电厂筒仓结构的设计简介

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电厂中筒仓结构设计的构造要求及几点经验 筒仓结构因其外形，受力等等的特殊性，构造要求与一般建筑物相比也有一点的区别。
对于钢筋直径，筒仓的水平钢筋直径大于２５ｍ时，往往成形比较困难，对滑模的施工影响比较大，
所以筒仓水平钢筋直径一般要求控制在２５ｍ以内。从另一个角度讲，大直径的筒仓的水平钢筋直径如果 大于２５ｍｍ，说明采取普通钢筋混凝土结构的形式本身就显得不尽合理了． 由于电厂中的筒仓结构相对于其周边建筑物来讲都比较高，筒仓顶部一般均要求设置避雷针或避雷 带．从混凝土碳化的角度考虑，严禁使用仓壁的受力钢筋作为避雷带的下引线，因为电流将改变钢筋钝 化膜的电位差，使钢筋失去保护而生锈，铁锈的膨胀引起混凝土的崩裂而破坏。研究表明，直接利用钢 筋做下引线是促使混凝土碳化的的重要原因之一。所以对于筒仓结构来讲，，一般都采用结构设置外引线 的传统做法。 内衬的选择是筒仓结构特有的问题。电厂中的筒仓内贮料一般以块状或粉状为主。由于贮料的入库 方式一般采用管道或皮带，所以电厂内的贮料在卸料时对于仓壁的冲击作用一般都比较小，一般不考虑 贮料的冲击系数。目前，对于常温贮料筒仓的内衬材料选择一般有石英砂浆、压延微晶铸石板、高分子 材料、不锈钢板等等。主要作用是抵抗贮料对仓壁的磨损作用。特殊情况下，比如灰库内的贮料温度比 较高，对内衬材料的选择有一定的特殊性，可采用耐热砂浆等等材料，以减少温度对结构的影响。当然， 内衬的选择虽然多种多样，但也必须结合各种条件慎重的选择，因为有些内衬（尤其是粉刷型的）的施
长三角电机工程、电力科技发展分论坛论文集
、的实际尺寸来定。再则，看斜接管的外径，如外径大，坡口落差也大，则需采用加工中心加工坡口或用 人工修磨的办法。第四，内部清理的问题。确定好安装顺序是关键所在，环缝一定要安排在所有零件安 装完成后进行。总而言之，从定方案到分配器的制造完成，还是符合标准要求，合格出厂。使我们的制 造方面又多了一个新品种，为我公司下次制造同类型的产品积累了经验。 作者简介：顾卫红（１９７０一），女，工程师，长期从事锅炉压力容器工艺技术工作。 参考文献： …第一机械工业部电工总局锅炉行业职工教育协作组编。锅炉冷作工艺上下册，１９８１。 １２ｌ王学飞，张建羽。小１：３径厚壁球形封头的压制。压力容器，１９９１（５）
电厂筒仓结构的设计简介
华东电力设计院 朱伟
【摘要】目前筒仓结构在电厂中的应用越来越广泛，本文从简仓的布置原则和结构选型、计算分析特 点、构造要求这些方面，简单介绍了电厂中筒仓结构的设计特点，总结了一些设计经验，为 以后电厂中筒仓结构的设计提供一些借鉴。 【关键字】筒仓；结构布置选型：计算分析特点；构造要求 随着环境保护以及电厂综合利用的要求越来越高，各种形式的筒仓在电厂中的应用正日益广泛。作 为贮存散状物料的设施，筒仓具有容量大、结构简单、使用方便、保护环境、减少占地、卸料通畅等优 点，在电厂中起到调节、运转和贮存物料的作用。近百年来，我国大量兴建了各种形式、各种材质的筒 仓，积累了一定的经验。可以说，筒仓的设计理论及施工技术都已达到相对成熟的阶段。 电厂中的筒仓结构主要有煤仓、灰库以及石灰石筒仓、石灰石粉仓等等。根据机组大小以及所贮物 料的不同，电厂中的筒仓直径从几米到上百米，小直径的筒仓一般（８米、１０米、１３米、１５米等）用来 贮存灰渣、石灰石、石灰石粉等，大直径的筒仓（１８米、２２米甚至１２０米）主要用来贮存煤等燃料。筒 仓的高度根据工艺要求设置，一般为３０米左右。布置形式有单仓、群仓和排仓等。平面形状以圆形为主， 也有少量的矩形卸料仓（如煤斗等）。本文将从筒仓的结构布置选型、计算分析特点及构造要求等几个方 面，简单介绍一下电厂中筒仓结构的设计特点。
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电厂中筒仓结构的计算分析特点 筒仓是以贮料荷载为主的特种结构，因此在荷载的取值与组合时，应区别于一般的建筑物。筒仓的
荷载主要由永久荷载、可变荷载以及地震作用组成。 筒仓的永久荷载主要包括结构的自重、填充料以及温度作用。其中温度作用在筒仓计算分析中相对 比较特殊，同时也比较复杂。现有的规范仅仅对筒仓的环境温度作用做了一些简单的规定，主要是坛论文集
不同直径的筒仓，将温度作用转化成永久荷载计算，如直径２１米～３０米的筒仓可按最大环拉力的６％计 算温度作用，而大于３０米的筒仓可按８％计算。但是对于电厂内的部分筒仓结构，如灰库等，内外温差往 往起到主导作用。灰的温度在出除尘器时大约为１２０℃，经过大约３００米的输灰管道，入库时一般灰的温 度大约降到７０１２左右，此时可以通过确定结构的热膨胀系数就可以求出因温度产生的这个拉力，再与侧 压力叠加，即可得到仓壁在温度作用下的承载力和裂缝宽度。 筒仓内的可变荷载主要由贮料荷载，设备荷载和检修荷载组成。其中贮料荷载起到决定性的作用。 贮料的容重一般由工艺专业提供，但从目前情况看，工艺专业提供的数据普遍比＜建筑结构荷载规范》 中的参考值要高，同时工艺专业一般考虑到高料位装置失效情况下满仓的工况，所以提给结构专业的贮 料荷载明显偏大，直接引起结构的安全度过大，造成投资的浪费。如煤灰的容重，根据实际称最数据显 示，在压实状态下，一级灰和二级灰的容重一般在０．８－－一０．８５ｔ／ｍ３之间，这与规范参考值非常吻合，但与 工艺专业提供的１．２～１．４ ｔ／ｍ３的容重值相比要少３０％～４０％左右，差别幅度比较大。因此，在设计时应 与工艺专业进一步规范贮料（如煤、煤灰、石灰石等）容重的取值，以确保筒仓的结构安全、经济合理。 由于筒仓自重及贮料的荷载通常非常大，因此绝大部分的筒仓由地震荷载控制。一般来说，电厂的 抗震设防烈度在７度或７度以下，因此筒仓的地震作用主要考虑水平地震。影响筒仓水平地震作用的主 要因素有连仓数、高径比、开洞率等等。随着连仓数的增加，结构的一阶振型由弯曲型向剪切型过渡： 随着高径比、．开洞率的增加，结构的一阶振型又更趋于弯曲。因此，连仓数较小，而高径比较大、开孔 率较大的筒仓在一阶的弯曲变形非常明显，反之，这种弯曲变形变化规律不太明显，变化的幅度也相对 较小。在计算水平地震作用时，对于筒承式圆筒仓。可采用满仓贮料荷载标准值的８０％，对柱承式筒仓， 可采用满仓贮料荷载标准值的９０％；当采用单质点模型按底部剪力法计算时，柱承式筒仓支承结构自重 标准值可按３０％采用；仓上建筑自重标准值按１００％采用。 对于风荷载，由于与地震作用相比要小的多，所以在筒仓计算中一般可忽略不计，只有当筒仓的高 径比大于等于１０且有台风作用的地区才考虑风荷载参与作用。 目前，随着计算机的广泛深入应用，大型的分析软件被更多的运用到筒仓的分析中来，比如ＰＫＰＭ中 的ＳＩＬＯ程序，ＳＴＡＡＤ，ＳＡＰ２０００等等，筒仓结构的计算分析也从早期的分散构件验算，到现在的整体有限 元模型分析，计算手段多种多样，计算精度也日益提高，总而言之，在筒仓的计算分析过程中，我们应 该主要把握筒仓与其他一般建筑物的不同之处，有针对性的，进行更加高效、精确的计算分析。
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电厂中筒仓结构的布置原则及结构选型 电厂中的筒仓平面及竖向布置一般由工艺专业提出要求，结构设计人员根据所建区域的工程地质、
地形、气象、施工能力等情况配合工艺专业完成布置。结构专业参与筒仓的早期布置能使结构布置更合 理，受力更明确，设计和施工的效率大大提高。根据国内已建筒仓的实践证明，电厂中的筒仓结构应尽 可能采用圆形，与方形、矩形筒仓相比，圆形筒仓具有体形合理、受力传力体系简单明确、计算和构造 简单、施工方便、仓内死角少、有效贮存率高等优点，经济效益十分显著。 筒仓自上而下可以分为仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支撑结构和基础６个部分。 仓上建筑是指仓顶平台以上的建筑物。仓顶建筑物在地震荷载的作用下，受到鞭梢效应的影响，有 动力放大的作用，在实际工程经验中，仓顶建筑中砖混结构受到的地震破坏最为严重。因此如果工艺在 仓顶确有需要布置单层或多层厂房时，应优先考虑钢结构承重加轻质围护的结构形式，在满足风荷载要 求下，尽可能减轻结构的重量，以减轻地震作用影响。当然，仓上建筑的具体结构形式在满足结构设计 要求的情况下也可采取各种结构形式，如在抗震设防要求比较低的地区采取砖混结构或钢筋混凝土框架 结构，使结构在断面合理的情况下即可满足抗震要求，又可降低造价。 仓顶是指仓顶平台或仓项平台与仓壁整体连接的钢筋混凝土梁板结构，超大型筒仓的仓项也可采用
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朱伟：电厂筒仓结构的设计简介
大跨空间网架结构。电厂中的筒仓仓顶的工艺设备一般比较多，荷载比较大，尤其是灰库仓项增加风选 设备后，仓项设备荷载可达几十吨。同时，由于仓内通常不允许设置支承构件，造成仓顶梁板结构的跨 度普遍较大，因此仓项结构断面通常偏大，造成对仓内容积有一定影响，必要时应提醒工艺专业适当调 整仓项标高，以满足筒仓贮料容积的要求。仓顶如采用钢结构主次梁加压型钢板上现浇混凝土的结构形 式，对于工艺众多的留孔要求来说布置相对比较灵活，施工时脚手架的工作量可以大大减少，工期也可 加快，但是造价相对较高，使用期间钢结构的维护相对比较困难。因此仓顶结构形式应根据工程进度要 求、现场施工条件等，结合业主要求的经济指标综合选用。 仓壁是指直接承受贮料水平压力的竖壁。仓壁应尽可能采用等截面。电厂内大部分筒仓的直径不大 于１５米，所以仓壁的厚度一般可根据公式，２ ｄ一／１００＋ｌＯＯ估算（式中ｔ为壁厚，单位：咖）。由于电 厂贮料的密度一般均较大，工作环境相对较差，根据实际工程经验，直径在１０米以下的仓壁的厚度一般 采用２５０ｒａｍ厚，直径在ｌＯ米至１５米之间的仓壁的厚度一般采用３００ｒａｍ厚，１５米至１８米之间的仓壁的厚 度一般采用３５０肌ｎ厚，直径１８米以上的可根据前面的公式试算确定。 仓底是指直接承受贮料竖向压力的。由平板、梁板式结构加填料及各种壳体形成的漏斗等结构。筒 仓的仓底选型应综合考虑四个要求，即卸料通畅、荷载传递明确，结构受力合理、造型简单，施工方便、 填充料较少。电厂内筒仓的卸料方式比较多样，有自由卸料的，如脱硫建筑中的石灰石筒仓及石灰石粉 仓；也有通过气力卸料的，如灰库。同时，相同条件下由于仓底结构选型的差异、材料消耗指标的变化 幅度比较大，因此电厂内筒仓仓底的选择应根据工艺设备要求，工艺设备、管道布置情况，结合现场施 工条件，经过技术经济比较分析后确定。 仓下支承结构是指仓底以下的筒壁、柱子或墙壁，是指仓壁、仓底和基础之间起承上启下作用的支 承结构。由于电厂筒仓内的设备比较多．同时很多筒仓底部有通车的要求，因此仓下支承结构的布置往 往受到很大限制。直径在１５以下的一般采用筒壁支承结构，１５米以上有条件的应尽可能采用筒蹙加中间 立柱的结构形式以减小仓底的跨度。从抗震设防要求出发，筒仓的抗震能力主要取决于仓下的支承结构。 从海城、唐山等地区地震后筒仓的调查可以看出，完全采用柱支承的筒仓比筒壁支撑的筒仓的震害要严 重的多。因此，在抗震设防要求相对的较高的地区，应优先选用筒壁支承的结构形式。当然，在工艺布 置许可的情况下，实践证明采用柱子加垂直支撑的结构形式也是比较可取的，如上海外高桥电厂二期、 三期工程的灰库结构，通过柱子承受竖向荷载，通过垂直支撑系统抵抗风和地震产生的水平荷载作用， 这样即满足承载力及稳定的要求，又节约了材料，降低了筒仓的综合造价。 筒仓的基础可以根据地质条件、工艺要求采取独立或整体多种布置形式。如果是单仓情况，基础设 计时应考虑筒仓充满贮料时的地基承载力，整体沉降等；如果是群仓布置，则应考虑群仓同时充满贮料 以及个别空仓，个别满仓时的不同组合工况，除了承载力、沉降满足条件外，还应考虑不均匀沉降引起 的整体倾斜。从受力条件、经济指标考虑，电厂中筒仓基础优先考虑环形基础或独立基础，这样可以大 大减少基础内配筋率：如场地或工艺布置受到限制，群仓需要采取整体基础时，根据实际工程经验，可 以适当增加基础厚度，增大基础刚度，以此可以加强群仓在各种工况下基础的整体性。当然，整体基础 内的含钢率会大幅提高。 从以上几个方面可以看出，电厂中的筒仓在布置以及结构选型时主要应该根据工艺要求、场地条件、 施工能力、工程进度等等，再综合整体的技术经济分析后确定。