某硫磺制酸装置套管式钢筋混凝土排气筒设计

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1、某硫磺制酸装置套管式钢筋混凝土排气筒设计　　摘要：依据《烟囱设计规范》GB50051-2002，简述某硫磺制酸装置套筒式钢筋混凝土外筒，钢内筒排气筒的结构计算及构造要求。关键词：套筒式排气筒；混凝土外筒；结构计算中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：近年来随着我国经济的迅猛发展，全国各地兴建了许多大中型石油化工、冶金、电力项目，在这些项目中排气筒是最常用的排放尾气的构筑物。它属于高耸构筑物，不仅高度高、承受的风荷大，而且还承受高温作用及排放的烟气的腐蚀。由于排气筒自身的特殊性，结构设计时就须根据排气筒高度、抗震

2、设防烈度、材料供应情况和当地施工条件等方面综合考虑。以下本文就结合某硫磺制酸装置套筒式排气筒的设计简述其结构计算及构造要求。一．工程概况：1）某硫磺制酸装置建设地点位于贵州某地，年平均降水量1158.1mm，最大日降水量108.8mm，常年阴雨天气。2）基本风压：0.45KN/m2，极端最高温度34.8℃，极端最低温度-8.8℃。3）地面粗糙度：B类，9场地土类型为软弱场地土，建筑场地类别III类,特征周期为0.45s。本地区抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g,设计地震分组为第一组。4)排气筒高度80米，常

3、压，烟气设计温度70oc，介质含少量的SO2,SO3气体,工艺进气口标高：▽18.000,钢内筒直径2100mm，内筒净重53.4吨。二．排气筒结构选型：由于排气筒的结构与烟囱类似，我们可以通过比较烟囱的类型来选型，依据烟囱设计规范来进行设计。我们知道烟囱通常有如下几类：1）砖烟囱：高度通常在60米以下，筒身用砖砌筑，耐热性能比普通钢筋混凝土好，但整体性和抗震性能差，在温度应力作用下易开裂，施工复杂，手工操作多，周期长。2）钢筋混凝土烟囱：高度通常在60~200米，自重较大，整体性和抗震性能好，耐久性好，后期防腐维修费

4、用少。一般用液压滑模施工，便于机械化施工。3）钢烟囱：根据高度可采用自立式、拉索式、塔架式。自重轻，施工周期短，安装要求高，但由于钢烟囱处于外露环境中，塔架及烟囱外表面易受大气腐蚀，同时内表面又收到烟气腐蚀和温度作用。钢梯均设置在筒壁外费用高，高空作业困难。9以上几种烟囱各有优缺点，通过对所建成的烟囱使用情况走访了解，混凝土及砖烟囱存在有程度不同的裂缝及腐蚀，钢烟囱后期防腐维护工作量大且操作不便，并且由于上烟囱顶部的钢梯均设置在筒壁外，给上去维修及验收检测人员上下烟囱带来极为不便。由于本建设场地常年阴雨天气，业主从安全

5、角度考虑，要求钢梯设置在筒壁内，并减少后期防腐维修。经与业主协商，最终采用钢筋混凝土外筒承重，钢内筒排烟气的套筒式排气筒。三．确定排气筒尺寸及自重：首先要与业主及施工单位确定套筒式排气筒的施工及吊装方案，外筒先施工一般采用液压滑模施工，钢内筒的吊装方案有两种：一种是从上往下进行顶升吊装的方法，另一种是从下往上顺序安装法进行吊装的方法，两种方法施工顺序及安装荷载不同。本装置采用液压顶升的施工方法。为了将钢内筒安全有序，保质保量的安装到位，设计时外筒的直径、各层平台的标高及中间内筒孔的大小、底部予留安装洞口的位置及大小、避

6、雷及信号灯的做法均须与工艺、设备、电气、仪表等专业密切配合，同时还须考虑以下几点：1）钢筋混凝土承重外筒的最小厚度不宜小于250mm；2）外筒与内筒之间各层平台的通道宽度不易小于750mm；3）考虑到顶部排烟口处冷凝易形成冷凝酸，腐蚀性较大，故将外筒低于钢内筒2米，即外筒78米。94）钢内筒应设置制晃装置。制晃装置采用刚性的，利用平台作为约束构件。制晃装置对钢内筒仅起水平弹性约束作用，不应约束钢内筒由于烟气温度作用而产生的竖向和水平方向的温度变形。5)当采用钢内筒时，外筒底部应预留吊装钢内筒的安装孔。如选择在外筒外部焊

7、接成筒的施工方案时，安装孔宽度应大于钢内筒外径0.5~1.0m,孔的高度应根据分段钢内筒长度确定，应确保每节钢内筒被拖入混凝土外筒内直立后安装就位。吊装完成后，应用砖砌体将安装孔封闭。安装孔的对应侧面应开设一个检修大门。6）除顶层为混凝土平台外，其余各层平台采用钢平台。钢内筒采用自立式。钢内筒外部可根据筒内温度设置隔热层。钢筋混凝土排气筒外筒与钢内筒刚度相比，钢内筒刚度较小，故在钢筋混凝土外筒计算时可以不考虑钢内筒刚度。因钢内筒由设备专业设计，故以下仅叙述混凝土外筒的荷载及计算。混凝土外筒根据进气孔位置及大小，沿筒身高

8、度分10节，具体尺寸及自重见下表及下图。四．排气筒平台安装检修荷载根据烟囱设计规范规定：1）顶层平台积灰和检修荷载标准值7KN/M2;2)悬挂钢内筒的承重平台及用于施工吊装平台计算时，平台荷载标准值7~11KN/M2，其它平台活荷载标准值3KN/M2。9各层平台荷重见下表。五．排气筒地震作用根据烟囱设计规范规定，6度地震区排气筒设