工艺热风管道设计计算

第第 8 章章 工艺热风管道设计计算工艺热风管道设计计算 热风管道设计计算是水泥厂工艺设计必不可少的组成部分，涉及了水泥生 产的各个工段。本章主要内容包括：工况下的热风管道管径计算，管道阻力计 算，管网阻力计算，管道重量计算，膨胀节选型计算，管道支座受力计算，收 尘设备的保温计算以及不同工况下管道风速，管道壁厚的选取等内容。 8.1 热风管道热风管道设计计算设计计算 8.1.1 热风管道管径计算热风管道管径计算 1一般地区 对于海拔高度25m/s 时，阻力大，不经 济；风速15m/s 时，风管壁厚应 适当加大。 （3）为防止大型风管的刚度变形，在其长度方向每隔 2.5m 增加一道加固 圈，加固圈可用宽 5080mm，厚度为 58mm 的扁钢制作。 （4）风管的法兰规格、螺栓孔径、数量等均应按表中给定尺寸确定。 8.1.5 管道阻力计算管道阻力计算 1阻力计算公式 风管系统阻力应为管道的摩擦阻力与局部阻力之和： (8-3) 0 2 n K 2 ) D L (P 式中： 气体与管道间的摩擦阻力系数，清洁空气入值一般为 0.020.04，对含尘气 体管道，当含尘浓度50g/m3时，需校正： 表 8-4 校正系数 含尘浓度（g/m3）5050100150 校正系数1.01.011.021.03 L风管长度，m； 管件及变径点阻力系数，见附录 12； v风管中气体流速，m/s； 空气密度，kg/m3，20时 =1.29； K0阻力附加系数，K0=1.151.20； Dn风管直径，m；非圆管道一般折算成等速当量直径 de 后，按圆形管道方式 计算： (8-4) ba ab de 2 式中： de等速当量直径，m； a，b矩形风管的边长，m。 2摩擦阻力系数 计算 管道内摩擦阻力系数 值与介质流动状态、雷诺数 Re 及管壁粗糙度 等因 素有关，对于钢板焊接的管道其摩擦系数 计算如下： （1） (8-5) 2 ) Q lg(1.274 1.42 = 式中： 摩擦阻力系数，见表 8-6，8-7； Q管内气体流量，m3/h； 管内气体流速，m/s； 管壁粗糙度，mm，一般取 =0.1mm。 值详见表 8-5。 表 8-5 值 管道类别绝对粗糙度 （mm） 新无缝或镀锌钢管 0.010.05 轻度腐蚀的无缝钢管 0.20.3 重度腐蚀的无缝钢管0.60.7 （2） (8-6) 2e 1.74) d (2lg 1 式中： de当量直径，m； 管壁粗糙度，m。 表 8-6 摩擦阻力系数 值 管壁粗糙度 当量直径 de（m） 摩擦阻力系数 值 管壁粗糙度 当量直径 de（m） 摩擦阻力系数 值 0.10.0230.60.018 0.20.0200.7-0.80.017 0.30.0180.9-1.00.016 0.40.0171.50.015 =0.0002 0.50.0162.00.014 0.10.0282.5-3.00.013 0.20.0233.5-4.00.012 0.30.0214.50.0117 0.40.0205.00.0115 =0.0004 0.50.019 =0.0004 表 8-7 管道有内衬的 值 当量直径 de(mm)焊接的钢烟气管焊接的钢煤粉管 8000.0150.017 3局部阻力系数 值 该系数指动压头单位的局部损失数，是由于气流经各种管件（三通、弯头、 变异管、阀门等）流向变换、冲击或流速变化而引起的压力损失。清洁气体局 部系数按附录 12 选取，但带粉尘的局部阻力系数应加以修正，修正公式如 8- 7。 (8-7) )+(1= J0F 式中： 0清洁气体局部阻力系数，见附录 12； F带粉尘的气体局部阻力系数； J根据测试确定系数，取 0.81.0； 气体混合物浓度，kg/kg。 4阻力平衡计算 水泥厂除尘管道设计时，个别车间有多个收尘点（如包装车间） ，形成多个 支管路，而这些支管与总干管交汇处压力必须达到平衡，以保证各点收尘效果。 平衡阻力一般有两种方法：一种是在管道设计时通过改变管径、弯头曲率 半径或改变风量达到阻力平衡；另一种是投产前在现场 进行逐点测试，以每支管阀门开度大小来求阻力平衡。 此法比较繁琐，难以达到平衡，最好事先在设计中使阻 力达到平衡，计算方法如下： 1L =5.2m 1 3 v =15m/s=0.5 11 L =4.5m 2 =0.55 2 =18m/s2 2 Q =1045m/h Q =850m/h 3 图 8-1 管道结构 当支管与总管交汇处压力差20%时，改变阻力大的管径，降低流速，以 达到阻力平衡。 例：总管长度 L1=5.2m，如图 8-1 示，风量 Q1=1045m3/h，风速 v1=15m/s， 局部阻力系数 1=0.5，支管长度 L2=4.5m，风量 Q2=850m3/h，风速 v2=18m/s， 局部阻力系数 2=0.55 计算：由 Q1、v1查附录 12 知： 当量阻力系数 1/d1=0.11，动压头 2/2=135Pa，管径 d1=160mm。 总管阻力： 144.7Pa 135)0.55.2(0.11 2 )( 2 11 1 1 1 L d p 支管阻力：由 Q2、v2查附录 12 知：当量阻力系数 2/d2=0.14，动压头 v2/2=194.4Pa，管径 d2=130mm。 2 2 222 2 ()(0.144.50.55) 194.4229.4 2 v PLPa d 支管阻力：阻力差：（229.4144.7）/229.4=36%20% 对支管管径 d2进行调整 144.3mm=1.11130=) 144.7 229.4 (130= ) P d=d 0.2250.225 1 2 22 （ 取值为 145mm 重新查附录 12 计算： d2=145mm，Q2=850m3/h，2数为 14.5m/s，2/d2=0.14，2/2=126.15Pa。 137.5Pa=126.150.55+4.50.12=P2）（ 阻力差：70，积灰可以不予考 虑。 8.2.4事事故故荷荷载载系系数数 生产中为安全起见，应增加安全系数。一般，安全系数取 1.21.3。 8.3 膨胀节选型计算膨胀节选型计算 8.3.1膨膨胀胀节节的的作作用用 热风管道在正常生产时，受管内热风的影响而产生膨胀，而与其相连接的 设备、风管支座，一般都固定在常温状态下的土建基础上，当受高温影响时， 风管热膨胀产生的巨大应力传递到设备和支座上，轻则导致设备动作不灵，支 座变形，重责损坏设备和土建基础。为了保证生产正常进行，在热风管道的适 当位置通常都安装有膨胀节，以吸收热膨胀量。 1金属膨胀节构造及用途 金属膨胀节种类较多，水泥厂常用的是 U 型波纹管膨胀节。该膨胀节由厚 度 0.81.0mm 的不锈钢板（1Cr18Ni9Ti 或 0Cr18Ni19Ti）压制而成，一般为 U 形断面，波纹管两端与短管焊接，内外筒间隙吸收轴向膨胀时的自由运动，波 纹内填充耐高温的保温层，以防波纹管磨损及热量散失。不同的金属膨胀节有 高低温之分，适用不同的压力范围。U 型波纹管膨胀节耐高温、高压、使用寿 命长，但价格高，单个使用只能吸收轴向膨胀量，若需要吸收径向膨胀量，只 能用两个膨胀节加中间节来吸收，但增加了费用。此种膨胀节多用于窑尾预热 器系统、三次风管以及生料粉磨管道系统等位置。 2非金属膨胀节构造及用途 此种膨胀节是由合成纤维或是玻纤布外层涂以橡胶制成的，可以吸收轴向 和径向移位量，具有吸收、隔绝震动传递、无力传递等特点，因此常用在锅炉、 风机进出口、磨机出气罩等处，可耐温度为 200500。用以补偿烟气因温度 变化引起的移位，以及机械振动、基础下沉等不同情况引起的移位。为简化设 计，节省投资，目前大量选用非金属膨胀节。 3膨胀节技术参数 （1）金属波纹管轴向型膨胀节技术参数 表 8-8 金属波纹管轴向型膨胀节技术参数 例：低温型：TG-2000-4（代号通径波数） 高温型：SYB-2000-4（代号 800通径波数） （2）非金属膨胀节参数 此种膨胀节只适用于热膨胀引起的轴向、径向位移，其位移指受压缩时的 位移，不能承受拉伸位移。 表 8-9 非金属膨胀节技术参数 系列号圆型SFYY SFYE SFYS 温度代号 100(Y)200(E)300(S) 工作压力kPa10 例：SFYY-2020-550(圆形 100接管外径轴向长度) 8.3.2 膨膨胀胀节节选选型型计计算算 1膨胀量计算 （8-10）tLL 式中： L管道热膨胀量，mm； L两个相邻固定支座间风管长度，mm； t管道内介质与外界温度差，； 管材线膨胀系数，mm/mm，常用管材 Q235A 的线膨胀系数 值见表 8-10。 低温轴向型 TG 系列高温轴向型 SY 系列 通径 DN（mm） 40030004003000 温度 t（）400400（C）600（L）800（B） 压力（MPa）0.10.1 补偿量 （mm） 以管径及波数而定 工作介质热风、烟气热风、烟气 表 8-10 管材线膨胀系数 2膨胀节自振频率计算 膨胀节只适合在高频低振幅的振动场合使用，不适用于低频高振幅的场合。 当波纹膨胀节在高频低振幅系统中使用时，应注意膨胀节的自振频率不能与系 统的振动频率一致，以免产生共振，其自振频率计算如下： （1）轴向振动： （8-11） G K Cf n 式中： f自振频率，Hz； G膨胀节重量，kg； Kn整个波纹管轴向刚度，N/mm； C自振频率系数，取值如表 8-11。 表 8-11 各阶数值 C C1C2C3C4C5 114.23 215.3128.5037.19 315.7030.2742.6652.3558.28 415.7030.7544.9656.9966.97 515.7931.0745.7259.2471.16 （2）径向振动 温度（） （mm/mm） 温度（） （mm/mm） 温度（） （mm/mm） 10012.2010-627013.3210-635013.6710-6 15012.6010-628013.3610-640013.9010-6 20013.0010-629013.4510-6500 22013.0910-630013.4510-660014.3010-6 23013.1410-631013.4910-670015.0010-6 24013.1810-632013.5410-6 25013.2310-633013.5810-6 26013.2710-634013.6310-6 阶数 C 波 数 （8-12） G K ) L D C(f n n m 式中： Dm波纹管平均直径，；mmhdDm， d波纹管直筒直径，mm； h波纹管高度，mm； Ln波纹管长度，mm；NqLn N波数，个； q波距，mm； Kn整个波纹管的轴向刚度，N/mm； C自振频率系数，各阶系数如表 8-12。 表 8-12 各阶系数 C 阶数C1C2C3C4C5 系数39.93109.80214.12355.79531.27 （3）膨胀节推力计算 （8-13）APF N 式中： F压力推力，N； PN管道最大压力，N/mm2； A波纹管膨胀节有效面积，mm2。 （4）膨胀节预拉伸计算 当安装地区的环境温度与设计时的安装温度相差较大时，应满足预压缩与 拉伸的要求，计算公式如下： （8-14）（ DG D t-t t-t 2 1 xX 式中： X预拉伸量，mm； x最大轴向膨胀量，mm； t安装时环境温度，； tG管道气体最高温度，； tD管道气体最低温度，。 对于拉伸的膨胀节，应该在拉伸变形后其拉杆安装后再拆除。 8.3.3 膨胀节安装位置及注意事项膨胀节安装位置及注意事项 1安装位置 为防止热风管道膨胀和设备振动，及减少设备噪音，一般应在下列各处设 置膨胀节（金属，非金属）： （1）在两个固定支架间安装膨胀节，以抵消土建基础下沉对设备的损坏； （2）在振动设备的进出口安装膨胀节，如立磨、球磨机出口、振动筛等； （3）减少设备的传递载荷，如电收尘器进出口； （4）减少噪音（高压风机进出口连接处） 。 2安装注意事项 （1）膨胀节有方向性，不可装反，否则粉尘随气流进入内外筒间隙，灰尘 积满无法伸缩，造成失效； （2）在倾斜及垂直管道上安装膨胀节，为防止粉尘从内、外筒的间隙进入 保温层内，导致膨胀节损坏，应在间隙处装设不锈钢的弹簧片； （3）不允许利用膨胀节的变形来强行调整管道的安装误差（压缩、拉伸、 偏移、偏转） ，否则，会引起膨胀节的损坏。 8.4 管道支座及支架管道支座及支架 管道的固定位置借助固定点将复杂的管系划分为简单的管段，以使支座基 础沉降时，各支座的载荷变化不大，避免设备损坏，故热风管道应合理地分段 加以支撑。 8.4.1 管道支座形式管道支座形式 （1）固定支座：支座与管道焊接后不能动移。 （2）滑动支座：支座与管道结合面不焊死，可以自由活动。 固定支座 膨胀节 固定支座滑动支座 支架1 滑动支座 支架2 固定支座 膨胀节 图(a) 支架3 铰支座 支架2 G2 支架1 G1 G3 倾斜的接触面 分析单元2 R2(y1) R2(y1) 分析单元1 R1(y)R3(y) G R3(x) G R1(x) R4(y1) X Y1 X1 Y 图 8- 3 图 8-5 膨胀节 固定支座 铰杆支架 中部无膨胀节 图c 图 8-4 图 8-6 （3）导向支座：支座与管道不焊接，但只允许向一定方向移动。 8.4.2 支支座座设设置置位位置置 （1）热风管道上膨胀节附近，一端应加设固定支座，另一端应设置滑动支 座，如图 8-3。 （2）管道上设有两个异径膨胀节时，在两个膨胀节之间应加设固定支座。 （3）管道较复杂时，只允许设置一个固定支座，其余均应设置滑动支座。 （4）大型热风管道弯头处应设置滑动支座或导向支座。 （5）为便于应用标准支座，倾斜管道倾斜角度宜为 30，35，45，55。 （6）固定支座与管道结合面，应注明“焊接”，滑动支座活动面应注明“不 焊”。 （7）各种阀门不宜设在两个支座之间，应设在管道端部或管道悬臂端膨胀 节附近。 8.4.3 管道支架形式管道支架形式 支架主要与支座配合，支撑于土建基础上，工艺提供载荷，土建专业据此 进行支架及基础设计。 （1）普通钢支架 过去多采用槽钢或角钢焊制而成，如图 8-3，8-5，近年来多用圆形钢管焊 接，受力好，重量轻。 （2）铰杆支架 如图 8-4，8-6 所示，近年来不少水泥厂采用了此种支架，主要是因为受力 清晰，计算简单，节省了设置膨胀节所需费用。 （3）支架的位置 当管道较长时，设有多个不同支架，固定支座设在膨胀节一端，其余皆为 导向支架，设置位置为： L1=4D，L2=14D，Lmax以公式计算，如图 8-7 L1=4D（管径） ，L2=14D（管径） ，Lmax按下列公式计算。 图 8-7 L =4DL =14DLmax D 固定支架 膨胀节导向支架 12 管道支座位置 图 8-8 （8-15） KAP IE 57 . 1 Lmax 式中： E管道材料的弹性模量，N/mm2； I管道材料断面惯性矩，mm4； P管道的工作压力，MPa； A膨胀节的有效面积，cm2； K=NKn N膨胀节波纹管波数； Kn膨胀节的总刚度，N/mm； e膨胀节的单波伸缩量，mm； 号膨胀受压时取“+”，受拉时取“-”。 8.4.4 管道支座受力计算管道支座受力计算 1计算步骤 （1）首先确定固定支座、活动支座位置，将水平长度、垂直高度、倾斜角 度注在图上； （2）计算管道全长总重量 及荷重（自重、保温层重、灰 重、事故重） ； （3）求风管重心点位置； （4）求活动支座反力及三 个轴向分力（X、Y、Z 轴） ； （5）求管道摩擦力及三个轴向分力； （6）求管道合力并乘以 1.2 的安全系数后，再求三个轴向分力； （7）最后求出管道弯矩，并注在工艺布置图上。 2同一平面内单一风管支座计算 热风管道布置如图 8-8 所示： 管道直径 2000mm，壁厚 =6mm，A 为固定支座，B 为活动支座，支座 水平间距 L2=3000，L3=2000mm，风管倾斜角 =55，风管两端 C，D 各一个重 1000kg 的膨胀节，C 点 一个阀门重 G3=2000kg。 （1）重量及长度计算 单位长度风管重：355.13kg/m=67.8521.2=7.85D1.2=q1 单位长度保温层重： 单位长度总重（风管加保温层）：98.66kg/m=27.85D=q 2 风管实长：mkgqq/45466.9813.355q 21 mm26152 cos55 2000300010000 cos L+L+L =L 321 AB 段风管实长：mm17434 55cos 10000 cos L L 1 5 风管两端 C、D 点各承受半个膨胀节重量为：kgG5001000 2 1 2 CD 管段加膨胀节重：风管重kg128735002152.26454G2+Lq=G 21 心至 A 支座投影距离： mm LLLL 4500 )3000200010000( 2 1 )( 2 1 2314 （2）支座受力计算 对 A 点取力矩后求 B 支座反力 PB1： kNg L LGLG pB2 .298 . 9 434.17 320005 . 412873 5 2341 1 B 支座 X、Z 轴的支反力： kNpP BBX 9 .23 2 . 2955sinsin 11 kNpP BBz 7 .16 2 . 2955coscos 11 B 支座由于热膨胀引起的摩擦力（摩擦系数按 0.2 考虑）： kNPp BB 84 . 5 2 .292 . 02 . 0 12 B 支座热膨胀的 X、Z 轴摩擦力分力： kNpP BBX 35 . 3 )84. 5(55coscos 22 kNpP BBz 78 . 4 )84. 5(55sinsin 22 考虑安全系数 1.2 后，B 支座的 X、Z 轴受力为： kNPPp BZBZBZ 78.25)78 . 4 7 . 16(2 . 1)(2 . 1 21 kNPPp BXBXBX 7 . 32)35 . 3 9 . 23(2 . 1)(2 . 1 21 考虑安全系数 1.2 后，A 支座的 X、Z 轴受力： kN PPgGgGP BZBZAZ 8 . 133 )78 . 4 7 . 16108 . 92000108 . 912873(2 . 1 )(2 . 1 33 2131 kN 7 . 32PBX AX p （3）计算结果为： A 支座受力-32.7kNP133.8kN,P AXAZ B 支座受力32.7kNP25.78kN,P BXBZ 3空间走向的分叉风管支座受力计算 设风管直径2000mm，壁厚 =6mm，单个阀门重 2000kg，膨胀节重 1000kg。风管如图 8-911 所示 解：（1）确定工艺参数。 AB 需在 A 点设置固定支座，B 点为活动支座。根据工艺布置需要： AI=12000mm，HI=5000mm 根据管道不积灰的要求： 。 35BAH 1 （3）计算：在AHI 中： ，0.416 12000 5000 AI HI HAItantan 2 22.62 2 13000mm500012000HIAIAH 2222 ABH 中： mm91031300035tanAHBAHtanBH A、B 两支座间风管实长： 15870mm cos35 13000 cos35 AH AB 在AIJ 中： 0.7586 12000 9103 AI BH AI IJ IAJtan 由此可得：IAJ=37.18 AB 两支座间风管实长与图中（a）投影长度的比例系数： 1.3225 12000 15870 AI AB （3）长度及重量计算 EF 风管实长： 图 8-9 风管平面图图 8-10 风管立面图 图 8-11 风管支座关系 L11=(4000+12000+2000）=1.322518000=23805mm EF 风管总重： G1=gL11=45423.805=10807kg E 及 F 两端各加半个膨胀节的重量共 1000kg EF 风管加膨胀节重： G1=G1+1000kg=11807kg EF 风管重心至支座 A 在立面 b 图的距离为： 5000mm4000)-2000(12000 2 1 )L-L(L 2 1 L 5641 CD 风管近似实长： L10=（5000-2000）=1.32253000=3968mm CD 风管重：G2=qL10=4543.968=1801kg CD 风管重心至支座 A 投影距离为： 3500mm2000)(5000 2 1 )L(L 2 1 L 732 D 点阀门及膨胀节重量的一半 G3=2500kg，阀门及膨胀节 A 支座的投影距 离为 L3=5000mm （4）求支反力 PB1 L4PB1+G2L2+G3L3=G1L1 kN9 . 23 8 . 9 12000 50002500-35001801-500011807 L LG-LG -LG P 4 332211 B1 g 垂直分力： PBZ1=cosPB1=cos3532.9=26.9kN 水平分力： PBXY1=sin1PB1=sin3532.9=18.9kN X 轴向分力： PBX1=cos2PBXY1=cos22.6218.9=17.4kN Y 轴向分力： PBY1=sin2PBXY1=sin22.6218.9=7.27kN （5）求正压力 PB1在风管胀、缩时引起的摩擦力 PB2： PB2=0.2PB1=0.232.9=0.69kN 摩擦力的垂直分力： PBZ2=sin1PB2=sin350.69=0.40kN 摩擦力的水平分力： PBXY2=cos1PB2=cos350.69=0.57kN 摩擦力的 X 轴向分力： PBX2=cos2PBXY2 =cos22.620.57 =0.53kN 摩擦力的 Y 轴向分力： PBY2=sin2PBXY2 =sin22.620.57 =0.22kN （6）按 B 点受力最不利情况，考虑安全系数为 1.2，求 B 支座反力 垂直载荷： PBZ=1.2(PBZ1+ PBZ2)=1.2(26.9+0.4)=32.76kN X 轴载荷： PBX=1.2（PBX1+ PBX2）=1.2(17.4+0.53)=21.5kN Y 轴载荷： PBY=1.2（PBY1+ PBY2）=1.2(7.27+0.22)=8.9kN （7）求 A 支座反力，考虑安全系数为 1.2 垂直载荷： 131.4kN )4 . 026.9-109.82500109.81801109.8(118081.2 )101010(2 . 1P 3-3-3- 21 3 3 3 2 3 1AZ BZBZ PPgGgGgG X 轴载荷 PAX=PBX=21.5kN Y 轴载荷 PAY=PBY=8.9kN （8）求 A 支点承受的弯矩。由于 G2和 G3在风管平面图中偏离 EF，风管 L8 和 L9产生弯矩。 mkN g 6 . 511 4.1108 . 925002.9108 . 91801 L10gGL10GM 33 9 -3 38 3 2AXY 考虑安全系数 1.2 后转矩分解到 X、Y 轴： MAX=1.2cos2MAXY=1.2cos22.62151.6=167.9kNm MAY=1.2sin2MAXY=1.2sin22.62151.6=69.9kNm （9）计算结果 A 支座受力： PAZ=131.4kN；PAX=21.5kN；PAY=8.9kN 分解到 X、Y 轴的力矩为： MAX=167.9kNm，MAY=69.9kNm B 支座受力： PBZ=32.76kN，PBX=21.5kN，PBY=8.9kN 4支座间允许最大跨度计算 （1）支座间允许最大跨度的计算 图 8-12 倾斜管道垂直于地面的横 截面 在热风管道设计中，根据工艺布置需要，有时支座间距较大，到底允许最 大跨度是多少？这里介绍一种计算方法，可以用来验算，见图 8-12。在不考虑 支座以外悬壁部分管道影响时，支座间允许最大跨度的计算公式如下： （8-16） q W 24 . 2 L t max 式中： Lmax管道最大允许跨度，m； q管道均布载荷，N/m（管材重+保温重+附加重） ； W管道断面抗弯模数，cm3； 管道横向焊缝系数，对于热风管道（手工无垫环焊缝） ，=0.7； t管道热态许用应力，N/mm2，对于一般风管采用的热轧 Q235-A 钢板，不 同温度下的许用应力见下表 8-13。Q235-A 钢板许用应力t见表 8-13。 表 8-13 Q235-A 钢板许用应力t 温度（）20100150200250300350 许用应力（Nmm-2）113113113105948677 水泥厂设计的热风管大多数为倾斜布置，管道垂直地平面的横断面为椭圆 形，见图 8-12。椭圆外表面，短轴长等于风管外径 D，内表面短轴要减去风管 壁厚 既 d=2(R-)。 长轴外表面为：D/cos=2R/cos 长轴内表面为：d/cos=2(R-)/cos 由此推导出： （8-17） 2 cos4 44 R =Wy=W R R 计算举例： 已知一热风管道外径 D=2m，壁厚 =6mm，带保温层，风管与地面倾斜角 45，最高工作温度 350，计算允许最大跨度。如图 8-13。 风管均布载荷 (8-18) cos )( q 32121 gqqqKK 式中： q1风管单位长度自重， q1=1.2D7.856=355kg/m； q2保温层重，q2=1.2D7.852=99kg/m； q3风载，按 75kg/m2计，q3=75D=150kg/m； K1地震载荷影响系数，取 K1=1.3； K2管内积灰影响系数，取 K2=1.5； 图 8-13 m/N16323 45cos 8 . 9)15099355(5 . 13 . 1 q 风管断面抗弯模数 W 3 2 44 m 37.36= 45cos1004 )-(R-R =W 350时需用应力，查表 8-13 得：t=77N/mm2； 最大跨度： m 9 . 24 16323 770.737360 24 . 2 q W 24 . 2 L t max 8.5 管道及收尘设备保温计算管道及收尘设备保温计算 8.5.1热热风风管管道道保保温温层层厚厚度度 （8-19） )( )( 1 ab b tt tt 式中： 管道保温厚度，m； 保温材料导热系数，w/(m)； t1热气体温度，； tb要求保温层的表面温度，； ta环境温度，； 保温层向环境综合散热系数，W /(m2)，见表 8-14。 表 8-14 综合散热系数 温度差()4050100150200250备 注 室 内 环境状况 平 壁圆 壁 室 外 风速 V5m/s 4.1868 (kJ/m2h) ）（ a t b t06 . 0 4 . 8）（ a t b t045 . 0 1 . 8 V610 ts=0150时，a2 近似值 (W/m2) ）（ a t b t07 . 0 8 . 9）（ a t b t052 . 0 4 . 9 V5m/s 7.8V0.78 有保温的设备及 管道外壁散热系 数 8.5.2 收尘设备保温层厚度收尘设备保温层厚度 （8-20） 1 q t -t a1 式中： 收尘器保温层厚度，m； 保温材料导热系数，W/(m)； t1收尘器内壁温度（烟气温度） ，； ta环境温度，防结露时取当地最低气温值； 综合散热系数，W/(m2)，一般取 21.5W/(m2)； q收尘器平壁单位热损失，W/m2，其值见表 8-15。 表 8-15 收尘器平壁单位热损失 q 值(W/m2) 处理的烟气温度 烟气温度 （） 环境温度 ta () 5075100125150160200225250300350400450 55863798899104122131142163183204227 25586776859397110119127144160178195 表 8-16 电收尘器保温层厚度(mm) 环境年均温度 （） 烟气温度（） 51015202530 0 时 (W/m) 使用温度下 热 导率 1 长宽厚 耐压温 度 (MPa) 厚棉1506506000.044 60804004000.049 毡 1001206004000.049 804003500.044 1001206003500.046板 1501606003500.048 岩棉及 矿渣棉 制品 管2006003500.044 1=0+0.000 18(tp-70) 1000 1000 5000 矿渣棉 1000 500 600 500 900 750 2080 40 70 30 50 普通型500 泡沫 石棉 30 40 50防水型 50 500 0.046 0.053 0.059 1=0+0.000 14(tp-70) 10003050 抗拉 0.050. 10 硅酸钙 制品 170 220 240 650550 0.055 0.062 0.064 1=0+0.000 11(tp-70) 6003070 抗折 0.2 膨胀 珍珠岩 70 100150 150200 200 500 0.0470.051 0.0520.062 0.0640.074 300 500 5070 50120 抗压 0.2 玻璃棉 制品 棉 40 毯24 40 毡24 400 350 400 300 300 0.042 0.048 0.043 0.049 1=0+0.000 17(tp-70) 8.6 热风管道布置要求热风管道布置要求 1工艺车间布置尽量紧凑，风管尽量短，以减少阻力，节省电耗，如窑尾 废气处理和篦冷机废气处理管道系统等。 2为防止粉尘沉积，风管尽量倾斜布置。 （1）高温风机与增湿塔或生料磨风管气流向上倾斜角度 55为宜，窑尾废 气管道气流向下走时风管倾斜角度 35为宜。 （2）窑头篦冷机与收尘器或上升气流管道倾角为 45，气流向下顺流倾角 30。 （3）煤粉制备风管气流上升倾角为 6070左右，气流向下顺流管道与水 平夹角 45为宜。 3主支管交汇连接时，不宜在主管底部连接，尽量在主管侧中心线或主管 顶部接入。三通管夹角一般不宜小于 30，最大不超过 45，以免粉尘顺流而下 堵塞风机或阀门。 4主支管连接，应顺着气流方向，多以斜三通连接为宜，避免用直三通连 接。 5多支管汇入总管在进入收尘器前应有一段过渡直管，便于气流均匀分布。 6为防止漏风，热风管道连接以焊接为宜；当需要维修拆卸时，设法兰连 接，应设检修平台。并合理开设测孔，满足检测要求。 7管道布置空间走向不宜妨碍交通，对车辆通行应大于 3500mm，行人应 大于 2500mm。 8管道支撑尽可能沿车间柱子或墙壁布置，以便设置支座，减少支架投资 费用。 8.7 热风管道设计参考表热风管道设计参考表 1热风管道计算表 表 8-19 热风管道计算表（建议调整字体大小，使数字不换行） 风速 v（m/s） 1 5 16171819202122232425 （Pa） 2 v2 1 35. 0 153. 6 173. 4 194. 4 216. 6 240. 0 264. 6 290. 4 317. 4 345. 6 375. 0 管 道内 径 （mm ） 管 道面 积 （m 2） 当 量 阻 力 系 数 D 流量 Q（m3/h） 100 0. 008 0 .23 4 32 461490518547576605634662691720 200 0. 031 0 .1 1 674 1786189720092120223223442455256726782790 250 0. 049 0 .08 2 646 2822299931753352352837043881405742344410 315 0. 078 0 .06 4 212 4493477450545335561658976178645867397020 355 0. 099 0 .05 5 346 5702605964156772712874847841819785548910 400 0. 126 0 .04 6 804 7258771181658618907295269979 1043 3 1088 6 1134 0 450 0. 159 0 .04 8 586 91589731 1030 3 1087 6 1144 8 1202 0 1259 3 1316 5 1373 8 1431 0 500 0. 196 0 .03 1 058 4 1129 0 1199 5 1270 1 1340 6 1411 2 1481 8 1552 3 1622 9 1693 4 1764 0 560 0. 246 0 .03 1 328 4 1417 0 1505 5 1594 1 1682 6 1771 2 1859 8 1948 3 2036 9 2125 4 2214 0 630 0. 312 0 .03 1 684 8 1797 1 1909 4 2021 8 2134 1 2246 4 2358 7 2471 0 2583 4 2695 7 2808 0 710 0. 396 0 .03 2 138 4 2281 0 2423 5 2566 1 2708 6 2851 2 2993 8 3136 3 3278 9 3421 4 3564 0 800 0. 503 0 .02 4 2 710 8 2891 5 3072 2 3253 0 3433 7 3614 4 3795 1 3975 8 4156 6 4337 3 4518 0 900 0. 636 0 .02 2 2 710 8 2891 5 3072 2 3253 0 3433 7 3614 4 3795 1 3975 8 4156 6 4337 3 4518 0 100 0 0. 785 0 .01 4 239 4521 6 4804 2 5086 8 5369 4 5652 0 5934 6 6217 2 6499 8 6782 4 7065 0 60 112 0 0. 985 0 .01 4 5 313 6 5667 8 6022 1 6376 3 6730 6 7084 8 7439 0 7793 3 8147 5 8501 8 8856 0 125 0 1. 227 0 .01 3 6 625 8 7067 5 7509 2 7951 0 8392 7 8834 4 9276 1 9717 8 1015 96 1060 13 1104 30 132 0 1. 368 0 .01 2 7 387 2 7879 7 8372 2 8864 6 9357 1 9849 6 1034 21 1083 46 1132 70 1181 95 1231 20 140 0 1. 539 0 .01 1 8 310 6 8864 6 9418 7 9972 7 1052 68 1108 08 1163 48 1218 89 1274 29 1329 70 1385 10 150 0 1. 767 0 .01 9 536 4 1017 22 1080 79 1144 37 1207 94 1271 52 1335 10 1398 67 1462 25 1525 82 1589 40 160 0 2. 011 0 .00 9 1 085 40 1157 76 1230 12 1302 48 1374 84 1447 20 1519 56 1591 92 1664 28 1736 64 1809 00 170 0 2. 270 0 .00 88 1 225 80 1157 76 1230 12 1302 48 1374 84 1447 20 1519 56 1591 92 1664 28 1736 64 1809 00 180 0 2. 545 0 .00 83 1 371 60 1463 04 1554 48 1645 92 1737 36 1828 80 1920 24 2011 68 2103 12 2194 56 2286 00 190 0 2. 835 0 .00 79 1 528 20 1630 08 1731 96 1833 84 1935 72 2037 60 2139 48 2241 36 2343 24 2445 12 2547 00 200 0 3. 142 0 .00 70 1 695 60 1808 64 1921 68 2034 72 2147 76 2260 80 2373 84 2486 88 2599 92 2712 96 2826 00 212 0 3. 530 0 .00 60 1 906 20 2033 28 2160 36 2287 44 2414 52 2541 60 2668 68 2795 76 2922 84 3049 92 3177 00 224 0 3. 941 0 .00 60 2 127 60 2269 44 2411 28 2553 12 2694 96 2836 80 2978 64 3120 48 3262 32 3404 16 3546 00 236 0 4. 374 0 .00 59 2 359 80 2517 12 2674 44 2831 76 2989 08 3146 40 3303 72 3461 04 3618 36 3775 68 3933 00 240 0 4. 524 0 .00 59 2 440 80 2603 52 2766 24 2928 96 3091 68 3254 40 3417 12 3579 84 3742 56 3905 28 4068 00 250 0 4. 909 0 .00 52 2 651 40 2828 16 3004 92 3181 68 3358 44 3535 20 3711 96 3888 72 4065 48 4242 24 4419 00 265 0 5. 515 0 .00 49 2 975 40 3173 76 3372 12 3570 48 3768 84 3967 20 4165 56 4363 92 4562 28 4760 64 4959 00 270 0 5. 726 0 .00 48 3 088 80 3294 72 3500 64 3706 56 3912 48 4118 40 4324 32 4530 24 4736 16 4942 08 5148 00 280 0 6. 158 0 .00 46 3 321 00 2542 40 3763 80 3985 20 4206 60 4428 00 4649 40 4870 80 5092 20 5313 60 5535 00 290 0 6. 605 0 .00 44 3 564 00 3801 60 4039 20 4276 80 4514 40 4752 00 4989 60 5227 20 5464 80 5702 40 5940 00 300 0 7. 069 0 .00 43 3 812 40 4066 56 4320 72 4574 88 4829 04 5083 20 5337 36 5591 52 5845 68 6099 84 6354 00 315 0 7. 793 0 .00 38 4 206 60 4487 04 4767 48 5047 92 5328 36 5608 80 5889 24 6169 68 6450 12 6730 56 7011 00 335 0 8. 814 0 .00 36 4 757 40 5074 56 5391 72 5708 88 6026 04 6343 20 6660 36 6977 52 7294 68 7611 84 7929 00 355 0 9. 898 0 .00 35 5 340 60 5696 64 6052 68 6408 72 6764 76 7120 80 7476 84 7832 88 8188 92 8544 96 8901 00 375 0 11 .045 0 .00 32 5 961 60 6359 04 6756 48 7153 92 7551 36 7948 80 8346 24 8743 68 9141 12 9538 56 9936 00 390 0 11 .946 0 .00 31 6 447 60 6877 44 7307 28 7737 12 8166 96 8596 80 9026 64 9456 48 9886 32 1031 616 1074 600 400 0 12 .566 0 .