鍋殼鍋爐講義講解

1、GB/T16508.3 鍋殼鍋爐第 3 部分：設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算目前我們需要掌握的主要內(nèi)容：5.5 許用應(yīng)力（ 56頁(yè)）5.6 計(jì)算溫度（ 57頁(yè)）5.7 工作壓力和計(jì)算壓力（ 58頁(yè)）6.3 鍋殼和集箱筒體（ 59頁(yè)）6.6 減弱系數(shù)及焊接接頭系數(shù)（ 60頁(yè)）6.7 附加厚度（ 65頁(yè)）6.8 厚度限制（ 66頁(yè)）7.3 圓筒形爐膽（ 69頁(yè)）8.3 橢球形和半球形元件（ 79頁(yè)）85 頁(yè)）8.5.2拱形管板（ 83頁(yè)）9.3 有拉撐的平板和煙管管束區(qū)以外的平板（9.4 煙管管束區(qū)以內(nèi)的平板（ 88頁(yè)）10.4拉撐件所支撐的面積（ 93 頁(yè)）10.5直拉桿和拉撐管（ 94 頁(yè)）10.6斜拉桿（

2、96 頁(yè)）13.3 筒體上孔的補(bǔ)強(qiáng)（ 103 頁(yè)）1、鍋殼式鍋殼的主要結(jié)構(gòu)型式鍋殼式鍋爐最早的名稱是火管鍋爐。 與水管鍋爐結(jié)構(gòu)上的不同之 處在于煙氣在受熱面管子內(nèi)部流動(dòng)， 工質(zhì)在受熱面管子外部流動(dòng)， 而 水管鍋爐正與之相反。 鍋殼鍋爐除了具有與水管鍋爐相同的元件如集 箱、封頭，類似的元件如鍋殼筒體，還有一些自己獨(dú)有的元件，如煙 管、爐膽、管板、拉撐件等。鍋殼筒體、集箱、封頭、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 基本與水管鍋爐相同，有些表述方式、有的符號(hào)、有的計(jì)算方法有所 不同，爐膽、管板、拉撐的計(jì)算是水管鍋爐沒(méi)有的內(nèi)容。為了更好的理解標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容， 需要對(duì)鍋殼鍋爐的結(jié)構(gòu)有一定的了 解。1.1 水火管鍋爐水火管鍋爐是我

3、國(guó)獨(dú)有的一種爐型，源自 50 年代上海工業(yè)鍋爐 廠。之所以叫水火管鍋爐是因?yàn)榧嬗辛怂芎突鸸軆煞N鍋爐的結(jié)構(gòu)。 水管部分是指爐膛中的水冷壁管， 火管部分是指鍋殼中的煙管。 鍋爐 本體由水冷壁管、 筒殼、集箱、管板、煙管、 下降管組成。 煙氣行程： 燃料燃燒形成的火焰、 煙氣在爐膛與水冷壁、 鍋殼底部組成的輻射受 熱面進(jìn)行換熱后，由前向后流動(dòng)，在后部轉(zhuǎn)向進(jìn)入兩側(cè)翼型煙道，由 后向前沖刷翼型煙道中的第一對(duì)流受熱面， 在前部轉(zhuǎn)向進(jìn)入由煙管組 成的第二對(duì)流受熱面， 然后流出鍋爐本體。 這種煙氣流動(dòng)方式叫做煙 氣三回程。水循環(huán)系統(tǒng)：鍋殼、下降管、集箱、水冷壁管組成循環(huán)回 路。水在水冷壁管中被加熱，一部分水

4、變?yōu)檎羝?，管?nèi)工質(zhì)形成汽水 混合物，下降管不受熱，管中工質(zhì)是水，汽水混合物重度小于水的重 度，因此下降管中的水向下流動(dòng)， 水冷壁管中的汽水混合物向上流動(dòng)， 形成了自然循環(huán)。 此外，由于鍋殼底部受熱以及鍋殼中布置了大量的 煙管，鍋殼中的水被加熱蒸發(fā)，在鍋殼中也形成了冷水下降，熱水和 蒸汽上升的自然循環(huán)， 只不過(guò)這個(gè)循環(huán)過(guò)程是在鍋殼這個(gè)大水容積中 進(jìn)行的。水火管鍋爐最早用于小容量產(chǎn)品， 進(jìn)些年來(lái)發(fā)展到較大容量。 該 爐型曾是我公司主導(dǎo)產(chǎn)品， 90 年代之前幾乎是唯一的爐型。目前仍 是我公司主要爐型之一， 是 20t/h以下產(chǎn)品的首選， 在 40t/h 熱水爐也 曾生產(chǎn)過(guò)該產(chǎn)品。1.2 臥式內(nèi)燃鍋爐

5、臥式內(nèi)燃鍋爐用于燃油、 燃?xì)忮仩t。鍋爐本體由爐膽 （錐形爐膽、 波形爐膽）、鍋殼、管板、回燃室（管板、筒體） 、煙管、拉撐（直拉 桿、斜拉桿）組成。煙氣行程：燃燒機(jī)將油或氣點(diǎn)燃并形成火焰噴入 爐膽，火焰、煙氣與爐膽組成的輻射受熱面進(jìn)行換熱后，由前向后流 動(dòng)，在回燃室轉(zhuǎn)向，由后向前沖刷第一對(duì)流管束煙管，在前部轉(zhuǎn)向， 由前向后沖刷第二對(duì)流管束煙管， 然后流出鍋爐本體。 煙氣流動(dòng)同樣 是三回程方式。水循環(huán)：在鍋殼這個(gè)大水容積中形成了冷水下降，熱 水和蒸汽上升的自然循環(huán)。上述的爐型是三回程濕背式臥式內(nèi)燃鍋爐。 所謂濕背式， 是指回 燃室處于鍋殼中，回燃室后管板（后背）與鍋殼后管板之間存在水夾 層，回燃

6、室后管板（后背）被水冷卻，稱之為濕背式。與之相對(duì)應(yīng)的 是干背式， 如果回燃室不處于鍋殼中， 回燃室后背一般是用耐火材料砌筑的，沒(méi)有水冷卻則成為干背。下圖為三回程干背式鍋爐示意圖干背式鍋爐回燃室后背用耐火磚砌筑， 在高溫?zé)煔鉀_刷下， 很容 易損壞，不得不經(jīng)常停爐修理，因此只用于較小容量的產(chǎn)品。我公司 生產(chǎn)的臥式內(nèi)燃鍋爐目前全部采用三回程濕背式結(jié)構(gòu)。2、鍋殼和集箱筒體計(jì)算厚度與水管鍋爐鍋筒和集箱筒體厚度計(jì)算公式相同鍋殼筒體計(jì)算厚度 c ：PDi2 min P集箱筒體計(jì)算厚度 c ：cPD0c 2 min P minc ：計(jì)算厚度P ：計(jì)算壓力Di ：筒體內(nèi)徑D0：筒體外徑min ：最小減弱系數(shù)：許

7、用應(yīng)力2.1 計(jì)算壓力P P0 PaP ：計(jì)算壓力P0 ：工作壓力Pa ：設(shè)計(jì)附加壓力2.2 工作壓力P0 Pr Pf PhP0 ：工作壓力Pr ：額定壓力Pf ：工質(zhì)流動(dòng)阻力，取最大流量時(shí)鍋殼或集箱至鍋爐出口之間 的壓力降Ph ：元件所受液柱靜壓力，不大于 0.03 Pr Pa Pf 時(shí)，取 Ph 等于零。2.3 設(shè)計(jì)附加壓力標(biāo)準(zhǔn)第 4 條“符號(hào)和單位”中，給出“ Pa 設(shè)計(jì)附加壓力（安 全閥整定壓力）”，標(biāo)準(zhǔn)的第 1 號(hào)勘誤表改為 Pa 設(shè)計(jì)附加壓力（考 慮安全閥整定壓力） ”。除此之外標(biāo)準(zhǔn)中再未給出 Pa 的確定方法，經(jīng) 向標(biāo)準(zhǔn)編寫人咨詢， Pa 取為安全閥較低整定壓力與額定壓力之差，與

8、 GB/T16507.4 的規(guī)定不一致。2.4 最小減弱系數(shù)min 取縱向焊接接頭系數(shù)、 縱向孔橋減弱系數(shù) 、兩倍橫向孔橋減 弱系數(shù) 2 （當(dāng) 2 1 時(shí)，取 2 1.00）及斜向孔橋當(dāng)量減弱系數(shù) d（當(dāng) d 1 時(shí)，取 d =1.00）中的最小值。這些規(guī)定與 GB/T16507.4 無(wú)本質(zhì) 上的區(qū)別，在 GB/T16507.4 中，橫向孔橋減弱系數(shù)已經(jīng)包括了 2倍， 斜向孔橋減弱系數(shù)就是本標(biāo)準(zhǔn)的斜向孔橋當(dāng)量減弱系數(shù)。2.5 縱向焊接接頭系數(shù)w根據(jù)焊縫形式及無(wú)損檢測(cè)比例，按 GB/T16508.1中的 6.4.7選 取。該條與 GB/T16507.4表 5略有區(qū)別，比 GB/T16507.4表

9、 5敘述的 更明確具體，此外有 1 個(gè)系數(shù)值不同。2.6 孔橋減弱系數(shù)2.6.1 可不考慮孔間影響的相鄰兩孔的最小節(jié)距 在什么情況下需要計(jì)算孔橋減弱系數(shù)，本標(biāo)準(zhǔn)也有與 GB/T16507.4 相同的規(guī)定，相鄰兩孔的節(jié)距小于可不考慮孔間影響的 相鄰兩孔的最小節(jié)距，且兩孔直徑均不大于未補(bǔ)強(qiáng)孔最大允許直徑 時(shí)，應(yīng)計(jì)算孔橋減弱系數(shù)。可不考慮孔間影響的相鄰兩孔的最小節(jié)距 s0，就是 GB/T16507.4 中的臨界節(jié)距 sc 。s0 dm 2 Diddd m：相鄰兩孔直徑的平均值， dm d1 d2：名義厚度2.6.2 未補(bǔ)強(qiáng)孔最大允許直徑未補(bǔ)強(qiáng)孔最大允許直徑 d ，按圖 50查取。與 GB/T1650

10、7.4 有所 不同， GB/T16507.4 給出兩種方法，計(jì)算和按圖查取，我們一般用計(jì) 算確定。本標(biāo)準(zhǔn)只按圖 50 確定。在查圖前需計(jì)算筒體的實(shí)際減弱系 數(shù) s， s就是 GB/T16507.4 中的筒體結(jié)構(gòu)特性系數(shù) k ，計(jì)算公式是相 同的。對(duì)于鍋殼筒體：PDis 2 P e對(duì)于集箱筒體：P D0 2 es 2 P ee ：有效厚度當(dāng) s0.4 時(shí)，需要補(bǔ)強(qiáng)的孔已得到自身補(bǔ)強(qiáng)，無(wú)需另行補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng) s 0.4時(shí)，未補(bǔ)強(qiáng)孔的直徑 d 不應(yīng)大于按圖 50 確定的未補(bǔ)強(qiáng) 孔的最大允許直徑 d ，且最大為 200mm。如為橢圓孔， d 取筒體縱 截面上的尺寸。當(dāng)未補(bǔ)強(qiáng)孔的直徑 d大于按圖 50 確定的

11、未補(bǔ)強(qiáng)孔的 最大允許直徑 d 時(shí)，應(yīng)采取規(guī)定的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)予以補(bǔ)強(qiáng)。這些規(guī)定與 GB/T16507.4 基本相同，只是 GB/T16507.4 無(wú)“如為橢圓孔， d 取筒 體縱截面上的尺寸”的規(guī)定， GB/T16507.4 取的是長(zhǎng)軸尺寸。2.6.3 縱向孔橋減弱系數(shù)s dmss：縱向相鄰兩孔的節(jié)距2.6.4 橫向孔橋減弱系數(shù)sds ：橫向相鄰兩孔的節(jié)距，取筒體平均直徑圓周上的弧長(zhǎng)2.6.5 斜向孔橋當(dāng)量減弱系數(shù)K1bnas dmK ：斜向孔橋換算系數(shù)10.751 n2 2b：斜向孔橋兩孔間在筒體軸線方向上的距離a：斜向孔橋兩孔間在筒體平均直徑圓周上的弧長(zhǎng)：斜向孔橋減弱系數(shù)s ：斜向相鄰兩孔的節(jié)距

12、，取筒體平均直徑圓周上的弧長(zhǎng)。對(duì)于凹座開(kāi)孔、非徑向開(kāi)孔，公式中的 dm 以當(dāng)量直徑 de代入， 其計(jì)算方法與 GB/T16507.4 相同，此處不再詳述。2.7 許用應(yīng)力JJ ： 為 GB/T16508.2 表 2常用鋼板的許用應(yīng)力和表 4常用 鋼管的許用應(yīng)力相應(yīng)材料的選取值。這兩個(gè)表與 GB/T16507.2表 2 和表 4 不完全相同，尤其是表 4，由于水管鍋爐覆蓋的產(chǎn)品更多，選 用的材料更廣， GB/T16507.2表 4鋼管品種更多。：修正系數(shù)，按表 3 選取。對(duì)鍋殼和集箱筒體來(lái)說(shuō)，表 3 與 GB/T16507.4的表 1是相同的。確定 J時(shí)，需首先確定計(jì)算溫度 tc，按表 4選取，

13、表中 t mave為介 質(zhì)額定平均溫度。表 4 與 GB/T16507.4對(duì)應(yīng)的表 2、表 3、表 4 有所 不同。上述的 J 、 、 tc查取步驟、方法與水管鍋爐相同。3、鍋殼和集箱筒體厚度附加量C C1 C2 C3C1 ：腐蝕裕量，一般取 C1 =0.5， 20mm時(shí)，取 C1=0C2 ：制造減薄量，鍋殼筒體：冷卷冷校時(shí)， C2 =0；冷卷熱校時(shí)，C2 =1mm；熱卷熱校時(shí)， C2 =2mm。鋼管制成的直集箱筒體： C2=0 C3：鋼材厚度負(fù)偏差，鍋殼筒體：取鋼板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度負(fù)偏差。按 GB/T709 熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差 ，規(guī) 定為 0.3 mm。鋼管制成的直集箱

14、筒體： C3 m ，m： 鋼管厚度負(fù)3 100 偏差的百分比值， %，可查 GB3087低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)。 從我公司進(jìn)料情況看，一般外徑2.5MPa時(shí)，不絕熱集箱最大允許厚度 30mm，與 GB/T16507.4 表 17 有所不同，表 17 按溫度分成 2 檔，本標(biāo)準(zhǔn)只有 1 個(gè)規(guī)定值。Pr 2.5MPa 時(shí)，不絕熱集箱最大允許厚度按表6 查取，與GB/T16507.4表 18相同。5、臥式平直爐膽厚度計(jì)算爐膽是臥式內(nèi)燃鍋爐主要受壓元件， 鍋爐燃燒和輻射換熱過(guò)程在 爐膽完成。爐膽有平直、錐形、波形 3 種。平直爐膽形狀簡(jiǎn)單，易于 制造，但爐膽承受高溫，有較大的熱膨脹量，而平直爐膽柔性

15、較差， 不能吸收較大的熱變形，因此對(duì)其長(zhǎng)度有限制，應(yīng)用范圍很小。波形 爐膽在軸向能吸收較大熱變形， 而且徑向剛性也比平直爐膽大， 因此 應(yīng)用較廣。 錐形爐膽實(shí)質(zhì)上與平直爐膽沒(méi)有區(qū)別， 因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的需 要而采用。（爐膽與管板連接處收縮， 為的是管板上布置煙管的需要） 與鍋筒、鍋殼等圓筒形元件不同，爐膽承受的是外壓，而不是內(nèi)壓。 因此平直爐膽的計(jì)算除了強(qiáng)度外還有穩(wěn)定， 用強(qiáng)度和穩(wěn)定公式同時(shí)計(jì) 算。取以下 2 式計(jì)算的 s和 中的較大值。強(qiáng)度公式：sB21 1 0.12DDmmu0.3LB1PDmn12ReLt1 Dm15L穩(wěn)定公式：10 Dm 0.6PLn21.73Et0.41s ：設(shè)計(jì)厚度Dm

16、：爐膽平均直徑u：爐膽圓度百分率200D0m a x D0m i nD0m a x D0m i n般取 u 1.2D0 ：爐膽外徑L ：爐膽計(jì)算長(zhǎng)度，有如下規(guī)定：（1）爐膽與平管板或凸形封頭連接處，若是扳邊對(duì)接焊時(shí)，以 扳邊起點(diǎn)作為 L 的計(jì)算支點(diǎn)即 L 的起算點(diǎn)。；若是坡口型角焊時(shí)， 以角 焊根部作為計(jì)算支點(diǎn)。（2） L不應(yīng)大于 2000，如爐膽兩端均為扳邊連接， L可放大至 3000。n1 ：爐膽強(qiáng)度安全系數(shù)，按表 8 選取。11Rt eL ：計(jì)算溫度時(shí)的屈服強(qiáng)度，按 GB/T16508.2 附錄 B 表 B.1n2 ：爐膽穩(wěn)定安全系數(shù)，按表 8。E t ：材料的彈性模量，按表 9。6、錐

17、形爐膽厚度計(jì)算錐形爐膽實(shí)質(zhì)上與平直爐膽沒(méi)有區(qū)別， 因此厚度計(jì)算方法與平直 爐膽完全相同。見(jiàn)圖 13，圖 13 畫的是立式鍋爐，標(biāo)準(zhǔn)用此圖表示錐 形爐膽。從圖中可以看出，爐膽大端連接下腳圈，小端連接爐膽頂。 厚度計(jì)算公式采用平直爐膽公式， Di 按以下計(jì)算：Di DiDi2Di ：小端內(nèi)徑Di ：大端內(nèi)徑7、波形爐膽厚度計(jì)算波形爐膽在軸向能吸收較大熱變形， 而且徑向剛性也比平直爐膽 大，故其穩(wěn)定性比平直爐膽大，在一定的波紋高度條件下，采用只考 慮強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。PD02我公司臥式內(nèi)燃鍋爐采用波形與錐形組合爐膽， 波形部分的設(shè)計(jì) 厚度按上式計(jì)算， 錐形部分的厚度按平直爐膽厚度公式計(jì)算， 其計(jì)算

18、 長(zhǎng)度 L 取最邊緣一節(jié)波紋的中心線至計(jì)算支點(diǎn)之間的距離。 （圖 16） 同時(shí)，由于與錐形爐膽相鄰一節(jié)的波紋受載荷較大， 故要求最邊緣一 節(jié)波紋的慣性矩 I 1滿足下式：12I1 IPL2D3m1.33 106常用波紋如圖 14 所示，其慣性矩 I1可查表 10I ：所需要的慣性矩L2 ：見(jiàn)圖 16，L2Ls2s：波紋節(jié)距Dm：波形爐膽平直部分的平均直徑8、爐膽結(jié)構(gòu)要求爐膽除了要求名義厚度不小于設(shè)計(jì)厚度， 波形與平直組合爐膽最 邊緣一節(jié)波紋慣性矩不小于需要慣性矩外，結(jié)構(gòu)上還有一些限制要 求，例如：平直爐膽計(jì)算長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò) 2000，如果兩端均為扳邊連接，則 計(jì)算長(zhǎng)度可放大至 3000。超過(guò)上述

19、規(guī)定時(shí)，應(yīng)采用膨脹環(huán)或波形爐 膽來(lái)提高柔性，此時(shí)，波紋部分的長(zhǎng)度應(yīng)不小于爐膽全長(zhǎng)的1/3。爐膽名義厚度不應(yīng)小于 8，且不應(yīng)大于 22。其它要求可見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn) 7.3.5 條。例題：校核我公司生產(chǎn)的 WNS10.7Y(Q) 爐膽強(qiáng)度。一、波形爐膽計(jì)算：Pr =0.7Pf 0Ph 0P0 0.7+0+0=0.7安 全 閥 較 低 整 定 壓 力 ， 按 GB/T16508.5 表 3 ，13P0 +0.03=0.7+0.03=0.73Pa 0.73 Pr =0.73-0.7=0.03P P0 Pa 0.7 0.03 0.730.83 查表，飽和溫度為工作壓力下的飽和溫度，按絕對(duì)壓力 171.90查表 4

20、，取 tmave 171.90tc tmave 90 171.90+90=261.90按 波 形 爐 膽 圖 ， 爐 膽 材 料 Q345R10 ， 按 tc 261.90 查GB/T16508.2 表 2， J 163.67查表 3， 0.6J 0.6 163.67=98.20按波形爐膽圖， D0 620PD01=0.73 6202 98.20+1=3.30二、波紋與錐形組合爐膽計(jì)算1、錐形爐膽厚度計(jì)算按錐形爐膽圖， 10Di =550 Di =600Di Di Di2550 600= 5752DmDi575 10 585查表 8， n1=2.5按錐形爐膽圖，材料 Q345R 10 ，按tc

21、 261.90查 GB/T16508.2附錄 B 表 B.1， RteL =245.24確定 L 附圖14爐膽與鍋殼前管板連接處PDmn12ReLt 1 1D5mL0.73 585 2.52 245.24 158515 6452.05B1 1 0.12Dmu2.051=11 0.12 585 1.22Dm2585B1m2.0510.3L0.3 645取 u 1.2s=4.46查表 8， n2 =3.0按tc 261.90查表 9（GB/T16508.2附錄 B 表 B.11）E t 186.81103 Dm 0.6m0.41P.7L3nE2t1=5850.60.40.73 645 3.0 0.

22、4 1 6.211.73 186.81 103取 s =4.46 和6.21中較大者， s =6.21152、慣性矩計(jì)算按波紋爐膽圖， s 150 W 41 Dm 610L s 645 150L2397.5L2 s = 645 2 150按 s 150 W 41 查表 10，I 1 =37.61044.9510433 PL2D3m =0.73 397.5 6103 1.33 1061.33 106三、結(jié)論：波紋爐膽 10 s 2.05，且 8；錐形爐膽10 s 6.21，且 8；最邊緣一節(jié)波紋I1=37.6104 I =4.95104滿足要求9、平管板厚度計(jì)算平管板在介質(zhì)壓力作用下將要彎曲，

23、產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。 為防止產(chǎn)生 明顯彎曲和過(guò)大的彎曲應(yīng)力， 平管板均用拉撐件予以加固， 拉撐件有 角撐板、拉桿等，煙管也起拉撐作用。如上圖所示，管板上部有拉撐件（角撐板） ，中部有煙管。管板 在介質(zhì)壓力作用下將產(chǎn)生彎曲變形， 斜線所示為向外彎曲變形較大區(qū) 域。其變形特點(diǎn)是具有幾個(gè)不變形點(diǎn)（支撐點(diǎn)） ，斜線區(qū)域中心凸起16相對(duì)最高上圖 a 表示的是管板一區(qū)域的變形狀況，斜線所示為凸起部分， de為通過(guò)拉撐件中心和虛線（支點(diǎn)線）三點(diǎn)畫出的假想圓（當(dāng)量圓） 直徑。上圖 b 同樣表示的是管板一區(qū)域的變形狀況， 斜線所示為凸起 部分， de為通過(guò)拉撐件中心和虛線（支點(diǎn)線）兩點(diǎn)畫出的假想圓（當(dāng) 量圓）直徑。可

24、以看出，假想圓（當(dāng)量圓）能近似表征管板變形的特 點(diǎn)。水火管鍋爐在 90 年代之前采用平管板， 90 年代之后，水火管鍋 爐采用橢球形管板、拱形管板取代了平管板。橢球形管板見(jiàn)圖 27，就是開(kāi)有成排煙管管孔的橢球形封頭，其 計(jì)算與橢球形封頭相同。 管束區(qū)域開(kāi)有成排管孔， 但其受力情況與鍋 殼、鍋筒上開(kāi)有成排管孔不同，由于管束區(qū)域被煙管拉撐著，節(jié)距越 小拉撐作用越大；而鍋殼、 鍋筒上的成排管孔使承載面積減小，節(jié)距 越小孔橋處的應(yīng)力越大。因此管束區(qū)的強(qiáng)度裕度較大而無(wú)需進(jìn)行計(jì) 算。這種管板由于存在非徑向開(kāi)孔問(wèn)題已經(jīng)很少采用了。目前水火管鍋爐都采用拱形管板，見(jiàn)圖 28，拱形管板由管板區(qū) 和拱形區(qū)兩部分組成

25、，管板區(qū)是平板形，拱形區(qū)是橢球形。管板區(qū)按 平管板計(jì)算方法，拱形區(qū)按橢球形封頭計(jì)算方法。17臥式內(nèi)燃鍋爐采用平管板。 平管板計(jì)算包括煙管管束區(qū)以外和煙 管管束區(qū)以內(nèi)兩部分管板的計(jì)算9.1 煙管管束區(qū)以外的管板厚度計(jì)算計(jì)算公式： Kde1P ：取相連元件的計(jì)算壓力：計(jì)算方法同前de ：當(dāng)量圓直徑，當(dāng)量圓是通過(guò)支撐點(diǎn)畫出的假想圓K ：系數(shù)，通過(guò) 3 個(gè)支撐點(diǎn)畫當(dāng)量圓時(shí)， K 值按表 14 確定；通 過(guò) 4 個(gè)或 4 個(gè)以上支撐點(diǎn)畫當(dāng)量圓時(shí)， K 值降低 10%；通過(guò) 2 個(gè)支撐 點(diǎn)畫當(dāng)量圓時(shí)， K 值增加 10%；支撐點(diǎn)型式不同時(shí)， K 取各支撐點(diǎn)相 應(yīng)值的算數(shù)平均值。9.1.1 支撐點(diǎn)的確定可以

26、作為支撐點(diǎn)的有： 拉撐桿或拉撐管中心； 管束區(qū)邊緣煙管中 心；角撐板的中線；支點(diǎn)線上的各點(diǎn)。9.1.2 支點(diǎn)線的確定見(jiàn)圖 29，圖 29a 表示的是平管板與鍋殼筒體或爐膽筒體扳邊對(duì) 接焊時(shí)，支點(diǎn)線的確定。 圖 29b 表示的是平管板與鍋殼筒體或爐膽筒 體角焊連接時(shí)，支點(diǎn)線的確定。9.1.3 當(dāng)量圓的畫法見(jiàn)圖 31，通過(guò) 3 個(gè)支撐點(diǎn)畫圓時(shí)，支撐點(diǎn)不應(yīng)都位于同一半圓 周上；通過(guò) 2 個(gè)支撐點(diǎn)畫圓時(shí)，支撐點(diǎn)應(yīng)位于當(dāng)量圓直徑的兩端。189.2 煙管管束區(qū)以內(nèi)的管板厚度計(jì)算9.2.1 計(jì)算公式： KdeP 、 ：與煙管管束區(qū)以外的管板厚度計(jì)算相同K =0.47de ：煙管最大節(jié)距9.2.2 結(jié)構(gòu)要求（

27、 1）管板名義厚度不應(yīng)小于 8mm；如管板內(nèi)徑大于 1000mm， 管板名義厚度不應(yīng)小于 10mm。（ 2）扳邊管板的扳邊內(nèi)半徑不應(yīng)小于 2 倍板厚，且至少應(yīng)為 38mm；扳邊回燃室的扳邊內(nèi)半徑不應(yīng)小于板厚，且至少應(yīng)為 25mm。（ 3）管孔相鄰焊縫邊緣距離不小于 6 mm。（ 4）管孔焊縫邊緣至扳邊起點(diǎn)的距離不小于 6 mm。（ 5）與 600以上煙氣接觸的管板，煙管與管孔應(yīng)采取消除間 隙的措施，管端超出焊縫的長(zhǎng)度不應(yīng)大于 1.5 mm。這條要求是為了消除鍋殼式鍋爐安全運(yùn)行的隱患。 鍋殼式鍋爐在 運(yùn)行中出現(xiàn)較多的問(wèn)題是管板裂紋， 這個(gè)問(wèn)題一度使鍋殼式鍋爐的使 用受到了限制。 產(chǎn)生管板裂紋的主

28、要原因是在高溫?zé)煔庾饔孟拢?煙管 與管孔的間隙中的水， 周而復(fù)始地進(jìn)行著受熱汽化汽化后逸出低 溫水進(jìn)入受熱汽化汽化后逸出這樣一個(gè)過(guò)程， 在這個(gè)過(guò)程中， 管 孔處不斷地被加熱冷卻加熱冷卻， 在熱應(yīng)力的作用下， 產(chǎn)生低 周疲勞，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋。此外如果管端超出焊縫的長(zhǎng)度過(guò)大，管端不19 能被冷卻，長(zhǎng)期在高溫?zé)煔庾饔孟鹿芏水a(chǎn)生裂紋， 并由此發(fā)展到管板， 管板也產(chǎn)生裂紋。采取消除間隙的措施， 一般是在焊接煙管前進(jìn)行預(yù)脹， 通過(guò)預(yù)脹 使管端膨脹貼緊管孔，消除間隙?？刂乒芏顺龊缚p長(zhǎng)度，一般是在 焊完煙管后，采用機(jī)械切削的方式，切去多余的長(zhǎng)度，該工序稱之為 平頭。例題：校核我公司生產(chǎn)的 WNS151.25Q

29、 鍋爐前管板強(qiáng)度。Pr =1.25Pf 0Ph 0P0 1.25+0+0=1.25安全閥較低整定壓力，按 GB/T16508.5 表 3，1.04P0 =1.041.25=1.3Pa 1.3 Pr =1.3-1.25=0.05P P0 Pa 1.25 0.05 1.3計(jì)算壓力下的飽和溫度， 按絕對(duì)壓力 1.4 查表，飽和溫度為 195.04查表 4，取 tmave 195.04tc tmave 50 195.04+50=245.04按 前 管 板 圖 ， 管 板 材 料 Q245R18 ， 按 tc 245.04 查GB/T16508.2 表 2， J 112.29查表 3， 0.85J 0.

30、85 112.29=95.4520確定管板與筒殼扳邊連接支點(diǎn)線，見(jiàn)下圖：煙管管束區(qū)以外的管板厚度計(jì)算： （見(jiàn)計(jì)算附圖）de =287.60.43 0.43 0.45 0.4540.9 0.40Kde 0.40 287.6 115.04de =275.30.35 0.45 0.4330.41Kd e 0.41 275.3 112.87de =342.80.35 0.45 0.4330.41Kde 0.41 342.8 140.55de =341.80.43 0.43 0.40K30.42Kde 0.42 341.8 143.56取 Kd e中較大者計(jì)算 Kde =143.56 Kde1=143.

31、561=17.7521煙管管束區(qū)以內(nèi)的管板厚度計(jì)算：de 89K 0.471= 0.47 891.395.451 5.8818 17.75 滿足強(qiáng)度要求10、拉撐件本部分的內(nèi)容包括拉撐件（直拉桿、斜拉桿、拉撐管）結(jié)構(gòu)要求拉撐件結(jié)構(gòu)及與管板、鍋殼連接結(jié)構(gòu)） ，拉撐件強(qiáng)度計(jì)算。10.1 呼吸空位 鍋殼鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將主要受熱面爐膽、煙管置于鍋殼以 內(nèi)，鍋殼的端部采用管板將鍋殼、爐膽、煙管連接在一起。鍋爐運(yùn)行 時(shí)，爐膽的壁溫高于鍋殼，若無(wú)管板約束時(shí)，二者軸向熱膨脹量相差 較大。以 WNS151.25 Q 鍋爐為例，額定工況時(shí)，在自由膨脹狀 態(tài)下，鍋殼膨脹量約為 11mm，爐膽膨脹量約為 17 mm

32、。由于管板連 接的約束使?fàn)t膽不能得到充分伸長(zhǎng)而產(chǎn)生壓縮熱應(yīng)力， 與此同時(shí)鍋殼 被拉伸長(zhǎng)而產(chǎn)生拉伸熱應(yīng)力，管板必然因彎曲變形而產(chǎn)生彎曲熱應(yīng) 力，熱應(yīng)力最大點(diǎn)為下圖所示連接點(diǎn) B、 A。降低上述熱應(yīng)力的有效 措施是將平管板上溫度不同的相鄰元件之間的最小距離呼吸空位 加大，下圖中的 l 即為呼吸空位， l越大則熱應(yīng)力越小。22標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種元件之間的呼吸空位做出了規(guī)定，可見(jiàn) 10.3 條及圖 36。10.2 拉撐件所支撐的面積 拉撐件所承擔(dān)的力是介質(zhì)壓力作用于管板上并傳遞給它的， 所以 拉撐件應(yīng)盡量均勻布置， 使每個(gè)拉撐件承擔(dān)的作用力大致相同。 拉撐 件所分擔(dān)的支撐面積應(yīng)該是距離各支撐點(diǎn)等距離線中位線所

33、包圍 的面積。如下圖所示，角撐板與支點(diǎn)線之間的中位線為abcde 曲線，因?yàn)檫@條線上各點(diǎn)距角撐板與距支點(diǎn)線是相同的： a1 a1 ，b2 b2 ， c3 c3，d3 d3 ，e3 e3 ，為了簡(jiǎn)化，可用 ae直線代替 abcde曲線， 二者偏差不大。 基于以上簡(jiǎn)化， 中位線可以近似地取為 3 個(gè)相鄰支撐 點(diǎn)切圓中心和 2 個(gè)相鄰支撐點(diǎn)切圓中心之間的最近連線。 因此拉撐件 所分擔(dān)的支撐面積就是 3 個(gè)相鄰支撐點(diǎn)切圓中心和 2 個(gè)相鄰支撐點(diǎn)切 圓中心之間的最近連線所包圍的面積。對(duì)于直拉桿、 拉撐管、 煙管應(yīng)將上述所畫面積減去這些元件所占 面積作為支撐面積，對(duì)于斜拉桿、角撐板則不減去它們所占的面積。

34、2310.3直拉桿和拉撐管10.3.1 直拉桿和拉撐管的最小需要截面積F PAFminFmin ：直拉桿和拉撐管的最小需要截面積p ：計(jì)算壓力，取相連元件的計(jì)算壓力A ：直拉桿和拉撐管所支撐的面積 ：許用應(yīng)力，確定方法同前。計(jì)算溫度按表 4 選取，直拉桿 按不受熱考慮。10.3.2 直拉桿與平管板的連接結(jié)構(gòu) 直拉桿與平管板的連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 38、39，常用結(jié)構(gòu)是圖 39。該 結(jié)構(gòu)可用于煙溫大于 600的部位，用于煙溫不大于于 600的部位 時(shí)，拉桿端頭超出焊縫的長(zhǎng)度可放大至 5mm。直拉桿與平管板的連接采用圖 39c 結(jié)構(gòu)時(shí)，焊腳尺寸 Kw 應(yīng)滿足24下式要求：minKwdd ：直拉桿直徑直拉桿

35、直徑不宜小于 25mm。長(zhǎng)度大于 4000 mm 的直拉桿中間應(yīng) 加支撐，以防止產(chǎn)生過(guò)大的撓度。10.3.2 拉撐管與平管板的連接結(jié)構(gòu)拉撐管與平管板的連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 40。用于煙溫大于 600的部位時(shí)，管端超出焊縫的長(zhǎng)度不應(yīng)大于1.5mm，用于煙溫不大于 600的部位時(shí)，管端超出焊縫的長(zhǎng)度可放 大至 5mm。上述規(guī)定也適用于煙管。10.4 斜拉桿10.4.1 斜拉桿的最小需要截面積F PAFminsinFmin ：斜拉桿的最小需要截面積p ：計(jì)算壓力，取相連元件的計(jì)算壓力A：斜拉桿所支撐的面積：許用應(yīng)力，確定方法同前。計(jì)算溫度按表 4 不受熱選取。：斜拉桿與平管板的夾角10.4.2 斜拉桿與平管板、鍋殼筒體的連接結(jié)構(gòu)斜拉桿與平管板、鍋殼筒體的連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖41。與管板的焊接按圖 39（標(biāo)準(zhǔn) 10.6.4 條是按圖 38），該結(jié)構(gòu)可用于煙溫大于 600的25部位，用于煙溫不大于于 600的部位時(shí)，拉桿端頭超出焊縫的長(zhǎng)度 可放大至 5mm。斜拉桿與鍋殼筒體連接部位的煙溫應(yīng)不大于 600。 斜拉桿與管板連接處應(yīng)開(kāi) 5警報(bào)