李永生
(山西辰誠建設(shè)工程有限公司, 山西 陽泉 045000)
環(huán)境保護(hù)是我國的一項(xiàng)基本國策。十九大報告中指出,建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。近年來隨著環(huán)保要求的越來越嚴(yán)格,鍋爐房作為煤炭企業(yè)不可或缺的重要建筑物,燃煤鍋爐逐漸由效率低下,燃燒值不高手燒鍋爐、鏈條鍋爐、沸騰鍋爐逐步向循環(huán)硫化床鍋爐、燃?xì)忮仩t等燃燒比較充分,效率高,污染物排放低的鍋爐轉(zhuǎn)變。本文以某礦井的燃煤循環(huán)流化床鍋爐房為例簡單論述鍋爐房的結(jié)構(gòu)選型及計算。
1)工程為某礦井鍋爐房,結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)防類別為丙類,抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計地震分組為第二組,設(shè)計基本地震加速度為0.10g,合理使用年限為50年,建筑場地類別為Ⅱ 類。結(jié)構(gòu)的安全等級為二級,地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級。砌體施工質(zhì)量控制等級為B級。鍋爐房屬丙類生產(chǎn)廠房,耐火等級為二級,屋面防水等級為 Ⅱ級。鍋爐房總高度:20.1m , 總建筑面積:3059.1m2。
2)鍋爐房主體內(nèi)設(shè)兩臺10t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐。包括鍋爐本體、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、爐前給煤機(jī)、省煤器、閥門、儀表、取樣器、管道、鋼制檢修平臺等。兩臺鍋爐分別配備一臺脈沖布袋式除塵器,單臺處理風(fēng)量30000m3/h,除塵效率>99.9%。兩臺鍋爐共用一臺 20T/h雙塔麻石旋流板脫硫除塵器,除塵器配帶脫硫輔助設(shè)備一套,除塵效率:99%,脫硫效率:90-95%(水質(zhì)PH>9)。煙氣排放滿足《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-2014)要求: 煙塵≤50mg/m3、SO2≤300mg/m3、NOX≤300mg/m3。按國發(fā)〔2013〕37號文件要求,循環(huán)流化床鍋爐可以不安裝脫硝系統(tǒng)設(shè)施,但鍋爐煙氣出口 NOX排放濃度須<300mg/m3。
3)場地條件:①層填土層,松散-稍密,雜色,以回填粉土、粉質(zhì)粘土及碎石構(gòu)成,密實(shí)度差異性較大,均勻性差,承載力低; ②層為粉土層,黃褐色-淺黃色,稍密-中密,稍濕,土質(zhì)較純,承載力特征值為140KPa;③層為粉質(zhì)粘土層,紅色-橙紅色,中密,可塑,稍濕,土質(zhì)較純,干強(qiáng)度中等,韌性中等,承載力特征值為220 KPa;④層為粉質(zhì)粘土層,紅棕色,密實(shí),硬塑,稍濕,干強(qiáng)度高,韌性高,汗少量砂巖碎塊及砂類土,承載力特征值為 280 KPa。
鍋爐房地面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:10.0KN/m2
輔助間樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:4.0KN/m2
屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.5 KN/m2
基本雪壓為(50年一遇):0.35KN/m2
風(fēng)荷載基本值(50年一遇):0.4KN/m2
本工程沒有標(biāo)準(zhǔn)層,每層的平面布置均與其他層不同,且設(shè)備在不同層高也不相同,所以結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,本工程局部地下室,地下室布置有水池水泵房。±0.000m平面布置有熱交換室,檢修間、值班室、化驗(yàn)室、上煤間、鍋爐間等,鍋爐本體放置于標(biāo)高4.000m平面上,在該平面還不布置有控制室,在標(biāo)高7.000m,10.000m只布置有上煤間,空間空曠,鍋爐間部分跨度相對較大(跨度15.600m),標(biāo)高14.05m通過垂直上煤機(jī)將燃煤送到水平刮板上煤機(jī)上,經(jīng)由下煤漏斗將燃煤輸送到鍋爐本體的燃燒室中。根據(jù)工藝專業(yè)的布置,該建筑較高(鍋爐部分17.05m,上煤間部分達(dá)到19.4m),中間放置鍋爐的部分空曠且無梁柱的布置。經(jīng)比較,該工程鍋爐房主體部分采用框架結(jié)構(gòu)較為合適。屋面采用拱形屋頂。
圖1 鍋爐房主體及設(shè)備布置剖面示意圖
本工程結(jié)構(gòu)計算采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM工程部開發(fā)的PKPM系列軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計算及結(jié)果。
1).工程信息:抗震設(shè)防類別為丙類,抗震設(shè)防烈度為 7度,設(shè)計地震分組為第二組,設(shè)計基本地震加速度為 0.10g,建筑場地類別為Ⅱ 類, 風(fēng)荷載基本值:0.4KN/m2。
2).位移比:X向最大位移比1.16<[1.50],Y向最大位移比1.45<[1.50],滿足規(guī)范要求。
3).周期比:
結(jié)構(gòu)自振周期:T1=0.8654,T2=0.8315,T3=0.6986。
T3/T1=0.8073<0.9
4).最小剪重比:X向,4.6%>1.6%,Y向,4.82%>1.6%計算滿足規(guī)范要求。
5).結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果:該結(jié)構(gòu)剛重比Di*Hi/Gi大于10,能夠通過抗規(guī)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算。
6).鍋爐房基礎(chǔ):根據(jù)地質(zhì)勘察報告,鍋爐房所在位置局部回填土較深,超過基礎(chǔ)基底設(shè)計標(biāo)高,需要采用地基處理。處理辦法:將回填土全部挖除至③層粉質(zhì)粘土層,加深部分用3:7灰土分層夯實(shí)碾壓,壓實(shí)系數(shù)≥0.97,要求處理后的地基承載力特征值 fak≥200KPa?;A(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)底面積及配筋采用PKPM軟件計算結(jié)果。
兩臺循環(huán)流化床鍋爐均放置于標(biāo)高4.0m平面上,每臺鍋爐單臺重量約為351噸,單位面積荷載比較大,達(dá)到 90KN/m2,該平面除布置兩臺鍋爐外,沒有其他大型設(shè)備,且該鍋爐占據(jù)的位置僅為兩跨,為防止因荷載不均,導(dǎo)致的房屋不均勻沉降,本設(shè)計在標(biāo)高4.000m處,鍋爐設(shè)備基礎(chǔ)與房屋主體的梁板之間設(shè)置沉降縫,將兩者分離,使鍋爐設(shè)備基礎(chǔ)與房屋主體不發(fā)生關(guān)系。
鍋爐設(shè)備基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土肋梁式筏板基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)與鍋爐房主體基礎(chǔ)不發(fā)生關(guān)系。筏板基礎(chǔ)的尺寸大小、厚度、配筋等根據(jù)上部鍋爐本體荷載通過設(shè)置梁板柱傳遞到基礎(chǔ),經(jīng) PKPM軟件計算確定。筏板基礎(chǔ)有施工簡單,整體性好的特點(diǎn)。
鍋爐房作為煤炭工業(yè)中不可或缺的重要建筑,他的設(shè)備選型對于廠房的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。甚至影響著整個建筑結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性。隨著我國環(huán)保要求的逐步提高,鍋爐的污染排放將越來越小,鍋爐的選型也原來越嚴(yán)格。相信隨著我國環(huán)保事業(yè)的推進(jìn),鍋爐對環(huán)境的污染將越來越小。