探讨某火力发电厂2X300MW机组主厂房结构布置

黄老师

引言 随着国内电力建设的飞速发展及建筑技术的不断进步，我国的电厂建筑设计水平，在实践过程中有了飞跃的发展，从发展的角度来讲，现在已对电厂建筑、设计提出了更高的要求。火力发电厂作为电力系统中的重要工程,而在我国火力发电厂主厂房中汽机房、除氧煤仓间的主要结构形式就是用钢筋混凝土框排架结构,对于该类结构形式进行空间地震反应分析是非常必要的。
1.火力发电厂的布置方式
　　在主厂房布置方式火力发电厂都是采用汽机房、锅炉房、侧煤仓间。汽机房采用大跨度36.00m，原除氧间取消，5、6号低压加热器及3号高压加热器、除氧器布置在汽机房运转层，布置形式较为独特、紧凑，可相应缩短施工周期。
　　1.1汽机房
　　汽轮发电机组的机头朝向扩建端，纵向顺列布置，两机中间设置检修场。中间6.90m层主要是管道层，布置有加热器及小汽机、凝汽器等设备，主要管道有主蒸汽管道、再热蒸汽管道、小汽机排汽管道，检修孔两侧为6kV工作段配电室。汽机运转层为大平台结构，布置有低压加热器、汽轮发电机组、汽动给水泵、除氧器，运转层的大平台为汽机的主要检修场地。
　　1.2炉前通道
　　对于炉前通道布置共分三层:0m、6.90m、13.70m。底层0m为磨煤机检修通道；6.90m层布置有辅助蒸汽联箱、大量的管道及电缆桥架；13.70m层布置有加热器、四大管道及其他管道。
　　1.3锅炉及煤仓间
　　由于锅炉采用的是风扇磨直吹式制粉系统，在磨煤机围绕锅炉四边布置，锅炉皮带层56.50m以上为紧身封闭，皮带层56.50m以下为大厂房布置，在锅炉范围内，在13.70m运转层设混凝土大平台，28.00m给煤机层设岛式混凝土平台。采用一个集中控制室，布置在两炉中间。
2.主厂房结构型式
　　主厂房结构型式的选用应本着有利于降低工程造价、缩短建设周期、结构美观、符合环保且满足使用环境要求的原则，力求构配件标准化、通用化，便于工厂化生产；扩大干作业的范围，能尽早进入安装阶段；为土建、安装辟开通道，便于分段流水作业和连续施工；在部分机组投产后，能使施工与生产运行通过屏蔽实现隔离。这些是衡量现代大型火电厂高大厂房结构形式及体系合理、先进与否的重要标准。本工程主厂房主要采用了现浇钢筋混凝土结构框架及钢-钢筋混凝土组合结构楼面结构。
　　钢结构具有重量轻、强度高、抗震性能好、施工速度快、建筑物内部净空间大等优点，但作为滨海环境的主厂房结构构件，其主要缺点有：
[论文网 www.ap5u.com] 　　2.1钢结构的防腐。钢材的腐蚀会使结构过早的破坏，防腐蚀是钢结构的一个重要问题, 尤其是处于滨海环境状态下的火力发电厂，该问题显得更为重要。
　　2.2钢结构的防火，即在钢结构表面加喷防火涂料或外包防火材料，国内大多数防火涂料尚处于起步阶段，虽然能满足防火设计要求，但造价很高，需定期维护。另外，外包防火材料又会增加结构自重而失去钢结构的意义。
　　近年来，随着定型钢模、滑模、钢筋自动对接焊接、混凝土工厂化生产、泵车运输浇灌混凝土等施工工艺的发展，现浇钢筋混凝土结构的使用将越来越广泛。同时，现浇钢筋混凝土结构的整体性和抗震性能好。因此，在现阶段，对于大型火力发电厂主厂房，现浇钢筋混凝土框结构体现出较强的优越性，但同时也存在着构件断面大，需要考虑较大砂、石料堆场，临时设施多，预埋件工作量大，工种多、消耗较多劳动力，施工工期长、文明施工难度大等缺点。
　　综合利用这两种结构的优点为大型建筑的发展开辟了一条新途径。钢-混凝土组合结构是一种集钢筋混凝土结构和钢结构两者的优点于一体的新型结构形式，充分发挥了混凝土刚度及钢结构抗震性能的潜力，可保结构整体安全可靠，同时混凝土结构提供了非常好的质量与刚度比以及内在动力阻尼特性，大大减小了风荷载引起的结构动力反应，对抗风设计相当有利，不仅满足了风荷载下的位移和强度要求，也满足了主厂房建筑高大空间要求。竖向荷载承重构件采用钢梁结构，则可大大减轻结构自重，并且能加快施工速度。采用钢-混凝土组合结构的楼面布置将更加灵活，可以应对复杂的工艺要求，同时大大减少预埋件的制作及安装工作量，节约该项的投资，有利于加快土建专业的总进度。
　　尽管全钢结构从技术上和施工工期上有一定的优势，即然使用耐用的结构构件可以使维护费用减至最小，但是作为滨海环境的主厂房结构构件，其今后的防腐维护和防火措施所需的费用仍然较大；从经济技术对比和以后电厂投运使用效果上分析，主厂房框排架采用现浇钢筋砼结构更具有优势，但楼面采用现浇钢筋混凝土结构，则存在次梁断面大                                [/td][/tr]                [/table]
，施工周期长等缺点；如采用钢-混凝土组合结构楼面，结构用钢量大幅度减小，而施工工期与全钢结构、装配式混凝土结构相当，且钢-混凝土组合结构用于楼面，受海水腐蚀的影响较小，同时预埋铁数量大大减少。故本工程主厂房选用现浇钢筋混凝土框架、钢次梁、钢-混凝土组合结构楼面板的结构形式。 3.火力发电厂的汽机房结构特点及选型
　　3.1选型
　　对于主厂房中汽机房结构采用如下形式：13.70m以下由汽机房排架柱、平台梁及柱联合组成现浇钢筋混凝土框架结构体系，13.70m以上横向为现浇钢筋混凝土排架结构体系，纵向设现浇纵梁形成框架结构。汽机房纵向柱距一般为10.0m，伸缩缝处设双柱，2柱中心距1.20m，纵向总长度为172.20m。汽机房跨度36.00m，采用梯形钢屋架，屋架下弦底标高29.20m，上铺金属复合保温屋面板。汽机房设2台80/20t轻级工作制桥式吊车，采用钢制吊车梁。6.90m、13.70m楼面采用大平台，与汽机基础脱开，局部采用格栅板通风，楼面采用钢梁浇制板，压型钢板做底模。
　　我们可以采用现浇钢筋混凝土框架建设汽机房应固定端山墙及扩建端山墙运转层以下，运转层以上采用钢抗风柱，屋架下弦及13.70m运转层处作为抗风柱的支点，均不设置抗风桁架。
　　在主厂房建设中，围护土建结构：1.20m以下为陶粒混凝土砌体，1.20m以上为复合金属保温板封闭。炉前[论文网 www.ap5u.com]通道跨度8.00m，每层平台及屋面主梁在汽机房侧连接采用滑动支座，在锅炉房侧连接采用固定支座。
　　3.2特点
　　3.2.1汽机房采用大跨度36.00m，原除氧间取消，汽机房结构横向抗侧移刚度较小。抗侧力构件较弱，对结构计算不利。
　　3.2.2机组的设备、管道及检修区等荷载较大，且汽机房内设备、管道及检修区紧凑，高低压加热器、除氧器等大型设备布置在汽机房平台上。
4.结语
　　主厂房体型与单机容量的不断增大，厂房高度、跨度、相邻结构高差亦随之加大，是技术难度较高的工业厂房。框排架结构是火力发电厂主厂房的常用结构形式，横向由汽机房排架、除氧煤仓间框架结构组成，锅炉房自成独立体系。大型火力发电厂是重要的城市生命线工程，应具有良好的抗震结构和较高的抗震等级，但是框排架厂房作为一种体系复杂、质量和刚度既不规则也不均匀的结构形式，其在地震作用下的薄弱环节较多。因此，对火力发电厂主厂房的抗震性能进行研究试验具有重要的理论意义和实际价值。
参考文献
1.DL5022-93.火力发电厂土建结构设计技术规程[S].
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3《大中型火力发电厂设计规范（GB50660-2011）》                                [/td][/tr]                [/table]