CN103968399A - 一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***及套筒型烟囱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***及套筒型烟囱，套筒型烟囱包括外筒和若干段内筒，悬吊式内筒免伸缩节支撑***用于支撑若干段内筒沿轴向依次叠加设置到外筒内。最底部的内筒和外筒间采用低位固定连接或高位连接；内筒外侧上至少设置有一组悬挂支点，每组悬挂支点的数量不少于二，并绕内筒的外表面周向布置；外筒的内表面上与每个悬挂支点对应位置处设置有恒力支座，内筒与外筒之间通过悬挂支点、弹簧恒力支座和悬挂层平台梁相连。本发明避免了因采用伸缩节导致内壁防腐层易受损伤等问题的出现，解决了套筒型烟囱悬吊式内筒的温度变形和温度应力的自由释放问题；本发明还具有结构简单、布置清晰、安装简便、维护方便且工作量小等优点。

Description

一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***及套筒型烟囱

技术领域

本发明涉及烟囱领域，尤其涉及一种用于火力发电厂、冶金等行业大型烟囱中钢内筒或玻璃钢内筒的悬吊式内筒免伸缩节支撑***及套筒型烟囱。

背景技术

节能环保是国家一项重要的经济政策与可持续发展的战略方针。目前，我国采用高空排放烟气的烟囱主要来自火力发电、化工、有色冶炼和冶金烧结等行业。当前火力发电厂普遍采用的湿法脱硫不加装烟气加热***工艺，使排入烟囱的烟气温度在50℃左右，湿烟气在烟囱内结露形成冷凝酸液，对烟囱的腐蚀性大大加强，给烟囱结构型式和内衬材料防腐性能提出了更高要求。

套筒型烟囱广泛应用于电力、冶金等行业，因采用内外筒分离布置，外筒作为承重结构，内筒作为排烟通道，是排放高腐蚀性烟气烟囱的主要结构形式之一。

常用的内筒结构方案有自立式和悬吊式两种，因结构受力方式不同使得悬吊式内筒可比自立式内筒节省40%左右的材料。因防腐内筒造价较高，为节省烟囱造价、降低材料消耗，目前该类型烟囱的内筒常采取悬吊方式吊挂在烟囱外筒内侧设置的专用支承平台上。

大型套筒型烟囱的高度一般都在200米以上，为避免烟囱内筒因温度变化导致的温度应力和温度变形对筒身结构造成严重损害，目前普遍采用的方法分段悬吊法，将内筒沿纵向分割成多段，各段筒身之间预留一定的变形空间并用柔性伸缩节进行衔接。

但是，分段悬吊式烟囱由于伸缩节的使用，存在以下问题：

1. 由于伸缩节的存在，使得原本平整光滑的内筒表面出现了明显的凹凸槽，导致高速烟气在伸缩节部位易形成湍流，内筒防腐层边缘常因烟气湍流冲击而损坏。

2. 伸缩节自身为易损件，需要定期维护或更换，使用成本不菲，同时对主***的正常运行也带来一些负面影响。

基于此，如何行之有效的解决分段悬挂式烟囱由于伸缩节的使用而产生的问题，是一项非常有必要进行的工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***及套筒型烟囱，来有效避免现有技术中因采用伸缩节来连接各个内筒，使得烟囱内筒构造趋于复杂、进而导致内壁防腐层易受损伤等问题的出现，且本发明解决了大型套筒型烟囱悬吊式内筒的温度变形和温度应力的自由释放问题。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***，用于支撑若干段内筒沿轴向依次叠加设置到外筒内，最底部的一段所述内筒与所述外筒或地面固定连接，其余每段所述内筒的外表面轴向上至少设置有一组悬挂支点，所述外筒的内表面上与所述悬挂支点对应位置处设置有数量相等的恒力支座，所述外筒的内表面上与所述恒力支座的对应位置处设置有悬挂层平台梁，所述内筒的外表面与所述外筒的内表面之间通过所述悬挂支点、所述恒力支座和所述悬挂层平台梁支撑连接。

较佳地，每组所述悬挂支点的数量大于等于二，且每组所述悬挂支点沿所述内筒的外表面的周向均匀布置。

较佳地，所述悬挂支点采用倒牛腿或倒三脚架结构。

较佳地，所述恒力支座采用具有变形补偿能力的弹簧恒力支座。

较佳地，所述外筒的内表面上与所述悬挂支点的对应位置处设置有悬挂层平台梁，所述恒力支座固定设置在所述悬挂层平台梁的上端面上。

较佳地，所述悬挂支点与所述恒力支座之间采用高强度螺栓连接。

较佳地，最底部的所述内筒的下端与所述外筒或地面之间通过低位固定支座或高位固定支座相连。

较佳地，所述高位固定支座通过锚栓固定设置在所述外筒下端内侧面的一圈上，所述内筒与所述高位固定座对应位置处设置有固定支点，所述固定支点与所述高位固定支座之间通过螺栓固定连接。

较佳地，所述低位固定支座由一组端部嵌固于所述外筒壁内的钢梁组成，所述内筒的底部与所述低位固定座之间采用锚栓相连接。

本发明另一方面提供了一种套筒型烟囱，所述套筒型烟囱包括若干内筒和一外筒，所述若干内筒沿轴向依次叠加设置在所述外筒的内侧，且所述内筒与所述外筒之间采用如上所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***来实现连接。

本由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有的优点和积极效果为：

1）本发明提供的一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***，采用具有变形补偿功能且在一定的变形区间内具备相对恒定的恒力支座来连接支撑若干内筒，克服了目前分段悬吊式烟囱存在的缺点，有效避免了因采用伸缩节使得烟囱内筒构造趋于复杂、进而导致内壁防腐层易受损伤等问题的出现，同时解决了大型套筒型烟囱悬吊式内筒的温度变形和温度应力的自由释放问题；

2）本发明提供的一种套筒型烟囱，采用悬吊式内筒免伸缩节支撑***将若干内筒依次叠加连接到外筒内，从而形成一整个供烟气流经的烟囱内筒，代替现有技术中的采用伸缩节连接的分段烟囱内筒，解决了现有技术中采用伸缩节带来的易受损坏等问题，且该套筒型烟囱结构简单、布置清晰、安装简便、维护方便且工作量小的优点。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明采用低位固定支座时的结构示意图；

图2为本发明采用高位固定支座时的结构示意图;

图3为本发明采用低位固定支座的下端局部构造图；

图4为本发明采用高位固定支座的下端局部构造图；

图5为本发明悬挂支点的构造图。

符号说明：

1-外筒

2-内筒

21-凸起结构

3-悬挂支点

4-恒力支座

5-低位固定支座

6-高位固定支座

7-悬挂层平台梁

8-钢梁结构

9-钢筋混泥土基础

10-锚栓

11-固定支点

12-螺栓。

具体实施方式

参见示出本实施例的附图，下文将更详细地描述本。然而，本可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

参考图1-5所示，本发明一方面提供了一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***，用于将套筒型烟囱的若干段内筒2沿轴向一侧叠加设置在外筒1的内侧壁上，其主要包括设置在内筒2上的若干悬挂支点3和设置在外筒1上的若干恒力支座4，若干段内筒2通过悬挂支点3、恒力支座4和悬挂层平台梁7设置到外筒1内，使得本发明克服了目前分段悬吊烟囱存在的易损坏、结构复杂安装繁琐等问题。

在本实施例中，若干段内筒2轴向依次叠加设置于外筒1内部，且最底部的一个内筒2的下端与外筒1的内侧下端或地面固定连接，可采用低位固定连接方式或高位固定连接方式，此处不作限制，可根据具体情况进行选择。具体的，当内筒2的下端采用低位固定连接的方式时，其结构参照图3所示，在外筒1内侧的底部内壁或地面上设置有钢筋混凝土基础9；内筒2的底部通过低位固定支座5安装到钢筋混凝土基础9上，低位固定支座5由一组端部嵌固于钢筋混凝土基础9内的钢梁结构8组成，内筒2底部一圈上设有一凸出结构21，内筒2的凸出结构21与钢梁结构8之间通过锚栓10实现固定连接；另外为了方便施工，钢梁结构8上可预留适当大小的锚栓孔，用于设置锚栓10的一端。内筒2底座凸起结构21的下端面与钢筋混凝土基础9的上端面之间预留150～200mm间隙，待内筒2安装就位、锚栓10的另一端穿入凸出结构21内并校准后，采用高强无收缩灌浆料将锚栓孔及凸出结构21下端面与钢筋混凝土基础9上端面之间的间隙一次性灌注密实，从而保证了内筒2下端的固定设置。

当内筒2的下端采用高位固定连接的方式时，其结构图如图4所示。外筒1下端内侧壁一圈上设置有一组高位固定支座6，高位固定支座6与外筒1固定连接；内筒2的外侧壁上与高位固定支座6对应位置处设置有固定支点11，固定支点11与内筒2固定连接，其中固定支点11可采用倒牛腿或倒三角架等结构，此处不作限制；将固定支点11坐落在高位固定支座6上端面的承载平台上，且固定支点11与承载平台结构刚性连接在一起，连接方式可采用焊接、螺栓连接或榫槽卡固等，以防止内筒2在此连接点处产生上下及左右位移，在本实施例中，固定支点11与高位固定支座6之间采用螺栓12固定。

在本实施例中，每段内筒2的外侧壁上至少设置有一组悬挂支点3，且若干组悬挂支点3沿内筒2外侧壁的轴向均匀设置；每组悬挂支点3的数量大于等于二，并沿内筒2外侧壁的周向均匀设置；其中，悬挂支点3的组数以及每组包含的数目，均可根据具体情况进行调整，此处不作限制。在本实施例中，如图5中所示，悬挂支点3可采用倒牛腿、倒三角架等结构，此处不作限制，且悬挂支点3采用焊接、铆接螺栓等方式连接到内筒2的外侧壁上。

在本实施例中，如图5所示，外筒1内侧壁轴向上设置有若干组悬挂层平台梁7，每组悬挂层平台梁7沿外筒1内表面周向均匀设置，每组悬挂层平台梁7与每组悬挂支点3的位置一一对应，且悬挂层平台梁7的数目与悬挂支点3的数目一致。每个悬挂层平台梁7的上端面上设置有具有变形补偿能力的恒力支座4，在本实施例中恒力支座选用弹簧恒力支座，其具有结构简单、体积小、易于维护、造价低等优点；当然，也可选用其他恒力支座4，例如承载力恒定的液压支座、杠杆支座等，此处不作限制。每段内筒2安装至外筒1内时，将内筒2的悬挂支点3的外伸端的下端面放置到恒力支座4上端面承力板上，再通过螺栓等方式实现恒力支座4与悬挂支点3之间的连接，从而完成将每段内筒2之间的衔接并悬挂到外筒1内。其中，本发明采用恒力支座替代伸缩节连接每段内筒2，避免了烟囱内筒因温度变化导致的温度应力和温度变形对筒身结构造成的损坏；同时本发明中内筒整体悬挂到外筒1的内侧壁上，解决了现有技术中内筒2采用伸缩节分段悬挂技术而产生的内筒内侧壁已损坏、内筒结构复杂、安装不方便的问题。

其中，在具体实施过程中弹簧恒力支座的选择过程如下：

首先，应根据套筒型烟囱内筒2的最大温度变化范围准确计算出其纵向变形幅度，内筒2的纵向最大温度变形幅度计算如公式（1）所示：

………………………………（1）

：变形量，mm；

：温度最大变化幅度，℃；

：内筒材料线膨胀系数，/℃；

：内筒固定支座面至内筒顶端的距离，mm。

其次，准确计算出内筒2的自重及最大运行荷重，内筒2的荷重计算方法如公式（2）所示：

………………………………（2）

：内筒总荷重，kN；

：内筒自重，kN；

：内筒积灰荷重，kN；

：施加在内筒上的活荷载，kN

再次，根据弹簧恒力支座安装时的内筒2的温度准确计算出初装时弹簧恒力支座的弹簧的预压缩量，初装时弹簧支座的预压缩量计算方法如公式（3）所示：

……………………………（3）

：初装时弹簧支座的压缩量，mm；

：施工安装时的现场环境温度，℃；

：使用过程中烟囱内筒可能直接接触到的极端最高温度，℃；

最后，根据上述参数确定弹簧恒力支座数量并选择变形量及承载能力适当的弹簧恒力支座。

本发明提供的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其安装过程具体如下：

在施工安装时，先通过顶升或提升装置将套筒型烟囱的每段内筒2顶升或提升到位后，再在内筒外表面的设计标高处将悬挂支点3固定到内筒2的外表面上，可采用焊接、铆接、螺栓等方式进行连接。将内筒2继续提升一定高度，为恒力支座4安装让出足够的操作空间，待恒力支座4安装到悬挂层平台梁7上后，将内筒2上的悬挂支点3与恒力支座4准确就对位；下降内筒2，将内筒2上的悬挂支点3坐稳在恒力支座4的上端面上；然后撤出内筒2的顶升或提升装置，最后放松恒力支座4的预拉限位螺栓。悬挂支点3外伸端底部放置在恒力支座4顶部承力板上，并采用螺栓进行连接，从而实现了内筒2与外筒1之间的连接。若干内筒2在安装的过程中最下端的内筒安装开始，最下端的内筒安装好后，其余内筒依次叠加上去并通过悬吊式内筒免伸缩节支撑***支撑连接到外筒1内侧壁上的悬挂层平台梁7上。

本发明提供的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其工作原理具体如下：

当内筒2内的温度升高时，因材料热膨胀导致内筒2纵向长度有增大的趋势，由于内筒2底部被固定、无法向下延伸，内筒2的筒身将向上方延伸，内筒2外表面上的悬挂支点3也将随之产生向上位移的趋势；此时，内筒2的悬挂支点3施加在恒力支座4上的载荷将有所减小，因恒力支座4具有变形补偿能力，在适当的变形区间内具有较恒定的额定承载能力，因此恒力支座4的承力面将自动向上顶升，直至恒力支座4承受的载荷达到其额定承载力值，恒力支座4始终保持对烟囱内筒可靠的支撑作用。

当内筒2内的温度降低时，因材料冷缩导致内筒纵向长度有减小的趋势，由于内筒2的下端被固定，内筒2的筒身将会缩短，此时内筒2外侧壁上的悬挂支点3将随之产生向下位移的趋势；此时内筒2上的悬挂支点11施加在恒力支座4上的载荷将有所增加，因恒力支座4具有变形适应能力，在适当的变形区间内能保持较恒定的额定承载能力，因此恒力支座4的承力面在超载情况下将被向下压低***，直至恒力支座4承受的载荷符合其额定承载力值，恒力支座4始终保持对烟囱内筒恒定的支撑作用。

本发明还提供了一种套筒型烟囱，如图1-2所示，该套筒型烟囱主要包括外筒1和设置在外筒1内的若干段内筒2，若干段内筒2沿轴向依次叠加设置，且最底部的内筒2的下端固定连接在外筒1的下端或地面上，内筒2内侧壁与外筒1的外侧壁之间通过悬挂支点3、恒力支座4和悬挂层平台梁7实现支撑连接；其中，内筒2底部设置结构以及悬挂支点3、恒力支座4和悬挂层平台梁7的具体结构形式参照以上所述，此处不再赘述。

综上所述，本提供了一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***及套筒型烟囱，套筒型烟囱包括外筒和若干段内筒，悬吊式内筒免伸缩节支撑***用于支撑若干段内筒沿轴向依次叠加设置到外筒内。最底部的内筒和外筒的下端采用低位固定连接或高位连接；每段内筒的外侧壁上至少设置有一组悬挂支点；每组悬挂支点的数量不少于二，并绕内筒的外表面周向均匀布置；外筒的内表面上与悬挂支点对应位置处设置有数量相等的弹簧恒力支座，外筒的内表面上与恒力支座的对应位置处设置有悬挂层平台梁，内筒的外表面与外筒的内表面之间通过悬挂支点、弹簧恒力支座和悬挂层平台梁相连。本发明有效避免了因采用伸缩节导致内壁防腐层易受损伤等问题的出现，解决了大型套筒型烟囱悬吊式内筒的温度变形和温度应力的自由释放问题；另外，本发明还具有结构简单、布置清晰、安装简便、维护方便且工作量小等优点。

本技术领域的技术人员应理解，本可以以许多其他具体形式实现而不脱离本的精神或范围。尽管也已描述了本的实施例，应理解本不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种悬吊式内筒免伸缩节支撑***，用于支撑若干段内筒沿轴向依次叠加设置到外筒内，其特征在于，最底部的一段所述内筒与所述外筒或地面固定连接，其余每段所述内筒的外表面轴向上至少设置有一组悬挂支点；所述外筒的内表面上与所述悬挂支点对应位置处设置有数量相等的恒力支座，所述外筒的内表面上与所述恒力支座的对应位置处设置有悬挂层平台梁，所述内筒的外表面与所述外筒的内表面之间通过所述悬挂支点、所述恒力支座和所述悬挂层平台梁支撑连接。

2.根据权利要求1所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，每组所述悬挂支点的数量大于等于二，且每组所述悬挂支点沿所述内筒的外表面的周向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，所述悬挂支点采用倒牛腿或倒三脚架结构。

4.根据权利要求1所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，所述恒力支座采用具有变形补偿能力的弹簧恒力支座。

5.根据权利要求1所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，所述恒力支座固定设置在所述悬挂层平台梁的上端面上。

6.根据权利要求1所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，所述悬挂支点与所述恒力支座之间采用高强度螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，最底部的所述内筒的下端与所述外筒或地面之间通过低位固定支座或高位固定支座相连。

8.根据权利要求7所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，所述高位固定支座通过锚栓固定设置在所述外筒下端内侧面的一圈上，所述内筒与所述高位固定座对应位置处设置有固定支点，所述固定支点与所述高位固定支座之间通过螺栓固定连接。

9.根据权利要求7所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***，其特征在于，所述低位固定支座由一组端部嵌固于所述外筒壁内的钢梁组成，所述内筒的底部与所述低位固定座之间采用锚栓相连接。

10.一种套筒型烟囱，其特征在于，所述套筒型烟囱包括若干内筒和一外筒，所述若干内筒沿轴向依次叠加设置在所述外筒的内侧，且所述内筒与所述外筒之间采用如权利要求1-9中任意一项所述的悬吊式内筒免伸缩节支撑***来实现连接。