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卧式锅壳锅炉炉胆开孔强度计算

卧式锅壳锅炉炉胆开孔强度计算 2011年12月09日 来源： 分类号：TK212　文献标识码：A文章编号：1004-8774(2000)01-25-02Strength Calculation for the Opening in Furnace Flue for Horizontal Shell Boiler WANG Gai（Hangzhou Oil Boiler Factory,Hangzhou 310004,China）Abstract：By a new designed horizontal shell boiler the chimney would be directly connected to the holes in the furnace tank,This paper introduces the using of abatement factor and the correction for formula of new tandards by the strength calculation.The paper gives also an exampleKey words：Horizontal shell boiler;Radial holes in a furnace tank;Strength calculation;Correction factor▲1　前言　　燃油火管卧式锅壳锅炉炉胆后部的典型结构有干背式和湿背式两种，本厂设计的一种新型卧式锅壳锅炉采用第二回程的烟管直接从炉胆后部引出，省去了后部小烟室(结构如图1)。图1　新设计的卧式锅壳锅炉结构　　在新设计炉胆的后部圆周面上，开径向孔，构成孔排结构。但在计算炉胆壁厚时遇到困难，查阅现行锅壳锅炉受压元件强度计算标准GB/T1605-1996(以下简称新标准)，关于炉胆壁厚计算公式中，没有引入炉胆开孔排这一因素，如何解决这一困难，成为本设计强度计算的关键。2　计算分析　　新设计的炉胆是一平直炉胆，在工作状态时其承受的压力是外压力，对于外压圆筒形元件强度计算，一般应从两个方面考虑，即塑性破坏和弹性不稳定破坏。也就是按强度条件和稳定性条件出发分别考虑，以确定最后结果。　　对于受外压的薄壁圆筒，其防止塑性破坏的强度条件，通常以薄膜应力为计算基础，采用第三强度理论。由于炉胆两端不封闭，在工作条件下，沿轴向的伸长变形会受到锅壳封头的拘束作用，可承受一定程度的压缩力，轴向应力是一个不大的压缩应力，计算公式为：　　　　据第三强度理论　　得出防止塑性破坏炉胆厚度应保证　　而从防止弹性不稳定出发，有可能在炉胆壁远未发生屈服前就发生瘪塌，发生弹性失稳，也即元件发生突然的形状改变，这也应考虑。　　参照现行的强度计算新标准和原强度计算标准JB3622-84(以下简称旧标准)规定，以公式S=代入，统筹考虑元件的几何形状和工作条件等状态而进行计算。　　由于平炉胆开孔造成减弱，在抵抗塑性破坏的强度计算时，应同样和内压圆筒那样考虑到开孔减弱，因此孔排的减弱，可用孔桥减弱系数来度量。但根据新标准中5.2.1.1条，卧式平直炉胆最小需要厚度的公式中没有最小减弱系数φmin值，如要引入减弱系数，则公式(32)及公式(33)计算公式中必须进行修正。　　另据旧标准中的第4.2.1.1条，从抵抗塑性破坏出发，平炉胆最小需要壁厚按公式(20)　　　　且旧标准第4.2.1.3条规定，当平炉胆沿环向均匀布置孔排时(如立式弯水管锅壳式锅炉的平炉胆)，仍按4.2.1.1条计算Smin；但在公式(20)中等号右边第一项应除以最小减弱系数φmin。可见炉胆开孔成孔排，只要考虑引入减弱系数即可，当引入φmin时，相当于提高σb值。在新标准中，没有理由理解为平直炉胆不允许开孔，我们认为：当引入φmin时，对新标准中公式(33)B应进行修正，以B′=Bφmin代替，相当于提高了计算壁温下的屈服点σS。因此，对公式(32)修正是合理的。　　　　又从稳定性出发分析，由于第二回程烟管和炉胆电焊连接如图2，且烟管与前管板也采用电焊连接，整排管接头的存在，反而会增加炉胆的稳定性，所以当存在孔排减弱时，可不考虑它的减弱作用，即不必引入φmin，这在旧标准中第4.2.1条规定中已反映了这一原则，同样对于新标准中公式：

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