某礦井鍋爐房設(shè)計

李永生

（山西辰誠建設(shè)工程有限公司， 山西 陽泉 045000）

0 引言

環(huán)境保護(hù)是我國的一項基本國策。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 工程概況

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，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。

2 荷載

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

3 結(jié)構(gòu)形式確定

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

4 結(jié)構(gòu)計算

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灰土分層夯實碾壓，壓實系數(shù)≥0.97，要求處理后的地基承載力特征值 fak≥200KPa。基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面積及配筋采用PKPM軟件計算結(jié)果。

5 鍋爐設(shè)備基礎(chǔ)確定及計算

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。

6 結(jié)語

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。