圆筒型管式炉钢结构设计教程文件

1 总则

1.0.1 本标准适用于石油化工新建圆筒形（包括对流辐射型，纯辐射型圆筒炉和炉顶烟囱，以及余热回收系统）管式炉的钢结构设计与计算（图1.0.1-1 ，图1.0.1-2），改建和扩建的圆筒形

管式炉可参照执行。

1.0.2 执行本标准时，尚应符合现行有关标准和规范的要求。

1.0.3 本标准代替原《圆筒形加热炉钢结构设计》（BA9-1-7-86）工程设计标准。

图1.0.1-1 对流辐射型圆筒炉

图1.0.1-2 纯辐射型圆筒炉2 设计原则与设计顺序

2.1 设计原则

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2.1.1 根据炉管等布置的要求和自然气象条件的要求，确定合理的结构方案，使钢结构构件充分发挥结构功能，并应满足结构构造要求；满足结构在运输安装中的强度、钢度要求，此外，尚应考虑余热回收系统的设计与计算。

2.1.2 圆筒炉筒体直径等于大于4m 时，应采用有立柱的筒体结构，立柱的根数应为偶数，相邻两立柱之间的筒体外壁弧长应为 1.6〜2.7m，立柱截面的长细比不应大于150。

2.1.3 筒体直径大于4m，筒体上边对流室框架高度大于4m,且筒体壁厚较薄时，筒体上、

下口环梁宜为矩形空腹组合截面。

2.1.4 筒体中间环梁上、下间距宜为2〜3m。

2.1.5 有立柱的筒体，筒体壁厚不应小于 4.5mm ;无立柱的筒体壁厚不应小于6mm。

2.1.6 对流室钢结构, 先用持力斜撑承重时, （图2.1.6）斜撑与竖向或水平杆之间的夹角宜为30°〜60°。

2.1.7 对流室立柱截面的长细比不应大于135;底大梁的最大挠度不应大于L/450 （L- 对流室底大梁的跨度）;支承烟囱的顶大梁的最大挠度不应大于L/400 （L- 顶大梁的跨度）。

2.1.8 对流室侧面（沿对流炉管长度方向）桁架宜避开吹灰器布置的方位。

2.1.9 对流室侧向横梁间距宜为2.5〜5m。

2.1.10 对流室顶部烟囱采用插入式连接时,在对流室顶面应设置平行顶平面的斜支撑。

2.1.11 顶部烟囱的高径比不应大于20,当下部带有圆锥段时,圆锥段的底圆直径一般可取

烟囱直径的1.5〜1.8 倍,锥顶角不应大于60°;当下部带有天圆地方段时,天圆地方段相对壁板

的交角不应大于60°;烟囱壁板厚不应小于6mm 。

图2.1.6 带持力斜撑的对流室

2.1.12 炉顶烟囱的底座连接，当采用法兰形式时，连接螺栓不应小于M16，螺栓间距不应

大于250mm(图2.1.12(a))；当采用高台底座形式时，连接螺栓不应小于M24 ,螺栓数量不应少于8个(图2.1.12(b))。

2.1.13 炉底柱采用工字钢时，其规格不应小于工20a ;采用双槽钢组合截面时，其规格不应小于［16a。

2.1.14 柱脚底板厚度不应小于14mm，当为高台底座(图2.1.14)的柱脚时，高台底座的盖板厚度不应小于16mm。

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(a)法兰形式(b)高台底座形式

图2.1.12 炉顶烟囱连接形式

2.1.15 地脚螺栓不应小于M24，对于轴心受拉柱的柱脚，每根立柱的地脚螺栓不应少于2 个；对于偏心受压柱的柱脚，每根立柱的地脚螺栓不应少于4个，地脚螺栓采用双螺母固定。

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2.1.14 柱脚形式

22设计顺序

2.2.1 选材，钢结构选材应符合下列要求：

a）当建厂区域冬季计算温度等于低于-20 C时，应采用Q235-B钢或16Mn钢；当建厂区

域温度高于-20 C时，应选用Q235-B.F钢；

注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空

气调节室外计算温度确定（见BA9-1-6-96）附录E。

b）焊接用焊条，焊丝应符合现行标准《碳钢焊条》、《低合金钢焊条》和《焊接用焊丝》

的规定，所选择的型号应与母材金属强度相适应；

c）采用普通螺栓连接时，材质应符合现行标准《碳素结构钢》中规定的Q235 -B钢；采

用高强度螺栓连接时，材质应符合现行标准《钢结构用高强度大六角头螺栓，大六角头螺母，垫圈型式与技术条件》中的规定。

2.2.2 设计指标，本标准采用容许应力法设计

a）钢材的容许应力值、焊缝的容许应力值和普通螺栓连接的容许应力值，应分别按《石油化工管式炉钢结构设计规范》"SH3070-95"中的表3.22、表3.23和表3.24选用；

b）摩擦型高强度螺栓连接的设计要求，应符合《石油化工管式炉钢结构设计规范》"SH3070-95"中的表6.3.1-1 和表6.3.1-2 的规定。

2.2.3 荷载分类及其效应组合应按《管式炉钢结构设计荷载确定》（BA9-1-5-96）的有关规

定执行.

2.2.4 荷载或作用的分布，是把不同的质量或作用，简化成不同的荷载，在进行简化时，应力求与实际质量分布相接近，下面以对流辐射型圆筒炉为代表进行荷载划分。

a）永久荷载（恒载）宜采用表2.2.4的分类形式；

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b）水平风荷载（图224），可按烟囱顶部，对流室顶部，辐射室顶部和炉底面四个作用部

位划分。水平风荷载标准值”W K "应按《石油化工管式炉钢结构设计规范》（SH3070-95）中附录A的规定和《管式炉钢结构设计荷载确定》（BA9-1-96）中3.0.2.C）款的规定计算；

节点水平风荷载计算：

1）烟囱顶部水平风荷载

1

H w4 ㊁WD30 (2.2.4-1)

2）对流室顶部水平风荷载

H w3 1(W4D30 W3L°h3)hgWL p (224-2)

3）辐射室顶部水平风荷载

H W2抽L°h3 地D20)hgW2L p (224-3)

4）炉底面水平风荷载

1

H W1^（W2D2h WD1h1）hgWL p （224-4）上列式中：

H W4烟囱顶部水平风荷载（Kn）；

W4 烟囱计算段风荷载标准值（KN/m 2）；

D3 烟囱外径（m）

h4 烟囱高度（m）

H W3对流室顶部水平风荷载（KN）；

W3 对流室计算段风荷载标准值（KN/m 2）；

L D对流室长边（m）；

h3 对流室计算高度（m）；

hg 平台栏杆高度（m），取为1.05 ；

Lp 圆形（环形）平台最外圆计算直径（m）；

H W2辐射室顶部水平风荷载（KN）；

W2 辐射室计算段风荷载标准值（KN/m 2）；

D2 辐射室筒体外径（m）；

h2 辐射室筒体外径（m）；

H WI炉底面部位水平风荷载（KN）；

W i 炉底柱计算段风荷载标准值（KN/m 2）；

h i 炉底柱计算高度（m）。

表2.2.4 永久荷载和活荷载数据表