某矿井锅炉房设计

李永生

（山西辰诚建设工程有限公司， 山西 阳泉 045000）

0 引言

环境保护是我国的一项基本国策。十九大报告中指出，建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。近年来随着环保要求的越来越严格，锅炉房作为煤炭企业不可或缺的重要建筑物，燃煤锅炉逐渐由效率低下，燃烧值不高手烧锅炉、链条锅炉、沸腾锅炉逐步向循环硫化床锅炉、燃气锅炉等燃烧比较充分，效率高，污染物排放低的锅炉转变。本文以某矿井的燃煤循环流化床锅炉房为例简单论述锅炉房的结构选型及计算。

1 工程概况

1）工程为某矿井锅炉房，结构形式为框架结构。抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.10g，合理使用年限为50年,建筑场地类别为Ⅱ 类。结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为丙级。砌体施工质量控制等级为B级。锅炉房属丙类生产厂房，耐火等级为二级，屋面防水等级为 Ⅱ级。锅炉房总高度：20.1m , 总建筑面积：3059.1m2。

2）锅炉房主体内设两台10t/h循环流化床蒸汽锅炉。包括锅炉本体、鼓风机、引风机、一次风机、二次风机、炉前给煤机、省煤器、阀门、仪表、取样器、管道、钢制检修平台等。两台锅炉分别配备一台脉冲布袋式除尘器，单台处理风量30000m³/h，除尘效率＞99.9%。两台锅炉共用一台 20T/h双塔麻石旋流板脱硫除尘器，除尘器配带脱硫辅助设备一套，除尘效率：99%，脱硫效率：90-95%（水质PH＞9）。烟气排放满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）要求： 烟尘≤50mg/m³、SO2≤300mg/m³、NOX≤300mg/m³。按国发〔2013〕37号文件要求，循环流化床锅炉可以不安装脱硝系统设施，但锅炉烟气出口 NOX排放浓度须＜300mg/m³。

3）场地条件：①层填土层，松散-稍密，杂色，以回填粉土、粉质粘土及碎石构成，密实度差异性较大，均匀性差，承载力低； ②层为粉土层，黄褐色-浅黄色，稍密-中密，稍湿，土质较纯，承载力特征值为140KPa；③层为粉质粘土层，红色-橙红色，中密，可塑，稍湿，土质较纯，干强度中等，韧性中等，承载力特征值为220 KPa；④层为粉质粘土层，红棕色，密实，硬塑，稍湿，干强度高，韧性高，汗少量砂岩碎块及砂类土，承载力特征值为 280 KPa。

2 荷载

锅炉房地面活荷载标准值：10.0KN/m2

辅助间楼面活荷载标准值：4.0KN/m2

屋面活荷载标准值：0.5 KN/m2

基本雪压为（50年一遇）：0.35KN/m2

风荷载基本值（50年一遇）：0.4KN/m2

3 结构形式确定

本工程没有标准层，每层的平面布置均与其他层不同，且设备在不同层高也不相同，所以结构相对复杂，本工程局部地下室，地下室布置有水池水泵房。±0.000m平面布置有热交换室，检修间、值班室、化验室、上煤间、锅炉间等，锅炉本体放置于标高4.000m平面上，在该平面还不布置有控制室，在标高7.000m，10.000m只布置有上煤间，空间空旷，锅炉间部分跨度相对较大（跨度15.600m），标高14.05m通过垂直上煤机将燃煤送到水平刮板上煤机上，经由下煤漏斗将燃煤输送到锅炉本体的燃烧室中。根据工艺专业的布置，该建筑较高（锅炉部分17.05m，上煤间部分达到19.4m），中间放置锅炉的部分空旷且无梁柱的布置。经比较，该工程锅炉房主体部分采用框架结构较为合适。屋面采用拱形屋顶。

图1 锅炉房主体及设备布置剖面示意图

4 结构计算

本工程结构计算采用中国建筑科学研究院PKPM工程部开发的PKPM系列软件进行结构分析计算及结果。

1).工程信息：抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为 7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为 0.10g，建筑场地类别为Ⅱ 类, 风荷载基本值：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]，满足规范要求。

3).周期比：

结构自振周期：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%计算满足规范要求。

5).结构整体稳定验算结果：该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过抗规的整体稳定验算。

6).锅炉房基础：根据地质勘察报告，锅炉房所在位置局部回填土较深，超过基础基底设计标高，需要采用地基处理。处理办法：将回填土全部挖除至③层粉质粘土层，加深部分用3：7灰土分层夯实碾压，压实系数≥0.97，要求处理后的地基承载力特征值 fak≥200KPa。基础采用柱下独立基础，基础底面积及配筋采用PKPM软件计算结果。

5 锅炉设备基础确定及计算

两台循环流化床锅炉均放置于标高4.0m平面上，每台锅炉单台重量约为351吨，单位面积荷载比较大，达到 90KN/m2，该平面除布置两台锅炉外，没有其他大型设备，且该锅炉占据的位置仅为两跨，为防止因荷载不均，导致的房屋不均匀沉降，本设计在标高4.000m处，锅炉设备基础与房屋主体的梁板之间设置沉降缝，将两者分离，使锅炉设备基础与房屋主体不发生关系。

锅炉设备基础采用钢筋混凝土肋梁式筏板基础。该基础与锅炉房主体基础不发生关系。筏板基础的尺寸大小、厚度、配筋等根据上部锅炉本体荷载通过设置梁板柱传递到基础，经 PKPM软件计算确定。筏板基础有施工简单，整体性好的特点。

6 结语

锅炉房作为煤炭工业中不可或缺的重要建筑，他的设备选型对于厂房的结构布置有很大的影响。甚至影响着整个建筑结构的安全性、可靠性和经济合理性。随着我国环保要求的逐步提高，锅炉的污染排放将越来越小，锅炉的选型也原来越严格。相信随着我国环保事业的推进，锅炉对环境的污染将越来越小。