上安电厂三期工程锅炉侧煤仓间方案比较

上安电厂三期工程锅炉侧煤仓间方案比较

作为主要的发电设备，主车间是直接关系到是否满足发电要求以及是否设计经济的重要因素。长期以来,我国火力发电厂主厂房一直延续着汽轮机间与炉前(除氧)煤仓间联合布置的常规方案,主厂房结构形式维持框排架体系,导致质量、刚度分布不均匀,主要结构构件体量过大,造成结构合理性和经济性上的被动。华能上安电厂三期工程工艺布置上的变化,给火电厂主厂房结构带来优化的希望。以下对华能上安电厂三期工程主厂房结构的可行性方案进行分析和比较,从结构角度为主厂房选择一个技术、经济更有优势的方案。1主车间设计原则1.1单位机组a.主要设备有超临界参数墙式对冲燃烧锅炉、超临界参数汽轮机、水-氢-氢冷却发电机、直接空冷系统、双进双出钢球磨煤机直吹制粉系统、汽动给水泵和除氧器;b.主厂房采用国内常用的钢筋混凝土结构。1.2设计基本方案基本风压0.3kN/m2(50年)、0.32kN/m2(100年);基本雪压0.35kN/m2(50年);抗震设防烈度7度;基本地震加速度0.092g;设计反应谱特征周期0.40s;建筑场地类别为Ⅱ类,场地土为中软土;主厂房安全等级二级;主厂房重要性类别乙类。1.3工艺荷载主厂房的主要荷载是决定其结构及主要构件尺寸的重要因素,虽然由于工艺专业布置形式的不同有多种布置形式,但主要荷载有:永久荷载(梁、柱、楼板、墙体等结构自重,楼面、屋面面层自重),设备、管道活荷载(由各工艺专业提供的设备、管道荷载),楼、屋面活荷载,积灰荷载,雪荷载,风荷载,地震作用,偶然荷载(温度变化、撞击力等由工艺专业提供)。主厂房结构计算时,按照DL/T5095-1999《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》、DL5022-1993《火力发电厂土建结构设计技术规定》、GB50009-2001《建筑结构荷载规范》、GB50011-2001《建筑抗震设计规范》等规定将上述荷载进行荷载效应组合,然后以各种组合值中的最不利情况,遵照相关规程的计算、构造要求进行设计。1.4煤仓间结构体系结构计算及分析是方案比较过程中最重要的一环。按照精确、合理的原则,改变以往平面模型分析方式,主厂房(汽轮机间、煤仓间)结构计算采用中国建筑科学研究院SATWE有限元整体空间分析程序,以纵横向框、排架和各层钢筋混凝土楼面及屋面联合组成的空间结构体系进行联合空间结构计算,充分考虑构件间的协调作用,与传统的平面模型相比更接近结构的实际受力情况,使计算模型最大限度的反映结构的实际受力状态,计算出较精确的内力值。在具体计算分析各方案时均采用了上述的计算方法。2主框架布局方案的分析在同样条件下,主厂房布置可采用2种方案,其具体布置见表1。2.1主厂下框架钢结构该方案横向体系为框排架体系(见图1):汽轮机间外侧柱(A列)-汽轮机间屋架、屋盖-煤仓间框架(B-C列)。其中,汽轮机间外侧柱所受水平作用通过刚度较大的钢梁传递给煤仓间框架;汽轮机间中部三跨由于无煤仓间框架形成纯排架结构;汽轮机间内部,两层汽轮机平台自为框架,通过两侧横梁与A、B列柱铰接。主厂房外侧柱、煤仓间框架、汽轮机平台纵向均为现浇钢筋混凝土框架自抗震结构,按照DL5022-1993《火力发电厂土建结构设计技术规定》第9.4.8.1条在吊车两端设置上柱钢支撑。各层楼板采用“钢次梁+现浇钢筋混凝土”楼板的组合结构形式,荷载较大的原煤斗采用悬挂式钢结构,既减轻结构自重,又减少地震影响。经过多次分析计算,得出表2-表4的结果。2.2钢梁之间的弯接该方案将汽轮机间和煤仓间直接分为2个独立结构(见图2):汽轮机间横向为纯排架结构,煤仓间横、纵向均为纯框架结构。其中,汽轮机间两侧柱靠刚度较大的钢梁(或钢屋架)铰接连接,其内部汽轮机平台框架同样通过两侧横梁与A、B列柱铰接;A、B列和汽轮机平台纵向均为现浇钢筋混凝土框架自抗震结构,在吊车两端设置上柱钢支撑。各层楼板采用“钢次梁+现浇钢筋混凝土”楼板的组合结构形式,原煤斗采用钢结构。经过多次分析计算,得出表5-表7的结果。3方案2:第1周期更长,b.荷载分布a.抗震性能,由于工艺大,荷载分布均分散,但方案2较方案1布置规则、对称,整体均匀,故结构体系刚度分布更合理。在2种方案的多遇地震作用下弹性层间位移角相近的情况下,方案2的第1周期更长,有利于避免结构与场地共振。由于方案2将汽轮机间与煤仓间分为2个独立结构,避免了方案1中出现短柱的不利现象,无论在构造要求和抗震等方面均有利于结构。b.荷载分布,方案2将汽轮机间与煤仓间分为2个独立结构,可以避免由于工艺荷载分布不均匀造成的结构间相互影响,使荷载分布较明确、直接。c.混凝土结构自重较大,由于方案2结构本身已得到优化,与方案1相比,构建尺寸较小,因此降低了整体自重。可见,方案2在造价和3种建筑材料(简称“三材”)的用量上均体现出优势,见表8。4主厂煤仓间布置结构体系的优化综上所述,主厂房采用锅炉侧煤仓间布置方案的结构体系提高了厂房的刚度、降低施工的难度,有利于工艺管道的布置,结构上能够充分发挥其材料强度,并