摘要 介绍了某46m高烟囱,由于锅炉设备安装时没有安装省煤器装置,至使进入砖烟囱之烟气温度升高,造成烟囱筒壁内抗温度应力钢筋不足,出现竖向裂缝。并验算了2个截面。
关键词 砖烟囱 省煤器 温度 裂缝
一、概况
大庆市某锅炉房承担该单位生活采暖及生产用汽之用,该锅炉房按环保及设计部门要求设置1座46m高砖烟囱,按设计配有环向抗温度应力钢筋(如图1)。锅炉房及烟囱工程于2001年8
月11日开工, 2001年12月26日,砖烟囱南北两侧标高+8•50m至+12•60m处出现宽度为1•0
~2•0mm的纵向裂缝,到2002年1月9日裂缝已开展到标高7•00m至20•60m处,宽度为1•0
~2•8mm,又经过观察,裂缝无再开展趋势。
二、裂缝产生原因
裂缝出现后,建设单位会同施工及设计单位,对设计及施工资料仔细查阅,并到现场考察,发现裂缝产生原因系锅炉省煤器装置没有安装,至使进入烟囱的烟气温度升高所致。采暖回水经省煤器预热后进入锅炉,加热后再进入供热管网,从锅炉出来的烟气经省煤器进入烟囱。这说明省煤器装置既预热了进入锅炉之水,又降低了烟气温度,减少了部份热损失。经查阅该锅炉热力计算书得知,设置省煤器后,进入省煤器的烟气温度(进口温度)为270°c;而从省煤器出来的烟气温度(出口温度),即排至烟道或烟囱内的烟气温度为165°c。显然,设置省煤器可使烟气温度降低105°c。设计部门对烟气温度的确定,也是依据设置省煤器来考虑的。因此,不设置省煤器,排进烟囱的烟气温度就高出设计烟气温度105°c。那么,不设置省煤器,就将使该烟囱筒壁配置的环向钢筋明显不足。
图1 烟囱剖面
三、截面验算
1•9•50m高处截面(图2)
设9•50m高处筒壁内半径为rx1,那么可求得rx1=1950,且9•50m高处筒壁外半径r′x1=
1950+490=2440。砖烟囱内外表面温度差为:δt=270°c-(-33°c) =303°c (-33°c系当时测定的10d的室外温度平均值)。修正后的温度差为:δt=αkδt=0•935×303°c=283°c,其中:αk为温度修正系数。砖砌体线膨胀系数:αz(t>200°c) =0•50×10-5+10-6(270-200) /200=0•535×10-5。在温差作用下,钢筋重心处的环向相对自由伸长值:it1= (0•5+0•4rx1/r′x1)αzδt =1•24×10-3与受压区图形面积等有关的系数mb1=100ω(1- rgtψgt/kit1eg)2;环筋在温度作用下的计算强度rgt=0•85γgrg=130•31n/mm2;裂缝间环筋应变不均匀系数ψgt=0•87(t1=270°c);受压区应力图形不完整系数ω取0•57。故有:mb1=100×0•57(130•31×0•87/1•4×124×105×2•1×105)2=27•36
砖烟囱筒壁每m高环向钢筋截面面积:ag1= kmbm(δ0e′t/rgb)it1=1•67cm2原设计为6@378,ag=0•75cm2,所以不满足要求。式中 k—筒壁砖砌体设计安全系数,取1•40;
m—与钢筋根数有关系数,单根取0•95;
δ0—计算截面筒壁有效厚度,δ0=δa- a=490-30=460mm;
eg—钢筋的弹性模量;
rg—钢筋的设计计算强度;
γg—钢筋在温度作用下的设计强度折减
系数;
e′t—砖砌体在温度作用下的弹塑性模量,
e′t=0•39×1500f=0•39×1500×1•79 =1047•15。
2•18•00m高处截面(图3)设18•00m处筒壁内半径为rx2,可以求得:
rx2=767+950=1717, rx2-950/1260=28000/46000且18•00m高处筒壁外半径:r′x2=1717+
370=2087。it2= (0•50+0•40x2/r′x2)αzδt
=125•67×10-5(1•26×10-3)
mb2=100×0•57(1-130•31×0•87/1•4×
126×10-5×2•1×105)2=27•36砖烟囱由筒壁每m高环向钢筋截面面积为:
ag2=1•40×27•36×1•0×460×1047•15130•31× 126×10-5=1•78cm2 取m =1(双根钢筋)
而原设计为24@252,ag=1•00cm2,故不满足要求。
图2 图3
四、结语
通过上述事故及原因分析,锅炉房与砖烟囱施工,土建与设备安装必须密切配合,并严格执
行设计文件,否则盲目投产会出现事故并带来不必要的损失。
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