CN108534160A - 烟道结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟道结构，属于钢结构领域。所述烟道结构通过多个支撑面板连接形成烟道结构的四个烟道壁，在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条，相邻外壁面上的钢架框条相连，相邻的两个钢架框条之间沿着烟气的流动方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个第一板条，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个第二板条，烟道结构内设置有多个内撑杆，每个内撑杆的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条，通过第一板条和第二板条取代部分钢架框条，可以实现钢架框条使用数量和对应的内撑杆使用数量的减少，节约了运行维护成本，减小了烟气的流动阻力。

Description

烟道结构

技术领域

本发明涉及钢结构领域，特别涉及一种烟道结构。

背景技术

火力发电厂中的燃煤、燃气或者燃油发电机组在发电过程中，会由于燃料的燃烧产生大量的烟气。机组燃烧产生的烟气，会在引风机、送风机等设备的驱动下依次通过脱硫、除尘和脱硫等烟气处理设备，在满足国际环保部门制定的火力发电厂大气污染物排放标准的要求后，通过烟囱排向大气。而随着国内供电需求的不断增加，国内1000MW级火力发电厂日趋增多，大功率机组产生的烟气量使得烟囱两侧烟道结构的截面越来越大。

现有技术中的烟道装置通常采用四块支撑面板构成烟道主体结构，其中，支撑面板的厚度通常采用6mm，继而分别在每块支撑面板上按一定距离焊接钢架框条，钢架框条之间的间距一般不大于800mm，最后在支撑面板内部对应于钢架框条设置内撑杆，以增强烟道的稳定性。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有技术中的烟道结构的钢结构用量大，由于内撑杆使用的数量多，不仅增加了烟道结构内部需要防腐的面积，而且增大了内撑杆与支撑面板之间腐蚀渗漏的可能性，同时，易引起烟气流动阻力增大，导致风机功率增加，浪费能源，增加运行维护成本。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种烟道结构，用以减少钢结构用量、降低腐蚀渗漏的可能性，节约运行维护成本。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种烟道结构，所述烟道结构包括：支撑面板、第一板条、第二板条、钢架框条和内撑杆，其中，

多个所述支撑面板连接形成所述烟道结构的四个烟道壁；

在每个所述烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个所述钢架框条，相邻外壁面上的所述钢架框条相连；

在每个所述烟道壁的外壁面上，相邻的两个所述钢架框条之间，沿着所述烟气的流动方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个所述第一板条；

在每个所述烟道壁的外壁面上，相邻的两个所述钢架框条之间，沿着所述烟气的流动方向的垂直方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个所述第二板条；

所述烟道结构内设置有多个所述内撑杆，每个所述内撑杆的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有所述钢架框条。

可选择地，所述第二板条的宽度大于所述第一板条的宽度。

可选择地，所述第二板条与所述钢架框条之间设置有间隔。

可选择地，所述第一预设距离根据以下计算公式获得：

式中：S₁为所述第一预设距离的基准值，单位为mm；m为任一烟道壁上其中一个所述第二板条与有效长度的支撑面板所构成的截面的单位长度的质量,单位为kg/mm，其中，有效长度的取值为所述支撑面板的厚度的30倍；E为钢材的弹性模量，单位为N/mm²；I为任一烟道壁上其中一个所述第二板条与有效宽度的支撑面板所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm⁴；f为设置的自振频率，单位为Hz。

可选择地，所述钢架框条与所述支撑面板之间通过满焊方式固定。

可选择地，所述第一板条和所述第二板条与所述支撑面板之间通过断续焊方式固定。

可选择地，多个所述内撑杆的端部相互连接构成三角形。

可选择地，所述支撑面板的厚度为3～5mm。

可选择地，所述第二预设距离的取值小于700mm。

可选择地，所述第三预设距离的取值小于700mm。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的一种烟道结构通过多个支撑面板连接形成烟道结构的四个烟道壁，在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条，相邻外壁面上的钢架框条相连，相邻的两个钢架框条之间，沿着烟气的流动方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个第一板条，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个第二板条，烟道结构内设置有多个内撑杆，每个内撑杆的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条，通过第一板条和第二板条取代部分钢架框条，可以实现钢架框条使用数量和对应的内撑杆使用数量的减少，不仅减少了烟道结构内部需要防腐的面积，降低了内撑杆与支撑面板之间腐蚀渗漏的可能性，节约了运行维护成本，而且由于内撑杆使用数量的减少，也减小了烟气的流动阻力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的烟道结构的三维立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的烟道结构的正视结构示意图；

图3为沿图2中A-A线剖开的截面示意图；

图4为本发明实施例提供的烟道结构的任一烟道壁上其中一个第二板条与有效长度的支撑面板所构成的截面的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的烟道结构的任一烟道壁上钢架框条、支撑面板与第二板条之间位置关系的局部结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1、支撑面板；

2、第一板条；

3、第二板条；

4、钢架框条；

5、内撑杆；

6、挡板门；

7、膨胀节。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种烟道结构，其三维立体结构示意图如图1所示，正视结构示意图如图2所示，其沿图2中A-A线剖开的截面示意图如图3所示，包括：支撑面板1、第一板条2、第二板条3、钢架框条4和内撑杆5。

其中，多个支撑面板1连接形成烟道结构的四个烟道壁；

在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条4，相邻外壁面上的钢架框条4相连；

在每个烟道壁的外壁面上，相邻的两个钢架框条4之间，沿着烟气的流动方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个第一板条2；

在每个烟道壁的外壁面上，相邻的两个钢架框条4之间，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个第二板条3；

烟道结构内设置有多个内撑杆5，每个内撑杆5的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条4。

因此，本发明实施例的烟道结构通过多个支撑面板1连接形成烟道结构的四个烟道壁，在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条4，相邻外壁面上的钢架框条4相连，相邻的两个钢架框条4之间沿着烟气的流动方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个第一板条2，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个第二板条3，烟道结构内设置有多个内撑杆5，每个内撑杆5的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条4，通过第一板条2和第二板条3取代部分钢架框条4，可以实现钢架框条4使用数量和对应的内撑杆5使用数量的减少，不仅减少了烟道结构内部需要防腐的面积，降低了内撑杆5与支撑面板1之间腐蚀渗漏的可能性，节约了运行维护成本，而且由于内撑杆5使用数量的减少，也减小了烟气的流动阻力。

需要说明的是，在本发明实施例的烟道结构中还设置了挡板门6和膨胀节7。

其中，挡板门6贯穿烟道结构的四个烟道壁，利用支架支撑设置在烟道结构内，如图1所示，挡板门6包括多个板页，当未使用时，板页所在的方向与烟气的流动方向平行，烟气可以顺利通过；当需要使用时，板页所在的方向与烟气的流动方向垂直，烟气不能再通过挡板门6。挡板门6可以在烟道运行发生故障，例如渗漏等事故情况无法继续运行时，关闭以封堵烟道，烟气通过设置旁路烟道进行烟气的排放，在维修完成后，再打开以继续排放烟气。

膨胀节7为橡胶材料制成，间隔一段距离设置在支撑面1的外表面上，如图2所示，膨胀节7的周长与烟道沿A-A线剖开的截面的截面边长之和相同，由于烟道内部的烟气往往具有较高的温度，易造成烟道结构产生较大的膨胀变形，而过大的膨胀变形会造成烟道损坏，因此，通过设置膨胀节7可以控制烟道结构膨胀变形，避免膨胀变形过大造成烟道结构的损坏。

进一步地，在实际的使用施工时，对于第一预设距离而言，第一预设距离根据以下计算公式获得：

式中：S₁为第一预设距离的基准值，单位为mm；m为任一烟道壁上其中一个第二板条3与有效长度的支撑面板1所构成的截面的单位长度的质量,其截面的示意图如图4所示，单位为kg/mm，其中，有效长度的取值为支撑面板1的厚度的30倍；E为钢材的弹性模量，单位为N/mm²；I为任一烟道壁上其中一个第二板条3与有效宽度的支撑面板1所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm⁴；f为设置的自振频率，单位为Hz。

其中，对于烟道中远离风机等设备的部分，设置的自振频率的取值可以为大于20Hz的任一值，优选为20Hz；对于烟道中邻近风机等设备的部分，设置的自振频率的取值可以为大于40Hz的任一值，优选为20Hz。

同时，第一预设距离可以按照强度条件、刚度条件、振动条件，这三个条件分别计算得出不同条件下的第一预设距离的取值，设计时取三者的计算最小值。由于按强度条件、刚度条件计算第一预设距离的方法和现有技术是一致的，因此，在本发明实施例中，第一预设距离的计算公式为按振动条件控制时的第一预设距离。

需要说明的是，第一预设距离的基准值为理论上的最大值，在生产中可以根据实际的需要进行取值，在此不作具体限定。为了说明计算过程，在本发明实施例中，以某1000MW机组的烟道结构为例进行举例说明，其中，钢材的弹性模量E为2.06x10⁵N/mm²、自振频率f为20Hz、支撑面板1的厚度δ为4mm、第二板条3的宽度h为120mm、第二板条3的厚度b为8mm、钢材密度ρ为7.85x10^-6kg/mm³。

代入上述参数，经计算可知：

支撑面板1的有效长度取值B，B＝30·δ＝120mm；

任一烟道壁上其中一个第二板条3与有效长度的支撑面板1所构成的截面的面积S’，S’＝B·δ+b·h＝1440mm²；

截面的单位长度的质量m，m＝S′·ρ＝1.13x10^-2kg/m；

形心距e，

截面惯性矩I，

最后，将上述中间值代入到第一预设距离的计算公式中，计算得到第一预设距离S₁为2269mm，在实际设计中第一预设距离S₁的取值可以为2250mm。

对于第二预设距离的取值，考虑到工程的经济性，第二预设距离的取值小于700mm，优选地，第二预设距离的取值为500mm。

对于第三预设距离的取值，同样考虑到工程的经济性，第三预设距离的取值小于700mm，优选地，第三预设距离的取值为500mm。

基于上述，下面对本发明实施例的烟道结构进行进一步地描述说明：

对于支撑面板1而言，在本发明实施例的烟道结构中，支撑面板1起到支撑的主体作用，可以由四块支撑面板1连接而成。

进一步地，由于第一板条2和第三钢板3的设置，支撑面板1的厚度可以为3～5mm。

如果支撑面板1的厚度大于5mm，则烟道结构的施工量大，经济性差；如果支撑面板1的厚度小于3mm，则烟道结构容易腐蚀渗漏。

对于第一板条2和第二板条3而言，在本发明实施例的烟道结构中，第一板条2和第二板条3属于关键性构件。

由于第一板条2和第二板条3使用相同的板材，因此第一板条2和第二板条3的厚度相同，对比第一板条2和第二板条3，第二板条3的宽度大于第一板条2的宽度。

其中，第一板条2和第二板条3的宽度所在的平面为与支撑面板1所在平面的方向平行，第一板条2和第二板体3的宽度所在直线与烟气的流动方向的垂直方向平行。

由于烟道结构的受力为烟气的流动推力，主要的受力方向沿着烟气的流动方向，而烟气流动方向的垂直方向为次要受力方向，因此，第二板条3的设置方向为主要受力方向，第一板条2的设置方向为次要受力方向，为了确保第二板条3的牢固性，在第一板条2和第二板体3的厚度相同的前提下，第二板条3的宽度大于第一板条2的宽度，可以确保烟道结构在烟气的流动方向上的稳定支撑。

需要说明的是，为了减少焊接变形以及预留焊接变形空间，第一板条2和第二板条3与支撑面板1之间通过断续焊方式固定，即焊接时焊缝不连续。

举例来说，在焊接第一板条2与支撑面板1或第二板条3与支撑面板1时，焊缝与焊缝之间的距离可以为100mm。

对于第二板条3而言，第二板条3与钢架框条4之间设置有间隔，即第二板条3的长度小于相邻的两个钢架框条4之间的距离，如图5所示。

如此设置，一方面，如果第二板条3与钢架框条4之间连接，则在连接处易对第二板条3形成局部固结连接，由受力分析可知，此处对第二板条3可以形成负弯矩，易造成第二板条3的局部受压而被破坏；另一方面，如果第二板条3与刚架构件4之间连接，则第二板条3与支撑面板1与刚架构件4之间均需要连接，增加了施工的工作量，浪费了材料，当工厂在进行整体加工时，现场组装十分困难，工作难度大，不便于实施。

对于钢架框条4和内撑杆5而言，在本发明实施例的烟道结构中，钢架框条4和内撑杆5都属于支撑固定的基本构件。

钢架框条4可以为工字钢，如图4所示，为了确保钢架框条4与支撑面板1之间的牢固固定，钢架框条4与支撑面板1之间通过满焊方式固定，即将准备焊在一起的工件之间的所有接触的地方都进行熔焊，确保连接的稳定性。

为了确保烟道结构的稳定性，多个内撑杆5的端部互相连接构成三角形，如图2所示。

举例来说，内撑杆5的数量可以为六个，每个内撑杆5的端部抵靠并焊接在支撑板面1的内板面上，每三个内撑杆5相邻的端部彼此连接构成三角形，进行支撑固定，在本发明实施例的烟道结构中，两个三角形对称设置加强了支撑板面1固定的稳定性。

需要说明的是，固定在支撑面板1的内板面上的内撑杆5的连接形状除了为三角形外，还可以为其他形状，只要能确保支撑板面1彼此之间的稳定固定即可。

在实际的制作使用过程中，本发明实施例的烟道结构可以在现场制作现场组装，也可以工厂加工制作现场组装，继续以上述某1000MW机组的烟道结构为例，通过支撑面板1彼此焊接连接构成烟道的主体结构，支撑面板1的厚度为4mm；多个钢架框条4沿着烟气的流动方向以2250mm的距离间隔焊接固定在每块支撑面板1的外板面上；再将多个第一板条2沿着烟气的流动方向以500mm的距离间隔设置在相邻的两个钢架框条4之间，并焊接固定在支撑面板1的外板面上；多个第二板条3截断第一板条2穿过相邻的两个钢架框条4之间的第一板条2，沿着烟气的流动方向的垂直方向以500mm的距离间隔焊接固定在支撑面板1的外板面上；内撑杆5固定在钢架框条4所在位置处的支撑面板1的内板面上，与现有技术相比，可以节约30％的钢用量，经济效益明显。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟道结构，其特征在于，所述烟道结构包括：支撑面板(1)、第一板条(2)、第二板条(3)、钢架框条(4)和内撑杆(5)，其中，

多个所述支撑面板(1)连接形成所述烟道结构的四个烟道壁；

在每个所述烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个所述钢架框条(4)，相邻外壁面上的所述钢架框条(4)相连；

在每个所述烟道壁的外壁面上，相邻的两个所述钢架框条(4)之间，沿着所述烟气的流动方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个所述第一板条(2)；

在每个所述烟道壁的外壁面上，相邻的两个所述钢架框条(4)之间，沿着所述烟气的流动方向的垂直方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个所述第二板条(3)；

所述烟道结构内设置有多个所述内撑杆(5)，每个所述内撑杆(5)的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有所述钢架框条(4)。

2.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述第二板条(3)的宽度大于所述第一板条(2)的宽度。

3.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述第二板条(3)与所述钢架框条(4)之间设置有间隔。

4.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述第一预设距离根据以下计算公式获得：

式中：S₁为所述第一预设距离的基准值，单位为mm；m为任一烟道壁上其中一个所述第二板条(3)与有效长度的支撑面板(1)所构成的截面的单位长度质量,单位为kg/mm，其中，有效长度的取值为所述支撑面板(1)的厚度的30倍；E为钢材的弹性模量，单位为N/mm²；I为任一烟道壁上其中一个所述第二板条(3)与有效宽度的支撑面板(1)所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm⁴；f为设置的自振频率，单位为Hz。

5.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述钢架框条(4)与所述支撑面板(1)之间通过满焊方式固定。

6.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述第一板条(2)和所述第二板条(3)与所述支撑面板(1)之间通过断续焊方式固定。

7.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，多个所述内撑杆(5)的端部互相连接构成三角形。

8.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述支撑面板(1)的厚度为3～5mm。

9.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述第二预设距离的取值小于700mm。

10.根据权利要求1所述的烟道结构，其特征在于，所述第三预设距离的取值小于700mm。