锅炉钢结构的设计步骤及其注意要点

郑长波

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司锅炉设计开发处，哈尔滨 150046）

锅炉钢结构的设计步骤及其注意要点

郑长波

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司锅炉设计开发处，哈尔滨 150046）

本文浅析了锅炉钢结构初步设计、技术设计、施工设计步骤及注意要点。

锅炉钢结构；设计步骤；要点

锅炉钢结构作为锅炉设备的重要组成部分，对锅炉的整体性能参数没有任何影响，成为降低锅炉成本的重要突破口。正因如此，越来越多的锅炉制造厂家加大了对锅炉钢结构设计与计算上的研究。

1　锅炉钢结构初步设计步骤及注意要点

通过分析，我们可以看到锅炉钢结构初步设计包括：确定钢结构布置形式、选择钢结构节点连接形式、选择钢结构材料以及合理截面尺寸等方面。

1.1确定锅炉钢结构的布置形式

不同的锅炉，钢结构的布置形式也不相同。首先，要确定钢柱距离、钢柱数量。结合炉膛、尾部烟道尺寸、旋风分离器直径等确定主柱的距离。而主副跨之间距离的确定，应考虑整个平台楼梯间、烟风道间，吹灰器间的布置空间。其次，要对刚性水平面的层数进行确定。对刚性水平面层数的布置直接影响着整个钢性结构的耗钢数量，层数越多耗钢越多。为了进一步降低耗钢量，在锅炉钢结构设计中结合实际情况，在被允许的范围内，尽可能降低刚性水平面层数。中高压小容量机组的钢性水平面大多为4到6层，而大容量机组的刚性水平面则可根据锅炉的实际高度适当增加。再次，要对垂直支撑布置进行确定。垂直支撑布置主要分为两种，一种布置在锅炉钢结构的副跨，一种布置在锅炉钢结构的主跨。实际设计中通常采用副跨设计，副跨设计能避免锅炉内部各个管道之间的冲突，避免柱子承受过大的上拔力。最后，对顶板布置的确定。顶板作为吊挂锅炉本体的重要称重部件，对其断面尺寸的设计尤为重要，尤其是在尺寸设计与计算上，要考虑到后期运输过程是否会超限等问题。

1.2选择钢结构节点连接形式

锅炉技术协议明确了对钢结构节点选择形式要与钢结构的布置形式相一致。可采用高强度螺栓连接作为大容量的锅炉节点连接形式，而小容量锅炉可使用焊接技术进行连接。

1.3钢结构材料的选择

柱、梁、顶板、垂直支撑构成了钢结构的主结构，并控制着杆件的强度。可选择低合金钢Q345作为材料，其他主要控制刚度的杆件则可选择碳钢Q235。

1.4选择合理的截面尺寸

在锅炉钢结构截面的选择上，必须综合考虑钢结构形式以及用户需求，根据锅炉钢结构的设计规范考虑杆件截面自身的稳定性与长细比。

2　锅炉钢结构的技术设计步骤及注意要点

锅炉钢结构技术设计，主要包括荷载统计、绘制计算简图、计算结果分析、绘制钢构架总图及基础负荷图等。

2.1荷载统计

荷载设计是指锅炉本体荷载、钢结构自重荷载以及其他与锅炉荷载相关并作用在锅炉钢结构上的荷载。计算结果的准确性直接影响着锅炉钢结构计算结果的准确性，尤其是影响荷载统计结果的因素很多，要想进一步提高荷载统计的准确性，各个部门的锅炉钢结构设计人员都必须配合，提供准确的荷载大小、荷载位置。

2.2绘制计算简图

计算简图不仅能够表达锅炉钢结构的实际情况，还能进一步简化锅炉钢结构的设计计算，所以，在锅炉钢结构计算简图的绘制上，必须仔细、耐心的做好设计工作。

2.3计算

锅炉钢结构计算主要包括对立体、柱脚、平面、节点的计算。其中，立体计算是要确定柱子断面、垂直支撑断面以及基础负荷图；柱脚计算是在柱基础机构的连接上，确定柱脚结构尺寸，并根据各柱之间负荷大小，计算出柱底板厚度；平面计算则分为平面整体计算、单个杆件计算二种，它是为了确定梁、水平支撑断面的；而节点计算是锅炉钢结构各个杆件连接点进行连接的重要依据，也是整个锅炉钢结构计算的重要环节，在整个计算过程中必须对其进行不断的调整与优化，以达到预定目标。

2.4计算结果分析

在对锅炉钢结构进行计算后，还要对计算结果进行分析，进一步验证绘制计算简图时杆件的断面是否合理，若存在问题则进行循环计算，直至所得的所有数值接近其取值界限。

2.5绘制钢构架总图及基础负荷图

钢结构架总图及基础负荷图是在计算结果分析无误的基础上进行绘制的。因此，钢结构架总图及基础负荷图成了锅炉钢结构架施工设计的重要依据。所以，在钢结构架总图及基础负荷图的绘制上，要确保数据的准确性以及图纸的全面性。如：钢结构架总图包括垂直立面图以及各水平平面图，并且垂直立面图与水平面图中要将各个构件的相互关系尺寸逐一标明，而基础负荷图要标记出柱底板处的柱脚位置以及各种工况下应用于基础的垂直力、水平力、弯矩。

3　锅炉钢结构的施工设计步骤及注意要点

锅炉钢结构的初步设计、技术设计是锅炉钢结构设计的主要环节，也是锅炉钢结构进行施工设计的重要设计依据与重要设计基础。与锅炉钢结构初步设计、技术设计相比，锅炉钢结构的施工设计是初步设计与技术设计进一步的细化与完善，进而产生生产用图的一个过程，所以，施工设计的难度较小，且额外设计工作较少，其根本目标在于降本增效。

［1]杨红红.锅炉钢结构设计的步骤及特点［J］.锅炉制造，2013，（11）：76-77.

［2]陶然.锅炉钢结构设计的步骤及特点［J］.电站系统工程，2011，（09）：42-44.

Design Procedure of Boiler Steel Structure and its Points of Attention

ZHENGChang-bo
（Harbin Boiler FactoryCo.，Ltd.boiler design and development department，Harbin 150046，China）

This paper analyzes the preliminary design of the boiler steel structure，technical design，construction design steps and attention points.

Boiler steel structure；Design procedure；Keypoints

TK222

B

1674-8646（2015）07-0081-01