CN106310934B - 一种脱硝高温烟道拉杆固定结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脱硝高温烟道拉杆固定结构，设置于连接脱硝反应器及入口烟道的非金属膨胀节的外部，所述入口烟道包括位于下部的垂直段烟道及位于顶部的水平段烟道，其包括：对称布置于脱硝反应器及入口烟道两侧的两组拉杆组件，组拉杆组件包括：固设于脱硝反应器外部的第一拉杆固定件；固设于入口烟道外部的第二拉杆固定件，两端通过剪力螺栓分别连接两个拉杆固定件的拉杆；其中一剪力螺栓和垂直段烟道的垂直平分面与水平段烟道的水平平分面的交线同轴，另一剪力螺栓和水平段烟道的水平平分面与脱硝反应器靠近入口烟道一侧的支腿的垂直平分面的交线同轴。不需要单独设计钢结构框架梁，即可解决脱硝反应器入口前脱硝烟道的支撑问题。

Description

一种脱硝高温烟道拉杆固定结构
技术领域
本发明涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种脱硝高温烟道拉杆固定结构。
背景技术
采用垂直气流方式的电站SCR法烟气脱硝设备中，脱硝反应器入口烟道一般为垂直烟道，普遍采用钢结构制作。与反应器间通常由一个非金属膨胀节连接。脱硝烟道温度一般为300℃以上，膨胀节可以吸收高温烟道因温度变化产生的热位移。但同时也会使受力发生变化，影响最大的是膨胀节的内压推力。为了克服该部分的受力必须有外力克服才能保证烟道稳定。而膨胀节的内压推力与烟道内的压力和烟道面积有关，因此推力一般较大。
目前工程普遍采用的烟道支架为利用钢结构支架在烟道顶部设置导向支撑，承受烟道的膨胀节内压推力，该结构需要单独设计安装独立钢结构框架梁，用来支撑反应器入口垂直烟道，保证烟道稳定性。通常情况下该框架梁高度均在十米以上，一般每炉两台反应器，因此单台炉即增加梁柱两套。
现有支撑结构的主要问题是要在炉后主框架上生根四根结构立柱，支撑增加了结构水平力导致基础总荷载增加，增大土建工程量及钢材安装工程量，使投资增加，工期增加。现有支撑结构具体的形式，可参考具体的附图及如下说明。
如图1所示，其中，脱硝反应器100的入口烟道400包括垂直烟道和顶部水平烟道，一般需单独制作框架梁300支撑入口烟道，框架梁300的整体高度往往达到10余米。
框架梁300一般包括在垂直烟道的下部设置的固定支架302和在垂直烟道的上部设置的导向支架301，固定支架302用以避免入口烟道出现水平和垂直方向的位移并支撑整个垂直烟道的重量；导向支架301用以保证整个垂直烟道的稳定性；顶部水平烟道与脱硝反应器100之间设置非金属膨胀节200，用来吸收脱硝反应器100和入口烟道400之间的热膨胀位移，但是，非金属膨胀节200会产生内压推力，该水平推力主要由垂直烟道上部的导向支架301支承。
如图2所示，非金属膨胀节200产生的内压水平推力F1及-F1会促使顶部水平烟道产生相对脱硝反应器100的水平位移。内压水平推力F1与烟道的截面尺寸及烟气的压力有关，F1＝1.1A×P，A为烟道截面积，P为烟道设计压力。一般脱硝烟道设计压力均在±5800Pa以上，面积根据机组大小有所不同。目前，300MW以上机组推力均在10t以上。为此，需要单独设计安装独立导向支架支撑入口垂直烟道，以在保证烟道稳定性的同时，承受非金属膨胀节200的内压水平推力，同时为了支撑导向支架，底部的固定支架的跨度也要完整的覆盖入口烟道和脱硝反应器，这样一来，不仅会增加结构荷载，还会增大工程量，造成投资增加，工期增加。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种脱硝高温烟道拉杆固定结构，不需要单独设计钢结构框架梁，即可解决脱硝反应器入口前脱硝烟道的支撑问题。将脱硝入口烟道与反应器顶部烟道在非金属膨胀节两侧用拉杆连接，拉杆形式可按不同荷载选用。同时反应器底部有固定支座，入口烟道下部也有固定支座，即可实现两侧烟道实现稳定。
为达上述目的，本发明采取的具体技术是：
一种脱硝高温烟道拉杆固定结构，设置于连接一脱硝反应器及一入口烟道的非金属膨胀节的外部，所述入口烟道包括位于下部的一垂直段烟道及位于顶部的一水平段烟道，其包括：
对称布置于脱硝反应器及入口烟道两侧的两组拉杆组件，一组拉杆组件包括：固设于脱硝反应器外部的一第一拉杆固定件；固设于入口烟道外部的一第二拉杆固定件，两端通过剪力螺栓分别连接第一拉杆固定件及第二拉杆固定件的一拉杆；其中一剪力螺栓和垂直段烟道的垂直平分面与水平段烟道的水平平分面的交线同轴，另一剪力螺栓和水平段烟道的水平平分面与脱硝反应器靠近入口烟道一侧的支腿的垂直平分面的交线同轴。
进一步地，所述第一拉杆固定件与脱硝反应器外部的加固肋固接；所述第二拉杆固定件与水平段烟道外部的加固肋固接。
进一步地，所述第一拉杆固定件与脱硝反应器外部的加固肋固接的方式为焊接；所述第二拉杆固定件与水平段烟道外部的加固肋固接的方式为焊接。
进一步地，所述剪力螺栓的规格根据脱硝反应器及入口烟道的烟道热膨胀推力及剪力螺栓的许用剪切强度选取。
进一步地，所述所述第一拉杆固定件、第二拉杆固定件及拉杆的材料为型钢。
进一步地，所述型钢翼缘尺寸为所述剪力螺栓的公称直径的1.2倍以上。
进一步地，所述型钢选自H型钢、工字钢、槽钢、圆钢、方钢中的一种或多种。
进一步地，所述剪力螺栓的强度等级不低于8.8级。
通过采取上述技术方案，选取特定位置布置拉杆结构，可以利用拉杆将非金属膨胀节的水平内压推力互相抵消而不对外作用，降低了对整体钢结构的水平荷载。由此可以实现烟道的水平导向从而取消入口烟道导向支架结构，底部的固定支架整体上承受纵向载荷即可保证脱硝反应器及入口烟道的稳定，减少工程量，降低工程造价。
附图说明
图1为背景技术中现有脱硝反应器及入口烟道的支撑钢结构示意图。
图2为背景技术中非金属膨胀节内压水平推力的作用示意图。
图3为本发明一实施例中脱硝高温烟道拉杆固定结构的安装位置示意图。
图4为本发明一实施例中脱硝高温烟道拉杆固定结构的组成结构示意图。
图5为本发明一实施例中脱硝高温烟道拉杆固定结构的剖面结构示意图。
图6为本发明一实施例中剪力螺栓的受力示意图。
图7a为本发明一实施例中脱硝反应器及入口烟道采用的支撑垂直烟道的导向支架的主视方向的材料分布示意图。
图7b为本发明一实施例中脱硝反应器及入口烟道采用的支撑垂直烟道的导向支架的侧视方向的材料分布示意图。
附图标记说明：
100-脱硝反应器；
200-非金属膨胀节；
300-框架梁；
301-导向支架；
302-固定支架；
400-入口烟道；
500-拉杆组件；
501-加固肋；
502-拉杆固定件；
503-拉杆；
504-剪力螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图3所示，在一实施例中，描述了一种脱硝高温烟道拉杆固定结构，设置于连接脱硝反应器100及入口烟道400的非金属膨胀节200的外部，如图，入口烟道400包括位于下部的一垂直段烟道及位于顶部的一水平段烟道，结合图4及图5，结构包括：
对称布置于脱硝反应器100及入口烟道400两侧的两组拉杆组件500，一组拉杆组件500包括：固设于脱硝反应器100外部和入口烟道外部的两根拉杆固定件502，两端通过剪力螺栓504分别连接两根拉杆固定件502的拉杆503；其中一剪力螺栓504和垂直段烟道的垂直平分面与水平段烟道的水平平分面的交线同轴，另一剪力螺栓504和水平段烟道的水平平分面与脱硝反应器靠近入口烟道一侧的支腿的垂直平分面的交线同轴。
通过在两侧布置上述拉杆结构，可以利用拉杆503将非金属膨胀节200的水平内压推力互相抵消而不对外作用，降低了对整体钢结构的水平荷载。由此可以实现烟道的水平导向从而取消入口烟道结构框架梁支撑，减少工程量，降低工程造价。
具体地，上述实施例中，将入口烟道上部的连接垂直段烟道及水平段烟道的弯头处的水平和垂直中心线交点设为拉杆的一端，脱硝反应器靠近入口烟道的支腿中心线与脱硝反应器顶部的烟道中心线(与水平段烟道同轴)的交点为拉杆的另一端。并且拉杆的两端分别通过拉杆固定件作用在烟道结构的加固肋上，与固接于烟道结构加固肋上的拉杆固定件通过剪力螺栓连接。拉杆及拉杆固定件的形式，根据荷载不同可以选用H型钢、工字钢、槽钢、圆钢或方钢等。烟道结构均设有加固肋，只不过位置不同，通过拉杆固定件可以保证不论加固肋在什么位置都能把拉杆的两端连接到入口烟道的中心线交点以及脱硝反应器支腿与入口烟道中心线的交点上。
图4及图5中，以槽钢为例对拉杆结构进行描绘：
烟道加固肋501为槽钢，为了通过剪力螺栓504固定拉杆503，在加固肋501上面焊接拉杆固定件502，拉杆固定件同样采用槽钢，拉杆也采用槽钢，其通过剪力螺栓504固定在拉杆固定件502上。剪力螺栓504必须保证一侧在入口烟道水平和垂直中心线的交点上，另一端在脱硝反应器支腿的中心线和烟道水平中心线的交点上。以上装置的设置可以保证非金属膨胀节的内压推力在两个方向上互相抵消，高温烟道热膨胀的推力由剪力螺栓承受。剪力螺栓作用在作为拉杆的槽钢受力在强度大的上下底面，保证了剪力螺栓和拉杆的强度可靠。同样的装置需在烟道两个侧面同时制作，以保证烟道的整体稳定性。为方便直观地描述剪力螺栓的布置位置，上述实施例在结合附图描述时，以“中心线”的交点描述剪力螺栓的位置，可以便于本领域技术人员理解。实际上，本领域技术人员应当理解，上述的“中心线”实际代表含义均为“中心面”，也就是垂直平分垂直烟道的平面，水平平分水平烟道的平面及垂直平分反应器支腿的平面。
如图6所示，剪力螺栓规格的选择依据为：根据烟道热膨胀的推力F及剪力螺栓的许用剪切强度t，计算所需剪力螺栓的公称直径d，确定公称直径d后选择型钢翼缘尺寸b大于螺栓尺寸d的型钢，一般b与d的比值不小于1.2。
以一实际工程为例，脱销反应器规格8200x7400mm入口烟道规格为2000x8200mm，非金属膨胀节规格2000x8200mm，非金属膨胀节产生的水平推力大小95t，采用传统的框架支撑梁结构，如图7a及图7b所示，虽然能够保证烟道结构稳定，但是其需使用大量各种规格的型钢，钢材总消耗约为15t，即额外增加的载荷为15t。而采用上述实施例描述的拉杆结构则仅需钢材0.5t，额外增加载荷仅为0.5t。并且无需在支撑导向支架，还能减少固定支架的跨度，在减小设备载荷的同时，施工成本和工期都大为降低。
显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种脱硝高温烟道拉杆固定结构，设置于连接一脱硝反应器及一入口烟道的非金属膨胀节的外部，所述入口烟道包括位于下部的一垂直段烟道及位于顶部的一水平段烟道，其特征在于，包括：
对称布置于脱硝反应器及入口烟道两侧的两组拉杆组件，每一组拉杆组件包括：固设于脱硝反应器外部的一第一拉杆连接件；固设于入口烟道外部的一第二拉杆连接件；两端通过两个剪力螺栓分别连接第一拉杆连接件及第二拉杆连接件的一拉杆；其中一剪力螺栓和垂直段烟道的垂直平分面与水平段烟道的水平平分面的交线同轴，另一剪力螺栓和水平段烟道的水平平分面与脱硝反应器靠近入口烟道一侧的支腿的垂直平分面的交线同轴；所述第一拉杆连接件、第二拉杆连接件及拉杆的材料为型钢；所述型钢翼缘尺寸为所述剪力螺栓的公称直径的1.2倍以上；所述剪力螺栓的强度等级不低于8.8级。
2.如权利要求1所述的脱硝高温烟道拉杆固定结构，其特征在于，所述第一拉杆连接件与脱硝反应器外部的加固肋固接；所述第二拉杆连接件与水平段烟道外部的加固肋固接。
3.如权利要求2所述的脱硝高温烟道拉杆固定结构，其特征在于，所述第一拉杆连接件与脱硝反应器外部的加固肋固接的方式为焊接；所述第二拉杆连接件与水平段烟道外部的加固肋固接方式为焊接。
4.如权利要求1所述的脱硝高温烟道拉杆固定结构，其特征在于，所述剪力螺栓的规格根据脱硝反应器及入口烟道的烟道热膨胀推力及剪力螺栓的许用剪切强度选取。
5.如权利要求1所述的脱硝高温烟道拉杆固定结构，其特征在于，所述型钢选自H型钢、工字钢、槽钢、圆钢、方钢中的一种或多种。
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