本发明涉及钢结构领域，特别涉及一种用于火力发电的烟道装置。
背景技术：
火力发电厂中的燃煤、燃气或者燃油发电机组在发电过程中，会由于燃料的燃烧产生大量的烟气。机组燃烧产生的烟气，会在引风机、送风机等设备的驱动下依次通过脱硫、除尘和脱硫等烟气处理设备，在满足国际环保部门制定的火力发电厂大气污染物排放标准的要求后，通过烟囱排向大气。而随着国内供电需求的不断增加，国内1000mw级火力发电厂日趋增多，大功率机组产生的烟气量使得烟囱两侧烟道装置的截面越来越大。
现有技术中的烟道装置通常采用四块支撑面板构成烟道主体结构，其中，支撑面板的厚度通常采用6mm，继而分别在每块支撑面板上按一定距离焊接钢架框条，钢架框条之间的间距一般不大于800mm，最后在支撑面板内部对应于钢架框条设置内撑杆，以增强烟道的稳定性。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
现有技术中的烟道装置的钢结构用量大，由于内撑杆使用的数量多，不仅增加了烟道装置内部需要防腐的面积，而且增大了内撑杆与支撑面板之间腐蚀渗漏的可能性，同时，易引起烟气流动阻力增大，导致风机功率增加，浪费能源，增加运行维护成本。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供一种用于火力发电的烟道装置，用以减少钢结构用量、降低腐蚀渗漏的可能性，节约运行维护成本。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种用于火力发电的烟道装置，所述烟道装置包括：支撑面板、钢梁、肋形板、钢架框条和内撑杆，其中，
多个所述支撑面板连接形成所述烟道装置的四个烟道壁；
在每个所述烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个所述钢架框条，相邻外壁面上的所述钢架框条相连；
在每个所述烟道壁的外壁面上，相邻的两个所述钢架框条之间，沿着所述烟气的流动方向的垂直方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个所述钢梁；
在每个所述烟道壁的外壁面上，相邻的两个所述钢梁之间，沿着所述烟气的流动方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个所述肋形板；
所述烟道装置内设置有多个所述内撑杆，每个所述内撑杆的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有所述钢架框条。
进一步地，所述第一预设距离根据以下计算公式获得：
式中：s1为所述第一预设距离的基准值，单位为mm；m1为任一烟道壁上其中一个所述钢梁与有效长度的所述支撑面板所构成的截面的单位长度质量,单位为kg/mm，其中，有效长度的取值为所述支撑面板的厚度的30倍；e为钢材的弹性模量，单位为n/mm2；i1为任一烟道壁上其中一个所述钢梁与有效长度的所述支撑面板所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm4；f为设置的自振频率，单位为hz。
进一步地，所述第二预设距离根据以下计算公式获得：
式中：s2为所述第二预设距离的基准值，单位为mm；m2为任一烟道壁上其中一个所述肋形板与有效长度的所述支撑面板所构成的截面的单位长度质量,单位为kg/mm；i2为任一烟道壁上其中一个所述肋形板与有效长度的所述支撑面板所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm4。
进一步地，所述第三预设距离的取值小于700mm。
进一步地，所述支撑面板的厚度为3～5mm。
进一步地，所述钢梁的宽度小于所述钢架框条的宽度。
进一步地，所述肋形板的宽度小于所述钢梁的宽度。
进一步地，所述肋形板为l型肋形板或t型肋形板。
进一步地，多个所述内撑杆的端部相互连接构成三角形。
进一步地，所述钢架框条、所述钢梁和所述肋形板与所述支撑面板之间通过满焊方式固定。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明实施例提供了一种用于火力发电的烟道装置，利用多个支撑面板连接形成烟道装置的四个烟道壁，在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条，相邻外壁面上的钢架框条相连，相邻的两个钢架框条之间，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个钢梁，相邻的两个钢梁之间，沿着烟气的流动方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个肋形板，烟道装置内设置有多个内撑杆，每个内撑杆的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条，通过钢梁和肋形板取代部分钢架框条，可以实现钢架框条使用数量和对应的内撑杆使用数量的减少，不仅减少了烟道装置内部需要防腐的面积，降低了内撑杆与支撑面板之间腐蚀渗漏的可能性，节约了运行维护成本，而且由于内撑杆使用数量的减少，也减小了烟气流动阻力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于火力发电的烟道装置的三维结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于火力发电的烟道装置的正视结构示意图；
图3为沿图2中a-a线剖开的截面示意图；
图4为沿图2中b-b线剖开的截面示意图；
图5为沿图2中c-c线剖开的截面示意图；
图6为沿图2中d-d线剖开的截面示意图。
图中的附图标记分别表示为：
1、支撑面板；
2、钢梁；
3、肋形板；
4、钢架框条；
5、内撑杆；
6、挡板门；
7、膨胀节。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种用于火力发电的烟道装置，其三维结构示意图如图1所示，其正视结构示意图如图2所示，其沿图2中a-a线剖开的截面示意图如图3所示，其沿2中b-b线剖开的截面示意图如图4所示，其沿图2中c-c线剖开的截面示意图如图5所示，其沿图2中d-d线剖开的截面示意图如图6所示。
具体地，烟道装置包括：支撑面板1、钢梁2、肋形板3、钢架框条4和内撑杆5。
其中，多个支撑面板1连接形成烟道装置的四个烟道壁；
在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条4，相邻外壁面上的钢架框条4相连；
在每个烟道壁的外壁面上，相邻的两个钢架框条4之间，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个钢梁2；
在每个烟道壁的外壁面上，相邻的两个钢梁2之间，沿着烟气的流动方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个肋形板3；
烟道装置内设置有多个内撑杆5，每个内撑杆5的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条4。
因此，本发明实施例的用于火力发电的烟道装置，利用多个支撑面板1连接形成烟道装置的四个烟道壁，在每个烟道壁的外壁面上，沿着烟气的流动方向以第一预设距离间隔设置并固定有多个钢架框条4，相邻外壁面上的钢架框条4相连，相邻的两个钢架框条4之间，沿着烟气的流动方向的垂直方向以第二预设距离间隔设置并固定有多个钢梁2，相邻的两个钢梁2之间，沿着烟气的流动方向以第三预设距离间隔设置并固定有多个肋形板3，烟道装置内设置有多个内撑杆5，每个内撑杆5的端部抵靠位置对应的外壁面处相应固定有钢架框条4，通过钢梁2和肋形板3取代部分钢架框条4，可以实现钢架框条4使用数量和对应的内撑杆5使用数量的减少，不仅减少了烟道装置内部需要防腐的面积，降低了内撑杆5与支撑面板1之间腐蚀渗漏的可能性，节约了运行维护成本，而且由于内撑杆5使用数量的减少，也减小了烟气流动阻力。
需要说明的是，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中还设置了挡板门6和膨胀节7，如图2所示。
对于挡板门6而言，挡板门6贯穿烟道结构的四个烟道壁，利用支架支撑设置在烟道装置内，挡板门6包括多个板页，当未使用时，板页所在的方向与烟气的流动方向平行，烟气可以顺利通过；当需要使用时，板页所在的方向与烟气的流动方向垂直，烟气不能通过挡板门6。通过设置挡板门6，可以实现在烟道运行发生故障，例如渗漏等事故情况无法继续运行时，关闭以封堵烟道，烟气通过设置旁路烟道进行烟气的排放，在维修完成后，再打开以继续排放烟气。
对于膨胀节7，膨胀节7为橡胶材料制成，间隔一段距离设置在支撑面1的外表面上，如图2所示，膨胀节7的周长与烟道沿a-a线剖开的截面的截面边长之和相同，由于烟道内部的烟气往往具有较高的温度，易造成烟道装置产生较大的膨胀变形，而过大的膨胀变形会造成烟道损坏，因此，通过设置膨胀节7可以控制烟道装置膨胀变形，避免膨胀变形过大造成烟道装置的损坏。
进一步地，在实际的使用施工时，对于第一预设距离而言，第一预设距离根据以下计算公式获得：
式中：s1为第一预设距离的基准值，单位为mm；m1为任一烟道壁上其中一个钢梁2与有效长度的支撑面板1所构成的截面的单位长度质量,截面的结构示意图如图5或图6所示，单位为kg/mm，其中，有效长度的取值为支撑面板1的厚度的30倍；e为钢材的弹性模量，单位为n/mm2；i1为任一烟道壁上其中一个钢梁2与有效长度的支撑面板1所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm4；f为设置的自振频率，单位为hz。
其中，对于烟道中远离风机等设备的部分，设置的自振频率的取值可以为20hz；对于烟道中邻近风机等设备的部分，设置的自振频率的取值可以为40hz。
对于第二预设距离而言，第二预设距离根据以下计算公式获得：
式中：s2为第二预设距离的基准值，单位为mm；m2为任一烟道壁上其中一个肋形板3与有效长度的支撑面板1所构成的截面的单位长度质量,单位为kg/mm；i2为任一烟道壁上其中一个肋形板3与有效长度的支撑面板1所构成的截面的截面惯性矩，单位为mm4。
其中，第一预设距离和第二预设距离可以按照强度条件、刚度条件、振动条件，这三个条件分别计算得出不同条件下的第一预设距离和第二预设距离的取值，设计时可以取三者的计算最小值。由于按强度条件、刚度条件计算第一预设距离和第二预设距离的方法和现有技术是一致的，因此，在本发明实施例中，第一预设距离和第二预设距离的计算公式为按振动条件控制时的第一预设距离和按振动条件控制时的第二预设距离。
需要说明的是，第一预设距离的基准值和第二预设距离的基准值为理论上的最大值，在生产中可以根据实际的需要进行取值，在此不作具体限定。对于第三预设距离的取值，考虑到工程的经济性，第三预设距离的取值小于700mm，优选地，第三预设距离的取值为500mm。
基于上述，下面对本发明实施例的用于火力发电的烟道装置进行进一步地描述说明：
对于支撑面板1而言，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中，支撑面板1起到支撑的主体作用，可以由四块支撑面板1连接而成。
进一步地，由于钢梁2和肋形板3的设置，支撑面板1的厚度可以为3～5mm，支撑面板1的厚度取值小于现有技术中使用的支撑面板1的厚度取值，可以实现在支撑面板1的厚度减小的情况下的稳定支撑。
如果支撑面板1的厚度大于5mm，则烟道装置的施工量大，经济性差；如果支撑面板1的厚度小于3mm，则烟道装置容易腐蚀渗漏。
对于钢梁2而言，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中，钢梁2属于关键性构件。
在材料的选用上，由于钢梁2和钢架框条4可以均为工字钢，如图4或图5所示，对比钢梁2和钢架框条4，钢梁2的宽度小于钢架框条4的宽度。
其中，钢梁2和钢架框条4的宽度所在的平面为与支撑面板1所在平面的方向平行，钢梁2和钢架框条4的宽度所在直线与烟气的流动方向的垂直方向平行。
由于本发明实施例的用于火力发电的烟道装置在烟气的流动方向上受力，受力过程可以表述为：支撑面板1受力，支撑面板1将力传递给肋形板3，肋形板3再将力传递给钢梁2，钢梁2再将力传递给钢架框条4。因此，钢架框条4为主要受力构件，钢梁2为次要受力构件，为了确保钢梁2的牢固性，可以通过设置钢梁2的宽度小于钢架框条4的宽度，在本发明实施例中，可以通过使用大小型号不一样的工字钢来确保烟道装置在烟气的流动方向上的稳定支撑。
进一步地，在连接方式上，钢梁2与支撑面板1之间可以通过满焊方式固定，钢梁2与钢架框条4之间可以通过满焊方式固定，即将准备焊在一起的工件之间的所有接触的地方都进行熔焊，确保连接的稳定性。
对于肋形板3而言，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中，同钢梁2，肋形板3也属于关键性构件。
在结构设置上，一方面，由于相比于钢梁2，肋形板3为次要受力构件，因此，为了确保肋形板3的牢固性，肋形板3的宽度小于钢梁2的宽度。其中，肋形板3的宽度的方向与钢梁2的宽度的方向平行。
进一步地，在连接方式上，肋形板3与支撑面板1之间可以通过满焊方式固定，钢梁2与肋形板3之间可以通过满焊方式固定。
需要说明的是，肋形板3可以为l型肋形板，如图6所示，或者肋形板3可以为t型肋形板，起到支撑固定的作用，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中，对于肋形板3的形状不作具体限定。
对于钢架框条4和内撑杆5而言，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中，钢架框条4和内撑杆5都属于支撑固定的基本构件。
为了确保钢架框条4与支撑面板1之间的牢固固定，钢架框条4与支撑面板1之间可以通过满焊方式固定。
为了确保用于火力发电的烟道装置的稳定性，多个内撑杆5的端部互相连接构成三角形，如图1或图3所示。
举例来说，内撑杆5的数量可以为六个，每个内撑杆5的端部抵靠并焊接在支撑板面1的内板面上，每三个内撑杆5相邻的端部彼此连接构成三角形，进行支撑固定，在本发明实施例的用于火力发电的烟道装置中，两个三角形对称设置加强了支撑板面1固定的稳定性。
需要说明的是，固定在支撑面板1的内板面上的内撑杆5的连接形状除了为三角形外，还可以为其他形状，只要能确保支撑板面1彼此之间的稳定固定即可。
在实际的制作使用过程中，本发明实施例的用于火力发电的烟道装置可以在现场制作现场组装，也可以在工厂加工制作现场组装，以某1000mw机组的烟道结构为例，通过支撑面板1彼此焊接连接构成烟道的主体结构，选取支撑面板1的厚度为4mm，多个钢架框条4沿着烟气的流动方向以计算得到的第一预设距离的长度间隔固定在每块支撑面板1的外板面上，选取第一预设距离为2250mm；再将多个钢梁2沿着烟气的流动方向的垂直方向以第二预设距离的长度间隔焊接固定在相邻的两个钢架框条4上，并焊接固定在支撑面板1的外板面上，选取第二预设距离为2000mm；将多个肋形板3沿着烟气的流动方向以第三预设距离的长度间隔焊接在相邻的两个钢梁2上，并焊接固定在支撑面板1的外板面上，选取第三预设距离为550mm；内撑杆5固定在钢架框条4所在位置处的支撑面板1的内板面上，与现有技术相比，可以节约30％的钢用量，经济效益明显。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。