锅壳式锅炉是工业锅炉中最常用的锅炉之一，管板作为锅壳锅炉主要的受压元件，它的结构及受载状态均十分复杂。目前锅炉本体结构的设计大多数还是采用常规设计，即以材料力学及板壳薄膜理论的简化计算公式为基础，再加上一些经验系数，但往往这些系数都是偏大的，计算出来的结果也偏保守，这种常规设计不能对锅炉受压元件（管板）的应力情况做出准确分析，也未对受压元件内一些重要区域的实际应力进行严格而详细的计算。本文主要从锅壳式锅炉管板的常规设计入手分析管板的应力状况，发现按照常规设计出的管板应力集中位置出现在管板直边过渡区内边缘和管板与烟管的连接处内表面，但这两处的应力大小都远远小于材料的许用应力，因此，本文以工业锅炉工程实践安全性及经济性为方向，以有限元工具近几年在锅炉受压元件上的应用为支撑，提出优化管板处烟管布置的优化方案：减小管板管桥间距，从而增加烟管的布置数量，达到增大对流换热面面积，降低排烟温度，提高锅炉热效率的目的。再对优化后的管板结构进行有限元应力分析及强度评定，选择应力集中区域并在最大应力位置选择两条应力评定路线进行评定，得出优化后的锅炉管板结构能满足材料应力要求，验证了锅炉管板结构优化方案的可行性，为锅炉结构优化等工程实践做出贡献。本文研究内容，响应了“十二五”期间把节约能源资源，减轻能源资源消费增长给生态环境带来的巨大压力纳入国家政策的大方针，本文的优化方案能在一定程度上提高锅壳锅炉的热效率，降低锅炉的耗煤量，同时也降低了锅壳锅炉的排烟温度，为国家节能减排做出贡献。