CN102587699B - 主厂房与锅炉炉架的一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了种主厂房与锅炉炉架的一体化系统，对大容量火电厂主厂房与锅炉炉架结构整体布置和设计方案，大胆地对锅炉炉架和主厂房结构的布置作了创新性的统一的规划。其技术方案为：主厂房的部分立柱和锅炉炉架的立柱对齐，主厂房的部分楼层和锅炉炉架的部分框架梁对齐，主厂房与锅炉炉架之间在对齐的立柱和楼层位置及其附近采用紧密连接件连接，主厂房与锅炉炉架作为一个整体结构进行布置和计算。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂中的设备及其支承结构，尤其涉及大容量火电厂中主厂房和锅炉炉架结构的整体设计布置方案。
背景技术
在国内的一般工程设计分工中，锅炉炉架由锅炉厂设计、主厂房结构由电力设计院设计。同时两个结构在高度、长度、体型、柱网布置、重量、荷载布置方式、甚至设计标准等方面都有差别。因此为保证设计分工明确、结构设计明确、方便，常规设计的主厂房结构与锅炉炉架结构是独立布置，两个结构之间除了一些联络走道平台和管道支架的弱连接以外没有其它的结构连接，两个结构无论是布置上和是计算上都是分开的。这样的布置可以使两个结构分开计算，布置也不会相互影响，利于两个单位分别设计主厂房和锅炉炉架结构，使其分工明确，且两个结构之间基本没有力的传递，结构计算的受力明确。
对于两个结构独立布置方案的缺点，一是两个结构不好相互依靠，相互的刚度不能相互利用；二是两者在地震或风荷载等水平荷载作用下会出现较大的相对位移，锅炉和主厂房中汽轮机之间的连接管道会承受这些相对位移产生的管道应力，一旦应力超过一定的限制会引起管道破坏，严重影响火电厂的正常运行，甚至造成人员伤亡；三是为保证两个结构刚度，有时主厂房或锅炉内需分别设置大量的横向柱间支撑，容易与工艺专业空间和通道相冲突，难于满足空间要求。
在过去的个别工程中，也出现过锅炉炉架和主厂房之间采用若干榀水平桁架连接，用以协调锅炉炉架和主厂房结构之间的变形。请参见图1，在此种方案中，锅炉炉架12和主厂房10的结构仍旧分开设计，而两个结构在水平桁架14位置传递的水平力作为各自结构的水平荷载输入，这样的布置优点在于两个结构可以分开设计，布置也基本不会相互影响，而在一般的水平荷载的作用下可以基本满足两个结构变形协调的要求。
而图1中采用水平桁架连接的方案在一般的水平荷载作用下可以满足锅炉炉架与主厂房结构变形协调的要求，但是存在的缺点显而易见。首先，锅炉和主厂房这两个总质量非常巨大，且总质量数量级相同的结构通过炉前平台强行连接，必然在连接部位产生相当大的集中应力；其次，锅炉炉架与主厂房的楼层标高、柱网轴线均没有统一规划，使得结构体系混乱，水平力的传力路线模糊，必然导致结构受力不均，局部构件受力过大，设计困难；再次，这种简单连接的布置没有充分发挥结构体系的力学性能潜力，构件(尤其是支撑)的数量不能减少，反而可能增加，对材料和空间的利用效率低，最后如在极端水平力的作用下，水平桁架的连接会破坏，应力的重新分配会造成结构脆性破坏的严重后果，因此一般情况下不建议采用此类连接方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种主厂房与锅炉炉架的一体化系统，对大容量火电厂主厂房与锅炉炉架结构整体布置和设计方案，大胆地对锅炉炉架和主厂房结构的布置作了创新性的统一的规划，协调两者的楼层布置和轴网布置，形成整体性好、结构清晰的结构体系，优化结构力学性能，大大提高材料和空间的利用效率，同时满足了设备、管道等各方面的要求。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种主厂房与锅炉炉架的一体化系统，主厂房的部分立柱和锅炉炉架的立柱对齐，主厂房的部分楼层和锅炉炉架的部分框架梁对齐，主厂房与锅炉炉架之间在对齐的立柱和楼层位置及其附近采用紧密连接件连接。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，紧密连接件是使主厂房和锅炉炉架整体同方向变形的结构构件，紧密连接件的型式包括梁、支撑件、平台。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主厂房的结构形式是钢结构。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主锅炉炉架的结构形式是钢结构。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主厂房的结构形式是钢筋混凝土结构。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主锅炉炉架的结构形式是钢筋混凝土结构。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主厂房的部分柱轴线和锅炉炉架的主炉架柱轴线相匹配。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，锅炉炉架是用于支撑锅炉本体和辅助设备的结构支架。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主厂房与锅炉炉架作为一个整体结构进行结构布置和计算。
根据本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的一实施例，主厂房是火电厂中的用于支撑、围护和安装发电设备和辅助设备的建筑物。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：对于大容量火电发电机组，锅炉炉架的高度和主厂房的高度都越来越高，在地震力和风荷载等水平荷载的作用下，其各自的水平位移也越来越大。对于一般的常规锅炉炉架和主厂房结构的设计都作为独立的结构分别设计，因此锅炉炉架和主厂房结构的位移是各自独立的，对于越来越大的相对位移，锅炉和主厂房中汽轮机之间的连接管道会承受更大的相对位移所产生的管道应力，一旦应力超过一定的限制会引起管道破坏，严重影响火电厂的正常运行，甚至造成人员伤亡。特别对于高位布置的汽轮机机组，其昂贵的热力管道缩短了，但对于管道两端的相对位移的要求更加苛刻，减少和消除管道两端的相对位移对于其安全稳定的运行，同时节省工程造价尤为重要。本发明的技术方案是对大容量火电厂结构布置的一种创新，完全突破原先锅炉炉架设计和主厂房结构设计各自为政、互不相干的设计和布置方法，采用整体设计和布置的方法，将锅炉炉架和主厂房结构在满足设备和管道布置的条件下，重新布置轴线和楼层，并采用可靠连接将两个结构紧密相连，从而作为一个结构进行计算和设计，保证了原先两个结构的位移的同步性，大大减少了管道因两端相对位移产生的管道应力，保证了管道的安全运行，在有条件的情况下还可以减少管道壁厚，而降低工程造价。
附图说明
图1示出了传统技术中主厂房和锅炉炉架采用若干榀水平桁架连接的布置结构的示意图。
图2示例性的示出了本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的实施例的整体轴网的平面布置图。
图3示例性的示出了本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的实施例的整体轴网的立面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图2示出了本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的实施例的整体轴网的平面布置图，图3示出了本发明的主厂房与锅炉炉架的一体化系统的实施例的整体轴网的立面图。从中可以看出本发明打破了传统的主厂房与锅炉炉架的分界，在结构体系上将两者融合为一个整体，对锅炉炉架和主厂房结构在轴网和楼层布置上统一规划。也就是说，大容量火电主厂房与锅炉炉架融合为一个整体结构来计算和设计，主厂房和锅炉炉架的结构形式可以是钢结构或钢筋混凝土结构。
在这里对本实施例的说明中所提到的一些术语进行说明：火电厂是指利用煤炭燃烧所产生的热能转换为动能以生产电能的工厂。主厂房是指用于支承、围护和安装主要发电设备及其辅助设备的建筑，是发电厂的核心建筑物。锅炉是指利用煤炭燃烧释放的热能加热水，产生规定参数(温度、压力)的水蒸汽的设备，是火电厂的主要设备之一。锅炉炉架是指用于支承锅炉本体及辅助设备的结构支架，可以是钢结构支架，也可以是钢筋混凝土或其它材料结构型式的支架。
如图2所示，本实施例对主厂房和锅炉炉架的柱网布置进行了调整，将主厂房在锅炉炉架的立柱范围内6～9轴的柱子间距与锅炉炉架的立柱间距相匹配，将锅炉炉架的辅助架柱和主厂房的立柱的轴线距离相匹配，如图2所示，调整后形成锅炉炉架主立柱22和主厂房立柱20形成5、6、9、10轴整齐、贯通的横向轴线。锅炉炉架和主厂房的轴网布置相互协调，锅炉炉架立柱在设备和工艺允许的条件下对齐，形成结构清晰、传力明确的横向结构体系。
对于楼层布置，调整了锅炉炉架和主厂房楼层标高，使得主厂房主要结构层和锅炉炉架的刚性层形成整体的刚性平面。请参见图3，从图3中可以明显的看出，主厂房的部分楼层和锅炉炉架的部分框架梁是对齐的。主厂房楼层和锅炉炉架的框架梁在设备和工艺允许的条件下相对应，形成结构清晰、传力明确的结构体系。
主厂房与锅炉炉架之间在对齐的立柱和楼层位置增加梁、支撑、平台等结构构件(紧密连接件)，使得主厂房结构和锅炉炉架结构之间紧密连接，协调两个结构之间的变形，使得两个结构融为一体。
本发明的发明点以及优点总结如下：
1)消除了两者在地震或风荷载等水平荷载作用下出现的相对位移，避免了锅炉本体和主厂房中汽轮机之间的连接管道因相对位移产生的管道应力，保证了火电厂的正常安全的运行；特别是对于高位布置的汽轮发电机组，由于管道的缩短，使得对于两个结构的相对位移的要求更加苛刻，而整体设计非常易于满足其要求。
2)将锅炉炉架和主厂房两个结构作为一个整体，融合设计，使得两个结构可以相互依靠，两个结构的刚度可以相互利用，大大增加了整体结构的总刚度，为进一步优化结构构件的截面提供了条件。同时，增加结构刚度后，可以减少结构内横向柱间支撑，方便设备和管道的空间布置要求。
3)由于采用了本发明中柱子尽量对齐、楼层对应，两个结构之间采用了梁、支撑和平台等结构构件，使得原先主厂房和锅炉炉架的两个结构紧密和谐的连接，避免了原先采用水平桁架连接的方案中强行连接的产生的应力集中、结构体系混乱，传力路线模糊，结构受力不均，局部构件受力过大的缺点。从根本上消除了结构因应力的重新分配而可能造成的结构脆性破坏的严重后果。
上述实施例的提供给本领域普通技术人员来实现和使用本发明的，本领域技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改和变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的全新性特征的最大范围。
Claims (10)
1.一种主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主厂房的部分立柱和锅炉炉架的立柱对齐，主厂房的部分楼层和锅炉炉架的部分框架梁对齐，主厂房与锅炉炉架之间在对齐的立柱和楼层位置及其附近采用紧密连接件连接。
2.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，紧密连接件是使主厂房和锅炉炉架整体同方向变形的结构构件，紧密连接件的型式包括梁、支撑件、平台。
3.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主厂房的结构形式是钢结构。
4.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主锅炉炉架的结构形式是钢结构。
5.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主厂房的结构形式是钢筋混凝土结构。
6.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主锅炉炉架的结构形式是钢筋混凝土结构。
7.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主厂房的部分柱轴线和锅炉炉架的主炉架柱轴线相匹配。
8.根据权利要求1所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主厂房与锅炉炉架作为一个整体结构进行结构布置和计算。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，锅炉炉架是用于支撑锅炉本体和辅助设备的结构支架。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的主厂房与锅炉炉架的一体化系统，其特征在于，主厂房是火电厂中的用于支撑、围护和安装发电设备和辅助设备的建筑物。
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