管板是废热锅炉重要的承压元件之一，也是在使用过程中容易损坏的主要元件。它的结构和承载状况均十分复杂，通过传统的方法准确计算管板应力十分困难。本文运用有限元分析软件ANSYS对上海海陆昆仑高科技工程有限公司设计的废热锅炉薄管板结构进行三维温度场和应力场分析。使用APDL语言进行实体建模，针对壳程压力、管程压力和管、壳程压力共同作用的三种工况进行机械应力分析，得到管板应力强度分布云图，由此确定最危险工况。结果显示三种工况下应力强度最大值都发生在管板与筒体连接的圆弧过渡段处的内表面。进一步考虑温差对管板的影响，除了选用挠性薄管板外，还必须选择合适的热防护结构。本文通过调整热防护结构的几何尺寸以及材料参数等措施，经过多次温度场分析，最终确定出带有保温层、套管和护板的热防护结构。温度场分析结果显示，发生在与管板连接的炉管管头处的最高温度均小于高温硫化腐蚀临界温度，可见此结构能很好的起到热防护效果。然后分别对热应力场和热-结构耦合场进行分析，得到各自的应力分布云图，与先前的机械应力分析结果相比较，可见热应力作用在工程中是不可忽视的。最后，根据JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》的应力分类标准对各种情况下的应力分析结果进行了应力强度评定，均符合各自的限制条件。另外，本文还模拟了有无护板情形下的保温层出现裂缝的极限工况，从而来验证所选热防护结构的安全性。