内容简介
ICS27.060.30 J98中华人民共和国国家标准
GB/T16508.3—2013
代替GB/T16508—1996
锅壳锅炉
第3部分.设计与强度计算
Shel boilers
Part 3 Designand st rength calculation
2014-07-01实施
2013-12-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布
49 GB/T16508.3—2013
目 次
前言
51 53 53 53 53 54 58 68 79 84 92 98 101 102 111 113 118 120 124
范围规范性引用文件
1
2
3术语和定义…· 4 符号和单位
设计基本要求· 6承受内压力的圆筒形元件承受外压力的圆筒形炉胆、冲天管、烟管和其他元件
L
7
8 凸形封头、炉胆顶、半球形炉胆和凸形管板
有拉撑（支撑、加固）的平板和管板 10 拉撑件和加固件 11 平端盖及盖板 12 下脚圈· 13 孔和孔的补强 14 焊制三通· 15决定元件最高允许工作压力的验证法：附录A（资料性附录）铸铁锅炉受压元件设计计算附录B（资料性附录） 矩形集箱设计计算附录C（资料性附录）水管管板设计计算
9
专
山 P
引
50 GB/T16508.32013
前 言
GB/T16508《锅壳锅炉》分为以下8个部分：
第1部分：总则；第2部分：材料；第3部分：设计与强度计算；第4部分：制造、检验和验收；第5部分：安全附件和仪表；第6部分：燃烧系统；
-
一第7部分：安装；
第8部分：运行。 本部分为GB/T16508的第3部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分代替GB/T16508一1996《锅壳锅炉受压元件强度计算》，在符合国家安全监察法规要求的
基础上，为锅炉产品的结构设计、强度计算提出了设计计算规则。
本部分与GB/T16508—1996相比主要变化如下：
本部分不限定额定蒸汽压力范围，原标准范围规定额定蒸汽压力范围不大于2.5MPa；增加了设计基本要求，并提出了设计技术指标要求；删除了GB/T16508—1996中“材料”章节；增加了“H型下角圈” 允许在一定的条件下，对两个相邻大孔进行加强；增加了“决定元件最高允许工作压力的验证法”章节；增加了“水管管板”计算。
本部分对应于EN12953《锅壳锅炉》的第3部分，主要差异如下：
本部分包括了设计计算的一般要求、锅炉性能要求及能效要求；一本部分补强方法采用面积补强法；欧盟标准采用压力补强法。
本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC262)提出并归口。 本部分起草单位：上海工业锅炉研究所、上海发电设备成套设计研究院、江苏双良锅炉有限公司、泰
山集团股份有限公司、张家港海陆重工有限公司、江苏太湖锅炉股份有限公司、无锡太湖锅炉有限公司、 张家港市江南锅炉压力容器有限公司、上海市特种设备监督检验技术研究院。
本部分主要起草人：吴国妹、李春、施鸿飞、吴艳、雷钦祥、周冬雷、潘瑞林、顾利平、薛建光、吴钢、 张宏、高宏伟、蔡昊、王海荣、喻孟全。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为：
GB/T16508—1996。
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锅壳锅炉
第3部分：设计与强度计算
1范围
GB/T16508的本部分规定了锅壳锅炉基本受压元件的设计和结构要求，并给出了铸铁锅炉（附录 A）、矩形集箱（附录B）和水管管板（附录C)的基本设计要求。
本部分适用于承受内压圆筒形元件、承受外压圆筒形元件封头、管板、拉撑件、下脚圈，以及开孔和补强的设计计算。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文伴的应用是必不可少的凡是注用期的引用文佳仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用支件，其最新版本包括所有的修改单适用于本交件。
GB/T 1576 工业锅炉永质 GB/T 2900. .48电工名减术语锅炉 GB/ 9252 气瓶疲劳试验方法 GB/1 12145 火力发电机组及蒸汽动子设备水汽质量 GB13271 锅炉大气淳架物排放标准 GB/T16508.1—2013 锅壳锅炉 第1部分：总则 GB/T16508.2 锅壳锅炉第2部分材糕 GB/T 16508. 锅壳锅炉第4部分：制造检验和验收 NB/T47013(JB/T4730）承压设备无损检测 TSGG0001 锅炉安全技术监察规程 TSGG0002 锅炉节能技术监察管理规程
3术语和定义
GB/T16508.1和GB/T2900.48界定的术语和定义适用于本文件。
4符号和单位
本部分中各章节通用的符号含义和单位如下：
计算温度时材料的弹性模量，MPa；计算压力，MPa；校核计算最高允许工作压力，MPa；锅炉额定压力，MPa；工作压力，MPa；对应于计算压力下的介质饱和温度（热水锅炉为额定出水温度），℃；计算温度，℃；
Et p [p] pt po ts te
53 2
GB/T16508.3—2013
t mave 介质额定平均温度，℃； Ap. 设计附加压力（安全阀整定压力），MPa； Aph 受压元件所受液柱静压力，MPa; Apr 介质流动阻力附加压力，MPa;
修正系数；
7 [q], —i 许用应力，MPa。
5设计基本要求 5.1结构要求 5.1.1锅炉设计应遵守TSGG0001《锅炉安全技术监察规程》、TSGG0002《锅炉节能技术监督管理规程》等安全技术规范，并应采用先进的技术，使产品满足安全、可靠、高效、经济和环保的要求。 5.1.2按本部分的规定确定所需考虑的计算载荷及所需进行的载荷计算。按本部分中的有关强度计算公式或应力分析计算公式和规定，确定受压元件的最小需要厚度。
当采用试验或者其他计算方法确定锅炉受压元件强度时，应当将有关的技术资料和方案以及所做试验的条件和数据提交国家质检总局特种设备安全技术委员会，由该技术委员会评审后，报国家质检总局核准，才能进行试制、试用。 5.1.3筒体、炉胆壁厚和长度 5.1.3.1当锅壳内径大于1000mm时，锅壳的取用壁厚应不小于6mm；当锅壳内径不超过1000mm 时，锅壳筒体的取用壁厚应不小于4mm。 5.1.3.2炉胆内径不应超过1800mm，其取用壁厚应不小于8mm，并且不大于22mm；当炉胆内径小于或等于400mm时，其取用壁厚应不小于6mm；卧式内燃锅炉的回燃室，其筒体的取用壁厚应不小于10mm，并且不大于35mm。 5.1.3.3胀接连接的筒体、管板，取用壁厚应当不小于12mm。外径大于89mm的管子不应采用胀接结构设计。 5.1.3.4卧式锅壳锅炉平直炉胆的计算长度应不超过2000mm，如果炉胆两端与管板扳边对接连接时，平直炉胆的计算长度可以放大至3000mm。 5.1.4蒸汽锅炉的最低安全水位应高于最高火界100mm，但锅壳内径不大于1500mm的卧式锅壳锅炉的最低安全水位应高于最高火界75mm。锅炉的最低及最高安全水位应当在图样上标明。 5.1.5受压部件（元件）结构的型式、开孔和焊缝的布置应尽量避免或减少复合应力和应力集中。使用的焊缝类型应符合设计文件和GB/T16508.4。要进行无损检测的焊缝应设计成能够进行所要求的无损检测的型式 5.1.6锅炉主要受压元件的主焊缝（锅壳、炉胆、回燃室、集箱等的纵向和环向焊缝，以及封头、管板、炉胆顶和下脚圈的拼接焊缝等）应当采用全焊透的对接接头；锅炉受压元件的焊缝不得采用搭接结构；拉撑件不应当采用拼接。 5.1.7锅壳内径大于1000mm时，应在筒体或者封头（管板）上开设人孔；由于结构限制导致人员无法进入锅炉时，可以只开设检查孔；对锅壳内布置有烟管的锅炉，人孔和检查孔的布置应当兼顾锅壳上部和下部的检修需求，锅壳内径为800mm～1000mm的锅壳锅炉，至少应当在筒体或者封头（管板）上开设一个检查孔；立式锅壳锅炉下部开设的手孔数量应当满足清理和检验的需要，其数量应当不少于 3个。 5.1.8对于有炉胆的锅炉，燃烧应在炉胆内完成。进入锅炉的水不得直接冲刷炉胆。炉胆内径大于 1400mm或热量输入大于12MW的锅炉，至少在炉内设3个测点进行温度测量。 5.1.9水压试验压力应符合GB/T16508.1的规定。 54 1
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5.1.10腐蚀裕量
腐蚀裕量应符合如下规定： a）名义厚度>20mm的受压元件以及所有平直部件，腐蚀裕量可为0mm； b) 名义厚度<20mm的受压元件，可取0.5mm作为最小腐蚀裕量； c) 在可能发生严重腐蚀的情况下，应相应地增加腐蚀裕量的值。
5.2性能要求 5.2.1设计性能 5.2.1.1 制造厂应保证锅炉在设计条件下达到额定蒸发量或额定热功率，并提供锅炉经济运行负荷范围。 5.2.1.2在设计条件下运行，锅炉的蒸汽品质应达到以下指标：
饱和蒸汽锅炉的蒸汽湿度对水火管锅炉和锅壳锅炉不应大于4%；过热蒸汽锅炉过热器人口的蒸汽湿度不应大于1%；过热蒸汽含盐量不应大于0.5mg/kg。
工业用蒸汽锅炉的过热蒸汽温度t的偏差应符合如下规定： a）当t≤300℃时，其偏差范围为（2）℃； b) 当300℃
a) 层状燃烧锅炉的热效率不应低于表1的规定； b) 燃油和燃气锅炉的热效率不应低于表2的规定； c) 表中未列燃料的锅炉热效率指标由供需双方商定。
表1层状燃烧锅炉热效率
锅炉容量D t/h或MW
燃料收到基低位发热量 D<1 ID<2 2
燃料品种
Qaet.vsr kJ/kg
或 D<0.7 0.7≤D1.41.4
或
或
或
或
锅炉热效率
% 78 80 76 66 74 76
I 17700≤Qnet21000 II
73 75 71 60 65 71
76 78 74 63 70 74
79 81 78 68 76 78
80 82 79 71 79 80
烟煤
Qet.v.or>21 000 Qnet.v.u≥17700 Qet..≥21000 Qnet.v.r≥21000 Qnet.v.ar≥11500
贫煤无烟煤
I II
褐煤注：1表中未列燃料的锅炉热效率指标由供需双方商定，参照相应燃料收到基热位发热值相近的锅炉热效率指标。
2各燃料品种的干燥无灰基挥发分(V）范围为烟煤：Var>20%；贫煤：10%
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表2燃油和燃气锅炉热效率
锅炉容量D t/h或MW
燃料收到基低位发热量 Qmetiv,ar
燃料品种
D≤2或D≤1.4
D>2或D>1.4
锅炉热效率
kJ/kg
%
88 90 90
重油轻油气注：“气”是指天然气、城市煤气和液化石油气。
86 88 88
5.4排放要求 5.4.1 排烟处过量空气系数应符合如下的规定：
a) 对燃煤室燃炉及带膜式壁的燃煤层燃炉，排烟处过量空气系数不超过1.4； b) 对其他燃煤层燃炉，排烟处过量空气系数不超过1.65； c) 对正压燃烧的燃油（气）锅炉，排烟处过量空气系数不超过1.15； d) 对负压燃烧的燃油（气）锅炉，排烟处过量空气系数不超过1.25。
5.4.2在锅炉系统设计时，锅炉配套辅机的驱动电机宜配有变频调速装置。 5.4.3 锅炉设计排烟温度应符合下述要求：
a) 额定蒸发量小于1t/h的蒸汽锅炉，不高于230℃； b) 额定热功率小于0.7MW的热水锅炉，不高于180℃； c) 额定蒸发量大于或者等于1t/h的蒸汽锅炉和额定热功率大于或等于0.7MW的热水锅炉，不
高于170℃。
5.4.4 锅炉应配置必要的脱硫除尘设备，锅炉宜配备脱硝设备，锅炉大气污染物的排放应符合 GB13271的规定。 5.5许用应力 5.5.1本部分常用材料的许用应力[。]按GB/T16508.2选取，用于设计计算时，有时还需考虑元件结构特点和工作条件，按式（1)乘以修正系数：
....(1)
[]=[]]
5.5.2修正系数根据元件结构特点和工作条件，按表3选取。
表3修正系数1
元件型式及工作条件
7
锅壳筒体和集箱筒体不受热（在烟道外或可靠绝热）
1.00 0.95 0.90
受热（烟温600℃）受热（烟温600℃）
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