水泥厂热风管道设计及计算

1、1 / 76 目 录一、 热风管道一般计算.41 热风管道管径计算.4（1）一般地区.4（2）高海拔地区.42 管道不同状况下的风速.43 热风管道标准管径及法兰尺寸.54 管道管径与壁厚关系.65 管道阻力计算.6（1）阻力计算公式.6（2）摩擦阻力系数 计算.7（3）局部阻力系数“”值.9（4）阻力平衡计算.9二、 管道重量计算.111、圆形风管自重.112、保温材料重量.113、风管内积灰重量.124、 事故荷载系数.12三、 膨胀节选型计算.131、 膨胀节的作用.13（1）金属膨胀节构造及用途.13（2）非金属膨胀节构造及用途.13（3）膨胀节技术参数.142、 膨胀节选型计算.15

2、（1）膨胀量计算.15（2）膨胀节自振频率计算.16（3）膨胀节推力计算.17（4）膨胀节预拉伸计算.183、 膨胀节的安装位置及注意事项.18（1）安装位置.18（2）安装注意事项.18四、 管道支座及支架.191、 支座形式.19（1）固定支座.19（2）滑动支座.19（3）导向支座.19 2、 支座设置位置.193、 管道支架形式.20（1）普通钢支架.20（2）铰杆支架.21（3）支架的位置.214、 管道支座受力计算.22（1）计算步骤.22（2）同一平面内单一风管支座计算.22（3）空间分叉风管支座计算.25（4）支座间允许最大跨度计算.29五、 管道及收尘设备保温计算.321、

3、热风管道保温层厚度.322、 收尘设备保温层厚度.333、 设备保温经济厚度.344、 常用保温材料性能表.36六、 热风管道工艺布置要求.37七、附录表：附录（一）常用设备风量，含尘浓度积气体温度.39附录（二）除尘管道计算表.40附录（三）常用管件局部阻力系数表.41附录（四）膨胀节选型表.55附录（五）管道支座选型表.68一、热风管道一般计算1热风管道管径计算 对于海拔高度25m/s 阻力大，不经济；15m/s 时，风管壁厚适当加大。 （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 5080，厚度为 58mm 的扁钢制作。 （4）风管的法兰规格

4、，螺栓孔径，数量等均应按表中给定尺寸确定。5、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：管 径D(mm)100630 710100011201700 18002650 28005600管壁厚(mm)34568风管壁厚度表 3（3） 圆管摩擦阻力系数；见表L风管长度，m；D风管直径，m；管件及变径点阻力系数，查工艺手册（下）1418 页；风管中流速，m/s；空气密度，Kg/m3，20时 r=1.29；K0阻力附加系数，K0=1.151.20；（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

5、的管道其摩擦系数 计算如下： =1.42/(lg1.274Q/)2 （4） -摩擦阻力系数，mm 见表 5a、5b 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 表 4管道类别绝对粗糙度 /mm新无缝或镀锌钢管0.01-0.05轻度腐蚀的无缝钢管0.2-0.3重度腐蚀的无缝钢管0.5 (0.6-0.7) （5）21(2l1.14)deg de-当量直径，m -管壁粗糙度，m 摩擦阻力系数“”值 表 5a管壁粗糙度=0.0002当量直径（de）0.10.20.30.40.5摩擦阻力系数 值0.0230.0200.0180.0170.016

6、续表 5a管壁粗糙度 当量直径（de）摩擦阻力系数 值管壁粗糙度 当量直径（de）摩擦阻力系数 值0.10.0280.9-1.00.0160.20.0231.50.0150.30.0212.00.0140.40.0202.5-3.00.0130.50.0193.5-4.00.0120.60.0184.50.0117=0.00040.7-0.80.017=0.00045.00.0115 管道有内衬的“”值 表 5b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，由于气流经各种管件（三通、弯头、变异管、阀门等）流

7、向变换、冲击或流速变化引起的压力损失。清洁气体局部系数按表附录三选用，但带粉尘的局部阻力系数应加以修正，公式如下： F=0(1+J) (6) 0-清洁气体局部阻力系数见表 F-带粉尘的气体局部阻力系数； J-根据测试确定系数，取 0.8-1.0； -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（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。阻力平衡一般有两种方法：一种是在管道设计时以改变管径、弯头曲率半径或改变风量达到阻力平衡；另外一种是在现场投产前进行逐点测试，以每支管阀门开度大小来求阻力平衡。此法比

8、较繁琐，难以达到平衡。不如在设计中就使阻力达到平衡为好，计算方法如下：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，从而减小阻力。例 a 总管长度 L1=5.2m，如图示：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=0.55b 计算：由 Q1、v1查除尘管道计算表知： 当量阻力系数 1/d1=0.11,动压头 2/2=135Pa,管径d1=160mm。总管阻力： (7)2111()2PL = =（0.115.2+0.5)135=144.7Pa0.115.2+0

9、.5)135=144.7Pa支管阻力：222222()(0.14 4.5 0.55) 194.4229.42vPLPad由 Q2、v2查表知：当量阻力系数 2/d2=0.14,动压头v2/2=194.4Pa，管径 d2=130mm支管阻力：阻力差：（229.4-144.7）/229.4=36%20%对支管管径 d2进行调整1L =5.2m13v =15m/s=0.511L =4.5m2=0.552 =18m/s22Q =1045m/hQ =850m/h3d2=d2（P2/P1)0.225 =130(229.4/144.7)0.225=1301.11=144.3mm 取 145mm重新查表计算：

10、d2=145mm，Q2=850m3/h，2数为 14.5m/s2/d2=0.14 2/2=126.15PaP2=（0.124.5+0.55）126.15=137.5Pa阻力差：（144.7-137.5）/144.7=4.9%5% （达到平衡） 当静压差20%时，管径不变，将阻力小的支管风量适当增加，加以修正，达到阻力平衡 (8)QQ阻力大的支管压力阻力小的支管压力两两支管静压差5%，可以认为达到阻力平衡。阻力平衡计算是比较繁琐的工作，应该耐心，反复计算，进行调整。二、管道重量计算1、圆形风管自重 D管径，m； L风管长度，m； 风管壁厚，mm； 1.2系数（考虑法兰加固圈等重量） 7.85厚

11、1mm 面积 1m2钢板重量。11.2 7.85,(9)GD LKg 2、保温材料重量 根据保温材料种类，密度及保温层厚度，计算保温层重量 保温材料密度，kg/m3；V保温材料体积， m3；D1保温后管径， m；D1保温前管径， m；L风管实际长度，m；例：设计选用岩棉毡，管径 D1=200mm，长度=10m，查表 20 取岩棉的密度 =80kg/m3，热风温度 250，环境温度 20,查表 16，取岩棉层厚度为160mm。 G2=800.785（0.522-0.22）10 =800.785（0.23110 kg =145 kg3、风管内积灰重量 G3为风管内积灰重量，可按风管布置形状及倾斜度

12、来考虑，一般经验计算按下列情况确定： 水平管道，按其管道容积 1/3； 倾斜管道70，可以不予考虑。4、 事故荷载系数 由于生产中难免的事故，为安全起见，应乘以一个系数：安全系数取 1.2-1.3。三、膨胀节选型计算1、 膨胀节的作用 热风管道在正常生产时，受管内热风的影响而产生膨胀。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。为了满足生产正常进行。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

13、常用的是“U”型波纹管膨胀节。该膨胀节由厚度 0.81.0mm 不锈钢板 （1Cr18Ni9Ti 或 0Cr18Wi19Ti）压制而成，一般为“U”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，以防波管磨损及热量散失。有高低温之分，适用不同的压力范围。此种膨胀节耐高温、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中。（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而制成的，可以吸

14、收轴向和径向移位量，具有吸收、隔绝震动传递、无力传递特点，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。近来为简化设计，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）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，其单位低温轴向型 TG 系列高温轴向型 SY 系列通径 DNmm40030004003000温度 T400400（

15、C）600（L）800（B）压力Mpa0.10.1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 6位移指受压缩时的位移，不能承受拉伸位移。 非 金 属 膨 胀 节 技 术 参 数 表 7系列号圆型SFYY SFYE SFYS温度代号100(Y) 200(E) 300(S)工作压力KPa10 SFYY-2020-550(圆形 100接管外径轴向长度)2、 膨胀节选型计算（1） 膨胀量计算 ，mm (11)LLt L管道热膨胀量，mm； L两个相邻固定支座间风管长度，m； 管道内介质与外界温度差，；tD 管材线膨胀系数，mm/mm。常用管材 Q235-A 的线膨胀系数，10-6mm/m

16、m。 表表 8 膨胀节选型举例 已知条件：热风管道长 50m，管径 2200mm，热风温度360，室外温度 30。 计算膨胀量为：613.62 1050000 (35030)0.00001362 50000 320218LLtmm 根据膨胀量计算结果，查武汉航天波纹管厂样本知:选用低压(0.1Mpa)，350复式膨胀节,即 WHFL2200-J 型。 管径：2200mm； 位移：240mm 总长：520mm。温度/系数/温度/系数/温度/系数/10012.2027013.3235013.6715012.6028013.3640013.9020013.0029013.4550022013.093

17、0013.4560014.3023013.1431013.4970015.0024013.1832013.5425013.2333013.5826013.2734013.63（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，波纹膨胀节当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： 轴向振动： f自振频率,1/sec； 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，取值如下表。 各 阶 数 值 C： 表 9 阶数 C 波数C1C2C3C4C5114.2321

18、5.3128.5037.19315.7030.2742.6652.3558.28415.7030.7544.9656.9966.97515.7931.0745.7259.2471.161/sec(12)KnfCG 表 10阶数C1C2C3C4C5系数39.93 109.80 214.12 355.79 531.27（3） 膨胀节推力计算 F=PNA （14） F-压力推力，N； PN-管道最大压力，(N/mm)2； A-波纹管膨胀节有效面积。 （mm2）（4） 膨胀节预拉伸计算 若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： x预拉伸量

19、，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，。径向振动：波纹管平均直径，波纹管直筒，波纹管高度，波纹管长度，波数，个；波距，；整个波纹管的轴向刚度，自振频率系数，各阶系数如下表。()(13), ; ; ; ,; /;mnnmmnnnDKfCLGDDdhmmdmmhmmLLN qmmNqmmKNmmC=-=+-=-D1X()(15)2GDTTxTT 对于拉伸的膨胀节，拉伸变形后其拉杆安装后再拆除。3、 膨胀节的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）

20、 。 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； 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； 减少设备的传递载荷，如电收尘器进出口； 减少噪音（高压风机进出口连接处） 。（2） 安装注意事项 膨胀节有方向性，不应装反，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。 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，防止粉尘进入。 不允许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。四、管道支座及支架 管道的固定位置借助于固定点将复杂的

21、管系划分为简单的管段，使支座基础沉降时各支座的载荷变化不大，以免使设备损坏，故热风管道应合理的分段加以支撑。1、 支座形式（1） 固定支座： 此支移座与管道焊接后不能动。（2） 滑动支座： 此支座与管道结合面不焊死，可以自由活动。（3） 导向支座： 此支座与管道不焊接，但只允许一定方向移动。 2、 支座设置位置（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 a。（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

22、支座，倾斜管道倾斜角度宜为 30，35，45，55。膨胀节固定支座铰杆支架中部无膨胀节图c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2G2支架1G1G3倾斜的接触面分析单元2R2(y1)R2(y1)分析单元1R1(y)R3(y)GR3(x)GR1(x)R4(y1)XY1X1Y（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。3、 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

23、图 a, b 以前多采用槽钢或角钢焊制而成，近来多用圆形钢管焊接，受力好，重量轻。（2） 铰杆支架 图 c, d。近来不少水泥厂采用了此种支架，主要是受力清晰，计算简单，省去设置膨胀节费用。（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：支架膨胀节膨胀节支架不焊图(d)铰杆膨胀节图(b)固定支座 L1=4D, L2=14D, Lmax 以工式计算，如上图 L1=4D（管径） ，L2=14D（管径） ，L最大按下列公式计算。 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

24、； 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 “-” 。4、 管道支座受力计算（1） 计算步骤 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。 计算管道全长总重量及荷重（自重、保温层重、灰重、L =4DL =14DLmaxD固定支架膨胀节导向支架12管道支座位置（16）1.57MAXeEILPAK事故重） 。 求风管重心点位置。 求活动支座反力及三个轴向分力（X、Y、Z 轴） 。 求管道摩擦力及三个轴向分力。 求管道合力并乘以 1.2 的安全系数后，再求三个轴向分力。 最

25、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 L1=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。 重量及长度计算 单位长度风管重： q1=1.2D7.85=1.227.856=355.13kg/m 单位长度保温层重： q2=实际计算为 98.66kg/m 单位长度总重（风管加保温层）： q=q1+q2=355.13+98.66=454kg/m 风管实长： L=(L1+L

26、2+L3)/cos =（10000+3000+2000）/cos55=26152mm AB 段风管实长： L5=L1cos-1 =10000cos-155=17434mm 风管两端 C、D 点各承受半个膨胀节重量为： G2=(1/2) 1000=500kg CD 管段加膨胀节重： G1=qL+2G2 =45426.152+2500=11873+1000=12873kg 风管重心至 A 支座投影距离： L4=(1/2)(L1+L3-L2)=(1/2)(10000+2000-3000)=4500mm 支座受力计算 对点 A 取力矩后求 B 支座反力 PB1： PB1=（G1L4-G3L2）/L5

27、=(128734.5-20003)/17.434=2978.3kgB 支座 X、Z 轴的支反力： PBX1=sinPB1=cos552978.4=2440kg PBZ1=cosPB1=cos552978.4=2440kgB 支座热膨胀引起的摩擦力（摩擦系数按 0.2 考虑）： PB2=0.2PB1=0.22978.4=596kgB 支座热膨胀的 X、Z 轴摩擦力分力： PBX2=cosPB2=cos55(596)=342kg PBZ2=sinPB2=sin55(596)=489kg考虑安全系数 1.2 后，B 支座的 X、Z 轴受力为： PBZ=1.2(PBZ1+PBZ2)=1.2(1708+

28、489)=2637kg=25.8KN PBX=1.2(PBX1+ PBX2)=1.2(2440+342)=3339kg=32.8KN 考虑安全系数 1.2 后，A 支座的 X、Z 轴受力：PAZ=1.2(G1+G3-PBZ2+PBZ2)=1.2(12873+2000-1708+489)=16385kg=161kN PAX=- PBX=-3339kg=-32.8kN计算结果为： （3） 空间分叉风管支座计算 风管如图下所示 ABP =161KNP =-32.8KNP =25.9KNP =-32.8KnAZAXBXBZA 支座受力 PAZ=161kN, PAX=-32.8kNB 支座受力 PBZ=

29、25.9kN, PBX=32.8kN 设风管直径 2000mm，壁厚 =6mm，单个阀门重 2000kg，膨胀节重 1000kg。 如图 C 所示： 解：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：1=BAH=35。 计算：在AHI 中： tan2=tanHAI=HI/AI=5000/12000=0.416（c）风管支座关系 2=22.62 AH=（AI2+HI）1/2=（120002+50002）1/2=13000mm ABH 中： BH=tanBAHAH=tan3513000=9103

30、mm A、B 两支座间风管实长： AB=AH/cos35=13000/cos35=15870mm 在AIJ 中： tanIAJ=IJ/AI=BH/AI=9103/12000=0.7586 由此可得：IAJ=37.18 AB 两支座间风管实长与图中投影长度的比例系数： =AB/AI=15870/12000=1.3225 长度及重量计算 EF 风管实长： 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+1

31、000kg=11807kg EF 风管重心至支座 A 在立面 b 图的距离为： L1=1/2(L4+L6-L5)=(1/2)(12000+2000-4000)=5000mm 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： L2=1/2(L3+L7)=1/2(5000+2000)=3500mm 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 求支反力 PB1 L4PB1+G2L2+G3L3=G1L1

32、 PB1=(G1L1- G2L2-G3L3)/L4 =(118075000-18013500-25005000)/12000=3352kg 垂直分力： PBZ1=cosPB1=cos353362=2754kg 水平分力： PBXY1=sin1PB1=sin353362=1928kg X 轴向分力： PBX1=cos2PBXY1=cos22.621928=1780kg Y 轴向分力： PBY1=sin2PBXY2=sin22.621928=742kg 求正压力 PB1在风管胀、缩时引起的摩擦力 PB2： PB2=0.2PB1=0.23362=673kg 摩擦力的垂直分力： PBZ2=sin1PB

33、2=sin35673=368kg 摩擦力的水平分力： PBXY2=cos1PB2=cos35673=551kg 摩擦力的 X 轴向分力： PBX2=cos2PBXY2 =cos22.62551=509kg 摩擦力的 Y 轴向分力： PBY2=sin2PBXY2 =sin22.62551=212kg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（2754+673）=4413kg=40.4kN X 轴载荷： PBX=1.2（PBX1+ PBX2）=1.2（1780+509）=2747kg=27kN Y 轴载荷： PBY

34、=1.2（PBY1+ PBY2）=1.2（742+212）=1149kg=11.3kN求 A 支座反力，考虑安全系数为 1.2 垂直载荷： PAZ=1.2（G1+G2+G3-PBZ1+PBZ2） =1.2（11808+1770+2500-2754+386） =16452kg=161.4kN X 轴载荷 PAX=-PBX=-27kN Y 轴载荷 PAY=-PBY=-11.3kN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。 MAXY=G2L8+G3L9 =1.7702.9+2.54.1=15.4tm 考虑安全系数 1.2 后转矩分解到 X、Y 轴：

35、 MAX=1.2cos2MAXY =1.2cos22.6215.4 =17.06tm=168kNm MAY=1.2sin2MAY =1.2sin22.6215.4 =7.11tm=70kNm计算结果 A 支座受力： PAZ=161.4kN;PAX=-27kN；PAY=11.3kN 分解到 X、Y 轴的力矩为： MAX=168kNm，MAY=70kNm B 支座受力： PBZ=40.4kN，PBX=27kN，PBY=11.3kN（4） 支座间允许最大跨度计算 支座间允许最大跨度的计算 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

36、，见图： 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：Lmax=2.24(Wt/q)1/2 （17） 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，cm2 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。 Q235-A 钢 板 许 用 应 力 表 11温度 20100150200250300350许用应力 Nmm-2113113113105948677 水泥厂设计的热风管大多数为倾斜布

37、置，管道垂直地平面的横断面为椭圆形，见下图。椭圆外表面，短轴长等于风管外径 D，内倾斜管道垂直于地面的横截面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： W=Wy=R4-（R-）4/4Rcos2 （18）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 c： 求风管均布载荷 q=K1K2（q1+q2+q3）/cos式中：q1风管单位长度自重,q1=1.2D7.856=355 kg/m；q2保温层重，q2=1.2D7.8

38、52=99 kg/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； 求风管断面抗弯模数 W W=R4-(R-)4/（4100cos245)=3.736104cm3图（c）()1.31.535599150cos451666/16340/oqkg mNm+= 求 350时需用应力，查表 6 得：t=77N/mm2 求最大跨度将上述所求结果代入 27 式得：Lmax=1.56（Wt/q）1/2=1.56(3736077/16340)2=20.7五、管道及收尘设备保温计算1、 热风管道保温层厚度 管道保温

39、厚度，m； 保温材料导热系数，w/(m)； 1热气体温度，； b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，N/(m2) 综 合 散 热 系 数 表 12温度差/4050100150200250备 注环境状况室 内室 外风速 V5m/sts=0150时12()=()battmtt（19）平 壁圆 壁x4.18kJ/(m2h)8.4 0.06()8.1 0.045()babatttt106 Va2近似值W/(m2)9.80.07()9.40.052()babattttV5m/s7.8V0。78有保温的设备及管道外壁散热系数2、 收尘设备保温层厚度 收尘器保温层厚度，m；

40、 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/(m)；11()attmq（20） q收尘器平壁单位热损失，W/m2。 q 值 (W/m2) 表 13处理的烟气温度（）烟气温度环境温度 ta()5075100 125 150 160 200 225 250 300 350 400 45055863798899 104 122 131 142 163 183 204 22725586776859397110 119 127 144 160 178 195 电 收 尘 器 保 温 层

41、厚 度(mm) 表14环境年均温度烟气温度510152025300 时（W/m）使用温度下热导率 1长宽厚耐压温度（Mpa）厚棉1506506000.04460804004000.049毡1001206004000.049804003500.0441001206003500.046板1501606003500.048岩棉及矿渣棉制品管2006003500.0441=0+0.00018（tp-70）100010005000矿渣棉1000500600500900750208040703050普通型500泡沫石棉304050防水型505000.0460.0530.0591=0+0.00014（tp-

42、70）10003050抗拉0.050.10硅酸钙1706505500.0551=06003070抗折制品2202400.0620.064+0.00011（tp-70）0.2膨胀珍珠岩701001501502002005000.0470.0510.0520.0620.0640.074300500507050120抗压0.2玻璃棉制品？棉 40毯24404003504003000.0420.0480.0431=0+0.00017（tp-70）毡243000.049六、 热风管道工艺布置要求 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，篦冷机废气处理管道系统等。 2.

43、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宜为 35。 （2）窑头篦冷机与电收尘器（袋收尘器）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为 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，最大不找过 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，多用斜三通连接为宜，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

44、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。 附录一 常用设备风量，含尘浓度及气体温度 表 17 温度温度()序序号号设备名称设备名称收尘风量计算基准收尘风量计算基准收尘风量收尘风量含尘浓度含尘浓度 (/ Nm3)气体气体露点露点粉尘粒径粉尘粒径 () () 进料口处60m3/min.m21 破碎机(锤式、反击式)出料槽处(产量定)11

45、(PH2)1/3m3/min H:破碎机传动轴中心 至皮带机面高差（m）;P:破碎计生产能力(t/h)15251020 20252060 101560100 50602料仓或料库按仓、库横截面积计75m3/min.m220253卸车坑按坑格筛板面积计60m3/min.m2054翻车机(火车)3050t 装载量火车卸料25 m3空气/S10205水泥散装(汽车、火车)按水泥散装容器容积计3容积m3/min4080 606振动筛按筛面积计15m3/min.m21520(30) 607水泥包装机按每个包装嘴排气量计3040m3/min2030(100) 60按粉磨每公斤干料计20808090 020

46、 708020100 2030提升循环磨4磨容积m3/min501508510043风扫磨22.5 Nm3/Kg 干料300500851008生料磨立式磨1.52.5 Nm3/Kg 干料65085100459水泥磨按每分钟排气量磨容积计4磨容积m3/min4080(100)9010025 010 1020104 3040 4080 253580100 25按重力卸料的容积计4容积m3/min2080708040501020 509520100 55010煤 磨风扫磨1.52.0 Nm3/Kg 煤550650 70405011回转烘干机按烘干每公斤干料计0.82.0 Nm3/Kg 干料4090(

47、60250)12055607590 010 20301030 4050 30200 102012预分解回转窑按每公斤熟料计1.5-1.6 Nm3/Kg 熟料60903003503540 010 909510100 51013篦式冷却机按每公斤熟料需冷风量计其中： 入窑二、三次用风量 煤磨用风量1.9-2.2Nm3/Kg 熟料 0.35+0.50Nm3/Kg 熟料0.21 Nm3/Kg 熟料1015(1030)200250 030 3.83040 2.8 4088 23.2 88 70.214选粉机按生料或水泥每公斤成品计0.851.0 Nm3/Kg 成品80120(800)10015斗提机按斗

48、提机机壳截面积计生料 1030 m3/m2熟料 510 m3/m2 水泥 2535 m3/m22030 5102535 010 1520 1040 40554080 1018 80100 3716皮带机转运点按防尘罩口面积计其中: 带速小于 1m/s 应增加 带速大于 1m/s 应增加60m3/min.m230m3/min.m2胶带宽60m3/min.m2胶带宽203017空气料槽按鼓风机送气量计(包括生料库、水泥库充气装置)1.2鼓风机风量m3/min305018气力输送泵按输送物料用气量计1.5Q用气量m3/min15020019链斗输送机按链斗宽度计47m3/min.m3010020水泥

49、散装头按每个散装头计15m3/min注：）当湿空气在水蒸气分压不变下，冷却至饱和时的温度即为露点温度；）设备内部温度应高于气体露点温度。附录四 膨胀节选型表 1、低温膨胀节使用范围及规格低温轴向膨胀节是一个波纹原件和两个或与相邻管道、设备相连接的接管（或法兰）组成的挠性部件，主要用于直管段补偿轴向位移。膨胀节不能约束管道压力推力，压力推力由其两侧主固定管架承受。 压力范围：0.10.4Mpa 温度范围：450 通径范围：504000mm 疲劳寿命：1000 次型号说明 低 温 普 通 轴 向 型 波 纹 管 膨 胀 节 表 34接管端口尺寸DoS（mm）公称通径DN（mm）产品型号轴向位移X（

50、mm）轴向刚度Kx(N/mm)有效面积A（cm3）法兰连接尺寸（JBT81-94）Dn-d总长 L（mm）径向外形尺寸H(mm)14001WHDZ-1400-F/J435451758014201250017501WHDZ-1400-F/J862756001WHDZ-1400-F/J184135152036-308001WHDZ-1500-F/J495601520125001WHDZ-1500-F/J9728060015001WHDZ-1500-F/J19413520000152036-3080018501WHDZ-1600-F/J499841620125001WHDZ-1600-F/J9749

51、060016001WHDZ-1600-F/J19424022730173040-3080019501WHDZ-1700-F/J499201620125001WHDZ-1700-F/J9746060017001WHDZ-1700-F/J19423022730800208018001WHDZ-1800-F/J549452836018201252021801WHDZ-1800-F/J1084706201WHDZ-1800-F/J2162358201WHDZ-2000-F/J4512502020145001WHDZ-2000-F/J9162060020001WHDZ-2000-F/J173310347

52、0080023601WHDZ-2200-F/J4013502220145201WHDZ-2200-F/J8067062022001WHDZ-2200-F/J1593304135082025601WHDZ-2300-F/J3313602320145001WHDZ-2300-F/J6768060023001WHDZ-2300-F/J1333404499080026601WHDZ-2400-F/J3714382420145101WHDZ-2400-F/J7571561024001WHDZ-2400-F/J1124724879071027601WHDZ-2500-F/J2733202520146002

53、5001WHDZ-2500-F/J5416555338070028601WHDZ-2500-F/J8111058001WHDZ-2600-F/J44176026201658026001WHDZ-2600-F/J87880577667502960低 温 普 通 轴 向 型 波 纹 管 膨 胀 节 表 35接管端口尺寸DoS（mm）公称通径DN（mm）产品型号轴向位移X（mm）轴向刚度Kx(N/mm)有效面积A（cm3）法兰连接尺寸（JBT81-94）Dn-d总长 L（mm）径向外形尺寸H(mm)1WHDZ-2800-F/J62161028201662028001WHDZ-2800-F/J1258

54、006625084031601WHDZ-3000-F/J60171030201662030001WHDZ-3000-F/J12185076110840336032201632001WHDZ-3200-F/J12590586153850356034201634001WHDZ-3400-F/J10496096872850376036201636001WHDZ-3600-F/J130947108220850396038201838001WHDZ-3800-F/J1271058120196850416040201840001WHDZ-4000-F/J125111013344685043602、高温轴向

55、膨胀节（WHZG）使用范围及规格高温轴向型膨胀节是一个波纹元件和两个与相邻管道相连的接管及隔热材料组成的挠性部件。接管内喷涂层及隔热砖现场施工。用于补偿直管段轴向位移。膨胀节不能约束管道压力推力，压力推力由其两侧主固定管架承受。 压力范围：0.1-1.0Mpa 温度范围：1300 通径范围：500-4400mm 疲劳寿命：1000 次 型号说明 高 温 轴 向 型 波 纹 管 膨 胀 节 表36公称通径DN（mm）产品型号轴向位移X（mm）轴向刚度Kx(N/mm)有效面积A（cm3）接管端口尺寸DoS（mm）总长 L（mm）径向外形尺寸H(mm)法兰连接尺寸（JBT81-94）Dn-d1WHD

56、Z-1600-F/J549381620106201WHDZ-1600-F/J10847472016001WHDZ-1600-F/J21623628360173040-3092021801WHDZ-1700-F/J5295417206201WHDZ-1700-F/J10451472017001WHDZ-1700-F/J2052813132292022801WHDZ-1800-F/J4512521820126001WHDZ-1800-F/J9162470018001WHDZ-1800-F/J1813123470090023601WHDZ-2000-F/J41135220201262020001WH

57、DZ-2000-F/J826754135072025601WHDZ-2000-F/J1643349201WHDZ-2100-F/J33136321201260021001WHDZ-2100-F/J676854499070026601WHDZ-2100-F/J1333419001WHDZ-2200-F/J3714382220126101WHDZ-2200-F/J7572171022001WHDZ-2200-F/J1124774879092027601WHDZ-2300-F/J2733252320147001WHDZ-2300-F/J54166180023001WHDZ-2300-F/J81110

58、75338090028601WHDZ-2400-F/J44175624201468001WHDZ-2400-F/J58132476024001WHDZ-2400-F/J878815776685029601WHDZ-2500-F/J57172168025001WHDZ-2500-F/J11485961576252014850306026001WHDZ-2600-F/J6216126625026201472031601WHDZ-2600-F/J12580494028001WHDZ-2800-F/J6017647611028201472033601WHDZ-2800-F/J1218549403000

59、1WHDZ-3000-F/J12590786153302016950356032001WHDZ-3200-F/J10495896872322016950376034001WHDZ-3400-F/J130951108220342016950396036001WHDZ-3600-F/J1271062120196362016950416038001WHDZ-3800-F/J1251114133446382016950436040001WHDZ-4000-F/J1221165146710402016950456042001WHDZ-4200-F/J121122216060242201695047604

60、4001WHDZ-4400-F/J125127317512344201695049603、低温非金属膨胀节 圆形非金属膨胀节是由复合非金属和两个可与相邻管道组成设备相连接的管道（或法兰）及隔热材料组成的挠性部件，主要运用于补偿输送微压粉尘气体、烟、煤气及其他气体的管道和设备系统因温度、机械震动及基础下沉引起的位移。 压力范围：0.05Mpa 温度范围：a.低温型：200；b.高温型600 疲劳寿命：150-7000mm 型号说明 低 温 圆 形 非 金 属 膨 胀 节 表 37补偿量焊接端管法兰螺栓孔型 号轴向X(mm)横向Y(mm)有效面积Acm2外径Do(mm)壁厚S(mm)法兰外径D(m