烟风道设计优化

烟风道设计优化

2019.07烟风道的作用烟道是省煤器出口至空气预热器，从预热器出口至除尘器乃至烟囱的管道。沿途它对预热器进行加热，以提高锅炉的效率。一次风道

是从一次风机至预热器、预热器至磨煤机的管道。它是对燃料进行加热、干燥，对燃料进行传输的管道。二次风道是从送风机至预热器、预热器至炉膛的管道。它是对燃料在炉膛内的燃烧提供氧分的管道.

膨胀系统的确立首先须确立一个合理的膨胀体系，因为炉本体与预热器是两个独立的膨胀系统，而烟风道是两者联系的桥梁，它们之间有胀差，那么就必须建立一个和合理的膨胀系统来满足机组的安全可靠的运行。膨胀系统建立的原则安全可靠性和同要求经济性烟道的设计后烟井底部连接板的设计充分考虑受热面与烟道之间的胀差省煤器灰斗的设计灰斗的形状及集灰效果小灰斗大小的确定灰载荷的统计（每立方1200~1500kg）煤的含灰量的5%集于此烟道倾角：不考虑积灰的烟道，烟道轴线与水平面夹角应大于40°；灰斗倾角：灰斗的倾角不小于50°；对于粘结性飞灰夹角应不小于60°。支座形式静摩擦系数动摩擦系数无润滑剂有润滑剂无润滑剂有润滑剂钢-钢0.150.10~0.120.150.05~0.10钢-青铜0.150.10~0.150.150.10~0.15钢-合金钢0.150.10~0.120.150.05~0.10弧形钢支座-钢0.150.10~0.120.150.05~0.10弧形钢支座-合金钢0.150.10~0.120.150.05~0.10合金钢-合金钢0.150.10~0.120.150.05~0.10钢-聚四氟乙烯0.20

0.25

聚四氟乙烯-聚四氟乙烯0.10

0.15

表8.1：常用支座摩擦系数二次风道的设计并联风道的设计平衡风道的通流面积为总面积的30%远离钢梁，避免干涉。膨胀节的设置（见示例）大风箱的设计水冷壁布置图的对照大风箱附件位置的确定燃烧器布置图大风箱尺寸的确定大风箱的支吊SOFA风箱的设计水冷壁布置图的对照大风箱附件位置的确定SOFA燃烧器布置图风箱尺寸的确定SOFA风箱的支吊金属膨胀节的参数半高膨胀节单波膨胀节可吸收0.5英寸膨胀量双波膨胀节可吸收1英寸膨胀量全高膨胀节单波膨胀节可吸收1.125英寸膨胀量双波膨胀节可吸收2.25英寸膨胀量管道的变形限制无加强筋位置墙板变形控制在L/120范围内加强筋位置

CE：墙板变形控制在L/464范围内(国标：设计压力下烟道加固肋变形不超过1/300。运行压力下加固肋变形不超过1/360）载荷的预估烟道取每平方146~180kg。风道取每平方126kg。载荷的校核设计完毕后管道的重量+每平方45kg保温材料的重量。压力载荷的计入膨胀节位置处。风门挡板位置处。膨胀载荷的计入恒力弹簧吊架的选取载荷管道加保温的重量*1.1。位移管道的计算位移*1.2。刚性吊架的选取设计时须注意标准号及左右螺纹的正确性。风门挡板关闭挡板执行器启动力矩=2*K*A调温挡板执行器启动力矩=K*A（其中：K为系数，A为通流面积）限位载荷的统计压力载荷膨胀载荷风载荷WK=βZμSμZWO，不得小于0.25KN/m2WK—风荷载标准值，KN/m2；WO—基本风压，KN/m2；μZ—风压高度变化系数；μS—风荷载体形系数；βZ—高度Z处的风振系数；活荷载：

每平方米取200Kg载荷地震载荷（风载荷、地震载荷一般取大值，很多情况下烟风道的风载荷比地震载荷大）雪荷载：SK=μrSOSK—雪荷载标准值，KN/m2；SO—基本雪压，KN/m2；μr—积雪分布系数；角部结构的选择角部DS结构角部SS结构限位载荷的统计压力载荷膨胀载荷风载荷地震载荷（风载荷、地震载荷一般取大值，很多情况下烟风道的风载荷比地震载荷大）墙板的当量压力载荷

脉动设计的规定

压力波动100Pa时墙板变形为1mm壁板自振频率：fp=8.64*10-3*δ*(1/Wc2+1/W2)*Et0.5

内撑杆设计：所有支撑均按下面提及的荷载条件和所给最大极限荷载所确定。烟风道的静荷载用正常的许用应力。静荷载＋设计压力＋灰载，按正常的许用应力。静荷载＋修正后的设计压力/或用户的特殊要求＋灰载，按屈服应力计算。拉杆长细比小于250；压杆不大于200。按轴心受力杆件计算。λ=μl/r

r=（I/A）1/2

σ=F/A≤[σ]=Fa

异形件设计：11.1矩形的烟风道弯头，宜满足下列要求。11.1.1矩形管道的弯头，宜为同心圆缓转弯头或内、外边均为圆角的急转弯头，弯曲半径或内、外边弯曲半径与弯头进口径向宽度的比值宜为：缓转弯头，R／b＝1～2(图6)急转弯头，rw／b＝rn／b＝0.4～0.6

(图7)

缓转弯头急转弯头导向板和导流板设计：11.2.1烟风道在下列条件时，宜装设导向叶片或导流板。急转弯头加导向叶片。弯头的内边弯曲半径与弯头进口径向宽度的比值：等截面急转弯头rn／b≤0.25。扩散急转弯头rn／b1≤1。收缩急转弯头rn／b1＜0.2时可装设导向叶片。导向叶片数及其间距可按图10和表6进行计算。导向叶片数及其间距可按图10和表6进行计算。带导流板的弯头

带导向叶片弯头

导向叶片数及其间距的计算方法序号名称弯头前气流分布均匀是用最佳叶片数降低弯头阻力时用最少叶片数1叶片数n≈S/rnn≈0.65S/rn2S3外边第一个间距与内边第一个间距比Sn+1/S1=2Sn+1/S1=34内边第一个间距S15间距差值S2-S1=S3-S2=....=Sn+1-Sn=S1/nS2-S1=S3-S2=....=Sn+1-Sn=2S1/n6导向叶片中心角φA2=A1的90°弯头，φ=95°A2/A1=2的90°扩散弯头，φ=75°A2/A1=0.5的90°收缩弯头，φ=115°注A1、A2分别为管道进、出口截面积变径管(扩散管、收缩管、方圆节)应满足下列要求。扩散管：扩散角宜为7°～15°，但不宜大于20°(图13和图14)；当扩散角＞20°时，应采用阶梯型扩散管或曲线型扩散管(图15和图16)；阶梯型扩散管后宜尽量避免直接布置弯头；当扩散角≥30°时，应加装导向板，其片数n根据扩散角确定：＝30°，n＝2；＝45°，n＝4；＝60°～90°，n＝6；＝100°，n＝8。1．墙板厚道的选取在引进的CE烟风道墙板设计标准中，有下列规定：（1）3mm墙板适用于矩型风道中较大一侧尺寸小于2000mm的。（2）4mm墙板适用于矩型风道中较大一侧尺寸大于或等于2000mm的。在我国的烟风煤粉管道设计技术规程中，有下列规定：（3）风道：热风道为3mm~4mm。综合以上两份标准，可见大容量锅炉，热二次风道一般选用4mm墙板。我国的烟风煤粉管道设计技术规程中规定，热风道推荐设计流速为15~25m/s。采用上限高流速，管道截面小，风道重量轻，但会加快磨损。采用下限低流速，管道截面大，磨损小，但风道的重量会增加，不利于降本。由于回转式空预器有一定的漏灰率，所以热二次风道不可避免的携带灰粉，会对管道造成磨损。综上所述，结合以往工程的实际情况，热二次风道截面尺寸按风速20m/s左右来确定较为合理。≥DN1000以上的圆形管道才需设置加强筋。加强筋间距一般按1.0~1.5倍外径采用，但最大间距不得大于3m。

非工地现场制造的圆形风道，在运输过程容易造成管道变形，需增加加强筋用于防变形，故减少的重量约为20%，如果圆形风道在工地现场制造，不考虑防止运输变形的加强筋，百万等级锅炉热二次风道采用圆管设计的管道重量比矩形管道能减少约30%。

支吊和限位：支吊和限位的结构应能有效传递该区域烟风道的各种荷载，应能满足烟风道运行、检修维护等需求。支吊和限位系统应设置简洁，传力路径清晰。支撑结构当钢支座直接与支撑梁接触时，滑移系数为0.3。弧形支座的滑移系数为0.2。不锈钢板之间的滑移系数为0.2。支座与钢梁之间设置一层聚四氟乙烯垫板时，滑移系数为0.2。支座与钢梁之间设置两层聚四氟乙烯垫板时，滑移系数为0.1。什么情况下使用？高宽比0.5~2的烟风道，且高度不小于2m的水平矩形烟风道，宜按6m左右设置支吊结构，最大间距不超过9m。作用组合和效应标准组合S=P+Σqdl(8-2)式中S：荷载标准值效应P：设计压力，一般为q0，KPaΣqdl

：q1~q5烟风道计算面板上的当量荷载，KPaq1：烟风道道体面板、加固肋自重产生的当量荷载及平台活荷载，KPaq2：烟风道保温重量产生的当量荷载，KPaq3：烟风道内部积灰产生的当量荷载，KPaq4：露天烟风道积雪产生的当量荷载，KPaq5：露天烟风道风荷载产生的当量荷载，KPa其中q4和q5不同时出现，如有其他荷载应计入标准作用组合。运行压力下的荷载组合S=Pa+Σqdl(8-3)Pa：运行压力，是正常运行时所在位置的压力，KPa瞬间压力下的荷载组合S=Pmax+q1+q2+0.5q3(8-4)式中Pmax：烟道瞬间压力或MFT工况下烟风道极限压力，KPaq1：烟风道道体面板、加固肋自重产生的当量荷载，KPaq2：烟风道保温重量产生的当量荷载，KPaq3：烟风道内部积灰产生的当量荷载，KPa地震作用下的荷载组合S=Pa+q1+q2+0.5q3(8-5)式中P：烟风道运行压力，一般为q0，KPaq