WikiDer > Работа с технологическим воздуховодом

Process duct work

Работа с технологическим воздуховодом переносит большие объемы горячего пыльного воздуха из технологическое оборудование к мельницам, рукавным фильтрам к другому технологическому оборудованию. Процесс воздуховод может быть круглой или прямоугольной. Хотя изготовление круглых воздуховодов обходится дороже, чем прямоугольных, они требуют меньшего количества ребер жесткости и во многих случаях предпочтительнее, чем прямоугольные воздуховоды.

Воздух в технологическом канале может находиться в условиях окружающей среды или может работать при температуре до 900 ° F (482 ° C). Размер технологического воздуховода варьируется от 2 футов до 20 футов или, возможно, от 20 футов до 40 футов прямоугольной формы.

Большие технологические воздуховоды могут заполняться пылью, в зависимости от уклона, до 30% поперечного сечения, которое может весить от 2 до 4 тонн на погонный фут.

Круглые воздуховоды подвержены разрушению на всасывании воздуховодов, и для минимизации этого требуются ребра жесткости, но они более эффективны по материалу, чем прямоугольные воздуховоды.

Не существует исчерпывающих рекомендаций по проектированию технологического воздуховода. Справочник ASCE по проектированию конструкции воздуховода электростанции дает некоторые общие рекомендации по проектированию воздуховодов, но не дает разработчикам конкретной информации, достаточной для проектирования технологического воздуховода.

Конструкционные технологические воздуховоды

Конструкционные технологические воздуховоды переносят большие объемы высокотемпературного запыленного воздуха между элементами технологического оборудования. Конструкция этого воздуховода требует понимания взаимодействия тепла и смягчения металлы, потенциальные эффекты скопления пыли в больших воздуховодах, и структурный дизайн принципы. Существуют две основные формы конструкционных технологических каналов: прямоугольная и круглая. Прямоугольные воздуховоды закрыты ASCE «Конструктивное проектирование воздуховодов и газоходов для технологических электростанций и промышленного применения».

При практическом проектировании преимущественно круглых конструкционных технологических каналов в цемент, Лайм и вести В отраслях промышленности размер используемых воздуховодов составляет от 18 дюймов (45 см) до 30 футов (10 м). Температура воздуха может варьироваться от комнатной до 1000 ° F (515 ° C). Технологические воздуховоды подвергаются большим нагрузкам из-за накопления пыли, давления всасывания вентилятора, ветра и землетрясение силы. По состоянию на 2009 год Технологические воздуховоды диаметром 30 футов могут стоить 7000 долларов за тонну. Неспособность должным образом интегрировать расчетные силы может привести к катастрофическому обрушению воздуховода. Излишний дизайн воздуховодов стоит дорого.

Конструкция воздуховодов круглого и прямоугольного сечения

Конструкция плиты воздуховода основана на изгибе элемента плиты. Конструкция круглой пластины воздуховода основана на соотношении диаметра и толщины пластины воздуховода, а допустимые напряжения содержатся в нескольких ссылках, таких как Стальная пластина США, ASME / ANSI STS-1, SMNACA, Трубчатые стальные конструкции, и другие ссылки. На самом деле круглый воздуховод, изогнутый при изгибе, примерно на 30% прочнее, чем аналогичная форма при сжатии, однако при изгибе используются те же допустимые напряжения, что и при сжатии.

Для круглых воздуховодов требуются стандартные элементы жесткости с шагом примерно 3 диаметра или примерно 20 футов OC. для ветрообразования и изготовления, а также для грузовых перевозок. Для круглых каналов диаметром более 6 футов 6 дюймов (1,98 м) (пластина 1/4 дюйма) требуются элементы жесткости с опорным кольцом. Для воздуховодов меньшего диаметра могут не потребоваться элементы жесткости с опорными кольцами, но они могут быть спроектированы с седловыми опорами. Требуемые они традиционно созданы на основе «Рорка», хотя эта референция достаточно консервативна.

Допустимые напряжения колена круглого воздуховода ниже, чем допустимые напряжения для прямого воздуховода, на коэффициент K = 1,65 / (h 2 / 3power), где [h = t (воздуховод) * R (колено) / (r (воздуховод) * r (воздуховод) Это уравнение или аналогичные уравнения находятся в Трубчатые стальные конструкции раздел 9.9.

Свойства конструкции прямоугольного воздуховода основаны на соотношении ширины и толщины. Обычно это упрощается до ширины = t / 16 из угловых элементов или угловых ребер жесткости, хотя в действительности вся верхняя и боковая пластина воздуховода в некоторой степени влияет на свойства сечения воздуховода.

Логика воздуховода

Логика воздуховода - это процесс планирования теплового движения воздуховода в сочетании с планированием минимизации выпадения пыли из воздуховода.

Воздуховоды перемещаются при изменении внутренней температуры. Предполагается, что воздуховоды имеют ту же температуру, что и их внутренние газы, которая может достигать 900 ° F. Если внутренняя температура воздуховода превышает 1000 ° F, используется огнеупорная футеровка для минимизации температуры поверхности воздуховода. При температуре 1000 ° F воздуховоды могут увеличиваться примерно на 5/8 дюйма на 10 футов длины. Это перемещение необходимо тщательно спланировать, используя тканевые (или металлические) компенсаторы на каждом фланце оборудования и по одному стыку на каждый прямой участок воздуховода.

Наклонный воздуховод на уровне или выше угла естественного откоса пыли в воздуховоде сводит к минимуму накопление пыли. Поэтому многие воздуховоды, несущие большую запыленность, имеют уклон 30 градусов или более.

Геометрия колена воздуховода

Чтобы свести к минимуму потерю давления в коленах воздуховода, типичный радиус колена в 1 1/2 раза больше диаметра воздуховода. В случаях, когда такой радиус колена невозможен, к воздуховоду добавляются поворотные лопатки.

Переход к бетонной кладке

Схема перехода воздуховода и колена

Технологические воздуховоды часто имеют большие размеры (от 6 до 18 футов в диаметре), по ним проходят большие объемы горячих грязных газов со скоростью от 3000 до 4500 футов в минуту. Вентиляторы, используемые для подачи этих газов, также большие, от 250 до 4000 лошадиных сил. Поэтому минимизация падения давления в воздуховоде за счет минимизации турбулентности на изгибах и переходах имеет важное значение. Радиус изгиба воздуховода обычно в 1 1/2 - 2 раза больше диаметра воздуховода. Боковые уклоны переходов обычно составляют от 10 до 30 градусов.

Примечание: скорость газа в воздуховоде выбрана так, чтобы минимизировать выпадение пыли из воздуховода. Скорость в воздуховоде цементно-известкового завода при нормальной работе составляет от 3000 до 3200 футов в минуту, скорость производства свинца составляет от 4000 до 4500 футов в минуту, так как пыль тяжелее. В других отраслях, таких как зерно, скорость газа ниже. Для более высокой скорости газа в воздуховоде могут потребоваться более мощные вентиляторы, чем для более низких скоростей в воздуховоде.

Типы опор воздуховодов

  • Фиксированные опоры обычно предназначены для предотвращения бокового перемещения воздуховода. В зависимости от геометрии опоры неподвижные опоры также могут препятствовать вращению воздуховода и опоры.
  • Скользящие опоры обычно опираются на тефлоновые (или другие материалы) прокладки, изолированные от воздуховода, чтобы температура и пыль не повреждали скользящую поверхность.
  • Ссылка опоры часто «наклонности», или рамно рамы вниз от опорного кольца воздуховода (рамы) на фундаменте или опорной плоскости. если изгиб достаточно длинный, петли не требуются для обеспечения теплового расширения воздуховода.
  • Опоры для штанг или подвесов аналогичны опорам для звеньев, но из-за гибкости опор для штанг их легче проектировать и детализировать.
  • Направляющие опоры: часто кольца внутри структурной рамы с угловыми направляющими, которые позволяют воздуховоду расти вертикально, удерживая воздуховод в поперечном направлении от ветровых нагрузок.
  • Необычные условия «поддержки» (подробности):
    • Петли на компенсаторах
    • Натяжные стяжки на двух фиксированных опорах
    • Конструкции, которые позволяют локтям воздуховодов сгибаться в необычных условиях поддержки
    • Другие необычные дизайнерские модели.

Расчетные нагрузки на воздуховод

Для технологических трубопроводов цементного и известкового завода нагрузки на воздуховоды складываются из следующих факторов:

  1. Собственные нагрузки на воздуховоды: часто упрощаются (при использовании цементного завода) путем использования веса пластины воздуховода, умноженного на 1,15 в качестве припуска на ребро жесткости, поскольку ребра жесткости воздуховода обычно весят меньше, чем 15% веса пластины воздуховода. Допуск на ребра жесткости для воздуховодов электростанций прямоугольного сечения может составлять от 50% до 100% веса пластины воздуховода.
  2. Запыленность внутренней части воздуховода (нижняя часть воздуховода): значительно зависит от уклона воздуховода. Эти нагрузки должны быть одобрены клиентом, но часто используются следующим образом:

Для воздуховода с уклоном от 0 градусов до 30 градусов внутренняя пыль в воздуховоде составляет 25% его поперечного сечения. При уклоне воздуховода от 30 до 45 градусов нагрузка на воздуховод от пыли снижается до 15% от его поперечного сечения, плюс нагрузка на внутреннее покрытие воздуховода. Для воздуховодов с уклоном от 45 до 85 градусов внутренняя пыль в воздуховоде составляет 5% от поперечного сечения воздуховода, плюс нагрузка на внутреннее покрытие воздуховода. Для воздуховодов с уклоном более 85 градусов. Из-за потенциальной высокой запыленности большая часть технологических воздуховодов проходит под уклоном от 30 до 45 градусов.

2a) Воздухозаборник в непроизводственных каналах (диаметром 2 фута и меньше), таких как вентиляционные каналы конвейера, иногда проходят горизонтально и могут быть заполнены до 100% поперечного сечения.

2b) Запыленность внутреннего воздуховода электростанции согласовывается с заказчиком и иногда используется при нагрузке от 1 до 2 футов внутренней золы.

3) Внутренний воздуховод, покрывающий пылевые грузы, которые иногда используются в качестве слоя пыли 2 дюйма (50 мм) по внутреннему периметру.

4) Давление всасывания в воздуховоде. Большинство нагрузок технологического канала имеют расчетное давление воды от 25 дюймов (600 мм) до 40 дюймов (1000 мм). Это давление всасывания вызывает падение давления всасывания на боковые стенки воздуховода. Кроме того, это давление действует перпендикулярно «компенсаторам» воздуховода, чтобы создать дополнительную нагрузку на опоры воздуховода, которая увеличивает статические и временные нагрузки. Обратите внимание: давление в воздуховоде зависит от температуры, так как плотность газа зависит от температуры. Давление в канале 25 дюймов водяного столба при комнатной температуре может стать от 12 дюймов до 6 дюймов при рабочем давлении в канале.

5) Ветровые нагрузки на воздуховод

6) Канальные сейсмические нагрузки

7) Воздуховод Снеговые нагрузки, обычно несущественные, так как снег будет быстро таять, если установка не находится в режиме остановки.

8) Пыль в верхней части воздуховода, часто обозначаемая как нулевая, так как образование пыли на заводах сейчас намного меньше, чем в прошлом.

9) Давление всасывания в воздуховоде действует перпендикулярно концу поперечного сечения воздуховода и может быть значительным. Для воздуховода, рассчитанного на 25 дюймов воды при начальной температуре 70 градусов по Фаренгейту, на воздуховоде диаметром 8 футов это равно 8000 фунтов на каждом конце воздуховода.

Фиксированная опора воздуховода

Круглые воздуховоды

Большинство технологических трубопроводов цементных заводов имеют круглую форму. Это связано с тем, что круглая форма воздуховода не изгибается между окружными ребрами жесткости. Поэтому элементы жесткости на изгиб не требуются, а для круглых воздуховодов требуется меньше и более легких промежуточных элементов жесткости, чем для прямоугольных воздуховодов. Жесткость круглых воздуховодов цементного завода иногда составляет около 5% веса воздуховода. Прямоугольные ребра жесткости воздуховода цементного завода в 15-20% больше веса воздуховода. Воздуховоды электростанции часто больше. Воздуховоды электростанции обычно имеют прямоугольную форму, а вес элемента жесткости в 50% (или более) превышает вес воздуховода. (это основано на личном опыте и зависит от нагрузки, размера воздуховода и отраслевых стандартов)

Большой круглый технологический воздуховод обычно сфабрикованный от листа из мягкой стали 1/4 дюйма (6 мм) с овальными кольцами жесткости на расстоянии от 15 до 20 футов (от 5 до 6 м) в центре, независимо от диаметра. Такая длина обеспечивает сопротивление ветровому овалу и сопротивление овальному при транспортировке грузовиком. Это также хорошо работает с производственным оборудованием.

Типовые промежуточные кольца предназначены для гибки на ветру. подчеркивает, уменьшенного в соответствии с требованиями предел текучести снижение при рабочих температурах. Типичные кольца изготавливаются из катаной стальной пластины, уголков или тройников, сваренных вместе для создания необходимого поперечного сечения кольца. Кольца изготавливаются из любой комбинации пластин, тройников или W-образных форм, которые можно использовать в магазине. Кольца обычно изготавливаются из низкоуглеродистой стали, пластины ASTM A36 или аналогичной. Расположение кольцевых стыковых швов предпочтительно должно быть смещено на 15 градусов (+/-) от точки максимального напряжения, чтобы свести к минимуму влияние пористости сварного шва на допустимое напряжение сварного шва.

Видеть Сталь США Пластина, объем II для эмпирического расстояния между кольцами и напряжения изгиба ветром: Расстояние = Ls = 60 sqrt [Do (футы) * t пластины (дюймы) / давление ветра (psf)] Сечение = p * L (расстояние, футы) * Do (футы) * Do (футы) / Fb (20 000 при температуре окружающей среды) Это более старая ссылка, но это хорошая отправная точка для проектирования воздуховодов.

В главе 4 SMACNA (2-е издание) содержится множество полезных формул для круглых каналов, допустимых напряжений, расстояния между кольцами, воздействия пыли, льда и временных нагрузок. Базовый коэффициент безопасности для SMACNA, 3, больше, чем обычно используется в типичных строительных проектах, и составляет 1,6. В SMACNA критическое расстояние между кольцами составляет L = 1,25 * D (фут) sqrt (D (фут) / т ( дюймов)), что аналогично трубчатым стальным конструкциям, L = 3,13 * R sqrt (R / t). Фактически, использование Spacing = 60 sqrt [Do (ft) * t plate (in) / wind pressure (psf)] является консервативным.

Допустимые изгибные и сжимающие напряжения в воздуховодах могут иметь несколько источников.

См. API 560 для расчета ветровых ребер жесткости овальной формы.

См. Стальные трубчатые конструкции, главы 2, 9 и 12, где указаны допустимые напряжения для тонких круглых каналов, их допустимые напряжения, колена, коэффициенты размягчения колен и некоторые процедуры для расчета опорных колец воздуховодов. Эти допустимые напряжения могут быть проверены с помощью избранного обзора глав US Steel Plate, Blodgett Design of plate структур, Roark & ​​Young или API 650.

Опорные кольца круглых воздуховодов расположены на расстоянии трех диаметров или, при необходимости, до 14 м (50 футов) от центра. На этом расстоянии основные опорные кольца рассчитаны на сумму давление всасывания напряжения и изгибающие моменты опоры.

Допустимое сжимающее напряжение круглого воздуховода = 662 / (d / t) +339 * Fy (стальные трубчатые конструкции, глава 2). В других справочниках используются аналогичные уравнения.

Типичные перепады давления на цементном заводе в воздуховоде составляют: от 60% до 80% от работы воздуховода при высоких температурах. падение давления происходит в технологическом оборудовании, рукавных фильтрах, мельницах и циклонах. Поскольку двигатель мощностью 1 (одна) лошадиная сила стоит примерно 1000 долларов в год (2005), важна эффективность воздуховода. Минимизация падения давления в воздуховоде может снизить плановые эксплуатационные расходы. в большинстве воздуховодов, не относящихся к оборудованию, падение давления происходит при переходах и изменениях направлений (изгибы). Наилучший способ минимизировать падение давления в воздуховоде или минимизировать эксплуатационные расходы установки - это использовать отводы с радиусом отвода до радиуса воздуховода более 1,5. (Для 15-футового воздуховода радиус изгиба будет равен или превышать 22,5 фута).

Падение давления в технологическом канале (практика США) обычно измеряется в дюймах водяного столба. Типичный воздуховод работает при общем давлении всасывания около - 25 дюймов (160 фунтов на квадратный фут), при этом примерно 75% потерь давления в камере мешка, 10% потерь давления на трение в воздуховоде и 15% (номинальные) потери в изгибе. турбулентность. Основное внимание при проектировании воздуховодов необходимо для сведения к минимуму потерь давления в воздуховоде, турбулентности, поскольку плохая геометрия воздуховода увеличивает турбулентность и увеличивает потребление электроэнергии установкой.

Обрушение под давлением на всасывании круглых воздуховодов в воздуховодах диаметром более 6 футов предотвращается кольцами на опорах и центрами диаметром примерно 3.

Опорные кольца круглых каналов традиционно разрабатываются по формуле, найденной в Roark & ​​Young. Однако эта ссылка основана на точечных нагрузках на кольца, в то время как фактические нагрузки на кольца в воздуховоде основаны на почти однородной донной пыли. Таким образом, можно показать, что эти формулы с помощью Ram или других методов анализа имеют фактор консерватизма примерно в 2 раза выше напряжений, заданных In Roark. Силы мертвого кольца воздуховода, силы под напряжением и пыли необходимо комбинировать с усилиями давления всасывания. Силы всасывающего давления концентрируются на кольцах, поскольку они являются наиболее жестким элементом из имеющихся.

Допустимые напряжения колена круглого воздуховода уменьшаются за счет кривизны колена. Различные ссылки дают аналогичные результаты для этого сокращения. Стальные трубчатые конструкции, раздел 9.9 дает коэффициент уменьшения (Бескина) K = 1,65 / (ч (2/3 мощности)), где h = t (пластина) * R (колено) / r (воздуховод) (где давление всасывания меньше ). Этот K уменьшает I-фактор воздуховода I эффективный = I / K.

Кольца круглых воздуховодов изготавливаются из катаных тройников, уголков или пластин, сваренных до необходимой формы. Обычно они разрабатываются со свойствами ASTM A-36.

Факторы безопасности

Типичный коэффициент безопасности круглой пластины воздуховода (традиционный коэффициент безопасности) должен составлять 1,6, поскольку изгиб и выпучивание пластины воздуховода в основном контролируются типовой конструкцией промежуточного кольца.

Типичный коэффициент безопасности промежуточного кольца должен составлять 1,6, поскольку в различных нормах (API 360 и т. Д.) Имеется достаточно доказательств того, что промежуточные кольца, разработанные для сочетания овальной формы ветра и давления всасывания, являются безопасными.

Типичное главное опорного кольца фактор безопасности, если они предназначены формулами «Роарк» должна быть 1,6, (если построено в Roark нормальных 1% из круглого стандартного допуска), поскольку он может быть показан с помощью различных методов, что эти формулы, по крайней мере, одним из факторов из двух, выше трех результатов анализа кольца D и т. д.

Типичный коэффициент безопасности изгиба воздуховода должен быть выше 1,6, потому что может быть трудно показать, что отгрузка изгиба вне круглого сечения соответствует нормальному стандартному отклонению в 1%. (различные коды и справочные примечания).

Конструкционные трубы круглые конвейерные

Круглые конструкционные трубы иногда используются для поддержки и удержания конвейеров, транспортирующих уголь, свинцовый концентрат или другой пыльный материал по окружным дорогам, подъездным дорогам к заводам или погрузочным сооружениям для речных барж. Когда для этих целей используются трубы, они могут иметь диаметр от 10 футов 6 дюймов до 12 футов и длину до 250 футов, при использовании пластины толщиной до 1/2 дюйма и ребер жесткости с овальным кольцом на расстоянии 8 футов (до центров 20 футов). В одном из таких проектов моя фирма добавила L8x8x3 / 4 в верхней точке под углом 45 градусов, чтобы придать пластине жесткость около точки максимального напряжения для труб (согласно Тимошенко и другим).

Некоторые производители предоставляют конвейерные галереи для той же цели.

Прямоугольный воздуховод

Прямоугольные воздуховоды цементного завода часто представляют собой пластину воздуховода 1/4 дюйма (6 мм) с ребрами жесткости, расположенными на расстоянии около 2 футов 6 дюймов, в зависимости от давления всасывания и температуры. Более тонкая пластина требует меньшего расстояния между ребрами жесткости. Ребра жесткости обычно считаются концами со штифтами. Воздуховоды электростанции могут представлять собой воздуховоды толщиной 5/16 дюймов с W-образными ребрами жесткости «фиксированного конца» на расстоянии примерно 2-5 дюймов. Поскольку прямоугольная пластина воздуховода изгибается, ребра жесткости требуются на достаточно близком расстоянии. Пластина воздуховода 3/16 дюйма или более тонкая может привести к шуму или шуму, поэтому ее следует избегать.

Характеристики прямоугольного сечения воздуховода рассчитываются по расстоянию между верхним и нижним углами воздуховода. Площади фланцев основаны на размере угловых углов плюс ширина пластины воздуховода на основе отношения толщины пластины 16 * t. (см. проект конструктивного воздуховода AISC ниже) Для свойств сечения пластина «перемычка» игнорируется.

Типичное расстояние между ребрами жесткости для воздуховодов цементного завода обычно основано на изгибе пластины воздуховода M = W * L * L / 8. Это связано с тем, что использование фиксированного состояния требует сложного проектирования креплений пластин. Электростанция и другие более крупные воздуховоды обычно обходятся без создания углового момента «фиксированного конца». Все ребра жесткости для прямоугольных воздуховодов требуют учета поперечных ребер жесткости на кручение.

Влияние температуры на предел текучести воздуховода

Воздуховоды обычно проектируются так, как если бы температуры пластины воздуховода и ребра жесткости соответствовали температурам газа внутри воздуховода. Для низкоуглеродистых сталей (ASTM A36) расчетный коэффициент предела текучести при 300 ° F составляет 84% от напряжения при комнатной температуре. При температуре 500 ° F расчетный предел текучести составляет 77% от напряжения при комнатной температуре. При 700 ° F расчетный коэффициент предела текучести составляет около 71% от напряжения при комнатной температуре. Температуры выше 800 ° F могут вызвать деформацию углеродистой стали. Это связано с тем, что в этом диапазоне температур структура кристаллической решетки низкоуглеродистой стали изменяется при температурах выше примерно 800 градусов по Фаренгейту (ссылка, стальная пластина США, сталь для жаропрочных сплавов).

Для воздуховодов, работающих при температуре выше 800 градусов по Фаренгейту, материал пластины воздуховода должен сопротивляться деформации. Для воздуховодов между 800 ° F и 1200 ° F можно использовать нержавеющую сталь Core-ten или ASTM A304, пластина Core-ten дешевле, чем нержавеющая сталь.

Стали Corten имеют по существу те же отношения предела текучести, что и Corten, при температуре до 700 ° F. При 900 ° F коэффициент предела текучести составляет 63%. При 1100 ° F коэффициент предела текучести составляет 58% (таблицы AISC). Стали Corten не следует использовать при температуре выше 1100 ° F.

Если воздуховод и его ребра жесткости не изолированы, ребра жесткости могут быть выполнены из стали ASTM A36 даже при температуре воздуховода 1000 ° F. Это связано с тем, что температура элемента жесткости ниже температуры газа в воздуховоде на несколько сотен градусов (F). Предполагается, что температура элемента жесткости воздуховода падает примерно на 100 ° F на дюйм глубины (без изоляции) (справочные данные отсутствуют).

Коррозия и износостойкость

Коррозия

Поскольку сокращение потерь тепла на заводах изменилось с годами, теперь воздуховоды соединяют больше единиц оборудования, чем когда-либо прежде. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать конденсации влаги в воздуховодах растений. Как только происходит конденсация, конденсация может абсорбировать CO2 и другие компоненты газового потока и стать коррозийной для низкоуглеродистой стали. Способы избежать этой проблемы могут включать:

  1. Изоляция воздуховода
  2. специальные стали, такие как сталь COR-10, нержавеющая сталь A304 или нержавеющая сталь A316L,
  3. Внутренние покрытия воздуховодов. Внутренние покрытия воздуховодов дороги и могут стоить дороже, чем пластина, которую они защищают. Было замечено, что трубы цементных заводов без покрытия с конденсацией служат менее двух лет.

Для воздействия серной кислоты могут потребоваться каналы из нержавеющей стали, стеклопластиковые каналы и т. Д.

Износостойкость

Выхлопные газы многих заводов содержат пыль с высоким потенциалом износа. Обычно износостойкие стали не подходят для сопротивления износу каналов, особенно при более высоких температурах. Износостойкие стальные воздуховоды сложно изготовить, а огнеупорные покрытия обычно дешевле, чем износостойкие стальные воздуховоды. В каждой отрасли могут применяться разные подходы к сопротивлению износу воздуховодов.

Клинкерная пыль цементного завода более абразивна, чем песок. В высокотемпературных каналах или каналах с потенциалом износа огнеупор диаметром 2 1/2 дюйма часто крепится к пластине канала с помощью V-образных анкеров при температуре 6 дюймов (+/-), чтобы выдерживать а) температуру или б) износ в коленях или комбинация этих эффектов.Иногда керамическая плитка или керамический раствор крепят к воздуховоду, чтобы выдержать температуру и износ.

Оболочки зерновых растений также очень абразивные. Иногда пластиковые футеровки используются для защиты от износа в зернохранилищах, где температуры ниже, чем на предприятиях по переработке полезных ископаемых.

Типы компенсаторов

Сегменты воздуховода обычно разделяются металлическими или тканевыми компенсаторами. Эти соединения разработаны и детализированы для давления всасывания в воздуховоде, температуры и перемещений между сегментами воздуховода. Для разделения сегментов воздуховода часто выбирают тканевые соединения, поскольку они обычно на 40% дешевле металлических соединений. Также металлические соединения создают дополнительную нагрузку на сегменты воздуховода. Металлические соединения предпочитают осевые перемещения и создают значительные боковые нагрузки на сегменты воздуховода. тканевые стыки стоят от 100 до 200 долларов за квадратный фут стыка (2010 г.). Металлические соединения могут стоить вдвое больше.

Предполагается, что усилия в канале расширения ткани равны 0 # / дюйм. Усилия для металлических компенсаторов для металлических соединений в воздуховоде диаметром 24 дюйма составляют порядка 850 # / дюйм для осевой жесткости пружины и 32 500 # / дюйм для бокового перемещения. Эти коэффициенты будут варьироваться в зависимости от размера воздуховода, толщины стыка и станут больше для прямоугольных воздуховодов (на основе одной недавней работы).

Срок службы тканевого компенсатора в полевых условиях составляет около 5 лет. Многие предприятия предпочитают площадки для доступа возле стыков для замены ткани стыков.

Программное обеспечение методом конечных элементов

В настоящее время доступно программное обеспечение для моделирования воздуховодов в 3D. Это программное обеспечение необходимо использовать с осторожностью, поскольку правила проектирования для коэффициентов размягчения ширины к толщине, колена и т. Д. Не могут быть введены в программу проектирования.

Канальный переход и армирование

Представление чертежей и нанесение размеров

Воздуховоды легко нарисовать в 3D без правильных размеров. Рисунки должны быть выложены:

  • Рабочие точки с отметками и размерами в плане.
  • Радиус колена, диаметры воздуховода или размеры ширины и толщины, размеры касательной к колену (истинный вид, а также виды в плане и фасады)
  • Сетки колонн, размеры между опорами, с указанием рабочих точек
  • Отсутствие размеров в трехмерных чертежах затрудняет отслеживание чертежей.
  • опоры нужно согласовывать с высотами.

Особые условия загрузки воздуховода

Особые условия нагрузки на воздуховоды могут возникать вне мертвых, находящихся под напряжением, запыленных и температурных условий. Воздуховоды, связанные с угольными мельницами, заводами по измельчению кокса и в некоторой степени предприятиями по переработке зерна, могут быть подвержены воздействию взрывоопасной пыли. Воздуховоды, предназначенные для взрывоопасной пыли, обычно рассчитаны на внутреннее давление 50 фунтов на квадратный дюйм и обычно имеют одно устройство для разгрузки взрыва, одно вентиляционное отверстие на секцию воздуховода. Вероятность взрыва пыли в системе угольной мельницы косвенного действия со временем составляет 100%. Это может вызвать пожар от 5 футов до 15 футов в диаметре и от 20 до 30 футов в длину. Следовательно, доступ к участкам, окружающим взрывные отверстия, должен ограничивать личный доступ с закрытым доступом.

Впускной и выпускной воздуховоды большой рукавной камеры

Детали воздуховода

Воздуховоды доставляются от завода-изготовителя к строительным площадкам на грузовиках, по железной дороге или на баржах, длина которых соответствует виду транспорта, часто секциями по 20 футов. Эти секции соединяются фланцами или приварными хомутами. Фланцы предусмотрены на компенсаторах или для соединения секций воздуховодов с низким напряжением. Фланцы могут быть трудными при проектировании для сил, действующих на пластину воздуховода. Фланцевые прокладки придают фланцам гибкость, что затрудняет их способность выдерживать нагрузки. Поэтому приварные ленты (короткие стальные ленты) обычно используются для соединений пластин с повышенными нагрузками.

Различные фото воздуховодов

При внимательном рассмотрении фотографии фиксированной опоры воздуховода можно увидеть несколько ее свойств или круглые кольцевые опоры. Ребра жесткости расположены под углом примерно 60 градусов по центру. Кольцо воздуховода изготовлено из двух катаных WT, сваренных по центру. Это меньший по размеру воздуховод с небольшими нагрузками, поэтому нижний фланец был немного изменен из-за требований зазора между опорами. Показан небольшой зазор для установки подшипника скольжения канала из ПТФЭ, хотя в этот зазор также можно вставить неподвижную опору. На заднем плане фото фланец воздуховода. Фланец воздуховода обычно имеет болты 3/4 дюйма при номинальном значении 6 дюймов; интервал.Толщина уголка фланца воздуховода должна быть рассчитана с учетом растягивающих напряжений пластины воздуховода, поскольку фланцы будут изгибаться. Обычно толщина уголка составляет 5/16 дюйма или 3/8 дюйма.

См. Фото выше круглых колен, переходов и ребер жесткости воздуховода. Радиус изгиба воздуховода составляет от 1,5 до 2 диаметров воздуховода. Круглый воздуховод имеет овальную форму и транспортировочные кольца на номинальном расстоянии 20 футов, а также большие опорные кольца на опорах. Y-образный разъем имеет присоски на пересечении воздуховодов. Обратите внимание на входной переход вентилятора мощностью 3000 л.с. и входной переход в стеке, также показанные на этой фотографии.

На соседнем фото также показаны несколько принципов работы воздуховодов. На нем показан большой впускной воздуховод рукавного фильтра. Впускной канал сужается, чтобы свести к минимуму выпадение пыли. Такой неглубокий конус также снижает потери давления при изменении диаметра воздуховода. Обратите внимание, что расстояние между кольцами прямоугольного воздуховода составляет примерно 2 '- 6 дюймов по центру. Круглый воздуховод укреплен около каждого ответвления воздуховода.

Ресурсы

Есть несколько ссылок на работу с технологическим воздуховодом. Эти справочные материалы используются вместе для обзора процессов проектирования воздуховодов. Другие ссылки часто используются для проектирования воздуховодов, но они дают аналогичные результаты. Конечно-элементное проектирование технологического воздуховода возможно, но для правильной интерпретации конечно-элементной модели требуются требования теории проектирования и допустимые напряжения.

  • ASCE - Структурный дизайн воздуховодов и газоходов для электростанций и промышленных котлов
  • Рорк и Янг. Формулы для стресса и растяжения, разные издания
  • Стальной лист США, листовые конструкции, том I и II
  • Стальной лист США, стали для повышенных рабочих температур 1974 г.
  • AISC, зависимости температуры стали от текучести и зависимости температуры стали от модуля Юнга.
  • Линкольн Дуговая сварка, Проектирование сварных конструкций, Омар Блоджетт, глава 6, раздел 6.6
  • Дуговая сварка Lincoln, трубчатые стальные конструкции, Троицкий
  • Холодногнутые стальные конструкции
  • ASHRE, для расчета перепадов давления, колен и вентиляторов
  • API 560, содержит ссылки на минимизацию овализации от ветра
  • SMNACA также можно использовать как справочник
  • Поставщик технологических процессов, 2005 г., Нагрузки на технологические воздуховоды
  • Справочник по аналогичному дизайну, распечатанный, Gaylord & Gaylord, Design of Bins.

В цементной, извести и свинцовой промышленности допустимые количества пыли (для структурной нагрузки): Технологические воздуховоды предназначены для транспортировки больших объемов пыли. часть этой пыли осядет на дно воздуховода во время отключения электроэнергии и нормальной работы.

Часто предполагается, что процентное соотношение поперечного сечения воздуховода, заполненного пылью, составляет:

  • Уклон воздуховода до 30 градусов, 25% поперечного сечения.
  • Наклон воздуховода от 30 до 45 градусов, 15% поперечного сечения
  • Уклон воздуховода, от 45 до 85 градусов, 5%
  • Свыше 85 градусов, внутреннее покрытие от пыли 2 дюйма (50 мм).
  • Эти нагрузки всегда согласовываются с клиентом перед использованием, но это в обычной практике США.

Чтобы свести к минимуму накопление пыли, каждый материал имеет минимальную скорость переноса, известь = примерно 2800 футов в минуту, цемент примерно 3200 футов в минуту и ​​свинцовая пыль примерно 4200 футов в минуту.

Плотность пыли зависит от отрасли. Обычно это: плотность цементной пыли = 94 фунт-фут, известковая промышленность = 50 фунт-фут, пыль оксида свинца = 200 фунт-фут.

Износ воздуховодов. Высокотемпературные воздуховоды часто переносят большие объемы горячей абразивной пыли. Часто расчетная температура воздуховода или абразивность пыли препятствуют использованию абразивно-стойких сталей. В этих случаях огнеупор можно закрепить внутри воздуховода, или абразивостойкая плитка с приварными гайками приваривается к внутренней части воздуховода.

Воздуховод тепловое движение

Канальные стали расширяются с температурой. Каждый тип стали может иметь свой коэффициент теплового расширения, типичные мягкоуглеродистые стали расширяются с коэффициентом 0,0000065 (см. AISC).

Рекомендации