跟1t/m3又相差15%。因此,有必要对煤灰容重的取值进行规范。

3.2 漏斗顶部环梁的计算

钢结构漏斗灰库的环梁结构很明确,而且梁面和梁底的约束刚度小于加紧箍梁及承重钢梁的刚度,独立梁的计算较为适宜。但在混凝土漏斗灰库中,环梁的梁面和梁底被库壁或扁形住约束,按独立梁计算不符合边界条件;另外混凝土漏斗灰库的环梁受多种应力状态,不能用简单的数学相加,而应是几何相加,但目前尚未给出统一的计算公式。因此,有必要加强研究,给出一个科学合理的计算公式。

3.3 钢灰库的焊接

在进行钢灰库的库壁设计时,如果施工单位提出较大的焊接工作量,甚至会发生无法按时交工的情况时,可将库底设计为钢-混凝土组合楼板,再将库壁按1.75m～2m分段,采用橡胶垫加A级螺栓栓接的方案,在保证工程质量的前提下,减少焊接量。

3.4 灰库库容的顶部应设箍梁

灰库的库底通常都会设环梁,可将此视为库壁的一个固结支点;另外库壁环向受拉,法向受压,当灰库的一侧积灰高出另一侧很多时(尽管概率很小,但在设计时也应考虑到),库壁会失稳,所以应在库顶加设箍梁,以此约束库顶的变形。而且对于混凝土灰库而言,库顶混凝土板的刚度较小,难以约束库顶的变形,再加上库顶通常是施工缝的位置,更应提高其质量;对于钢结构灰库而言,库顶的井字梁多设在环梁上,环梁又支承在护壁柱上,根本无法约束库壁,更应加设箍梁。

4结语

灰库的结构设计对火力发电厂有着重要的影响,在设计时,应当结合过往经验,多方面考虑,努力打造一个科学合理又有质量保证的灰库。

参考文献

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