钢塔架悬挂式烟囱是由外部钢塔架和内部排烟筒两大结构单元共同组成的一种稳定结构体系。外部的钢塔架承担内部排烟筒的重量及排烟筒传递来的水平荷载,是主要的受力结构。内部排烟筒主要满足湿法脱硫后的烟气排放功能,整体或分段悬挂在外部钢塔架上,并通过若干制晃点使筒身与外部塔架各层连接,将水平荷载传递给钢塔架。目前在火力发电厂中,钢筋混凝土外筒悬挂式钢内筒的烟囱较多,钢结构塔架、悬挂式排烟筒烟囱的应用和研究相对较少。随着国家经济的发展,工业化进程不断加速,钢塔架悬挂式烟囱的应用也在逐渐增多,但在工程实践中多采用常规设计方法进行设计,即将钢塔架和排烟筒分开建模计算,忽略排烟筒的刚度贡献,未考虑二者的共同工作效应。本文主要针对此种烟囱的钢塔架与排烟筒体的协同工作机理展开研究。首先总结了火力发电厂烟囱的主要类型及烟气特点,对钢塔架悬挂式烟囱的结构选型、构造特点、主要荷载及计算方法等设计要点进行了论述,对当前湿法脱硫烟囱排烟筒的常用防腐做法进行了分析,建议针对具体的脱硫工艺选择合适的排烟筒防腐蚀方案。结合背景工程,对钢塔架悬挂式烟囱按钢塔架与排烟筒分开计算的常规设计方法和考虑二者协同工作的设计方法分别建立有限元模型进行计算,并对两种方法的计算结果进行了对比分析,主要对比两者在自振周期、振动模态等动力特性方面以及在筒体自重、风荷载、地震等作用下结构内力及位移的差别。研究结果表明:二者的受力特征及控制荷载较类似,但考虑协同工作的钢塔架悬挂式烟囱的设计更接近实际工作情况,计算结果更为精确,用材更节约。对钢塔架悬挂式烟囱中主要的悬挂节点进行了考虑竖向地震作用效应的有限元分析,分析了节点的受力特征并验证了节点的可靠性。依托有限元整体模型对钢塔架悬挂式烟囱结构的受力特性进行了参数化分析,重点研究了排烟筒的分段悬挂数、筒体的壁厚、钢塔架底部宽度与高度之比等参数对协同工作体系的钢塔架悬挂式烟囱受力特性的影响规律。结果表明:(1)排烟筒整体悬挂时的刚度贡献大于分段悬挂时,分段数量使排烟筒为静定连接时,筒体应力下降较多。(2)排烟筒的筒壁厚度增加时结构整体刚度有所增加,但效果不明显。(3)塔架底部宽度与整体高度之比对结构整体刚度有一定影响,结构顶部位移随着底部宽度的增大而减小。对钢塔架悬挂式烟囱结构采用增大荷载系数法进行了强风及大震作用下的非线性分析,结果表明:在风荷载作用下荷载系数达到2.8以后以及在地震作用下地面加速度峰值达到1100 cm/s~2后,结构计算均不再收敛。钢塔架结构中下部的54m~74m层杆件及悬挂桁架下方的144m~154m层杆件为结构受力的关键和薄弱部位。在风荷载及地震作用下,排烟筒的最大应力值均位于74m层制晃平台处,筒体的最大应力值一般小于钢塔架杆件的最大应力值。设计中应注意对钢塔架及排烟筒的薄弱位置给予适当加强。综上,火力发电厂湿法脱硫的钢塔架悬挂式烟囱需根据脱硫工艺有针对性地进行排烟筒防腐材料的选择,其结构主要控制荷载是风荷载,在设计中应关注结构受力的敏感参数、重要节点的设计,按照考虑钢塔架及排烟筒二种结构单元协同工作的设计方法进行分析计算,并应对结构的关键及薄弱部位进行适当加强。