工業(yè)爐前管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、工業(yè)爐前管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)建時(shí)間： 2008-08-02工業(yè)爐前管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)(design of piping around for industrial furnace)是向工業(yè)爐周圍分配燃料、冷卻用水、空氣及蒸汽等介質(zhì)所配備的各種管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。爐前管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)敷設(shè)管道，確定介質(zhì)流速和管徑，配置管道支架、管道膨脹補(bǔ)償器和吹掃放散管線以及必要的隔熱保溫措施的設(shè)計(jì)。管道設(shè)計(jì)還應(yīng)提出試壓要求和保證安全操作，注意送風(fēng)管路和通風(fēng)機(jī)的協(xié)調(diào)等。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括： (1) 按照爐子額定生產(chǎn)能力的需要配置管道，并對(duì)可能的發(fā)展予以適當(dāng)考慮。(2) 力求系統(tǒng)簡單、線路短、流動(dòng)阻力小、便于操作和維護(hù)，但不

2、得妨礙交通、不得敷設(shè)在吊車的主要操作區(qū)域內(nèi)。 (3) 每座爐子的管道系統(tǒng)要能單獨(dú)開閉和調(diào)節(jié)；爐子要求分段控制時(shí)，管道系統(tǒng)要滿足分段操作的要求。每座爐子的煤氣主管與車間總管的接點(diǎn)附近，要有能夠嚴(yán)密 切斷的閘閥、放散系統(tǒng)和煤氣爆發(fā)試驗(yàn)管。(4) 除了配合管道附件和在維護(hù)檢修要求拆卸的部位采用法蘭盤或螺紋連接外，管道一般都用焊接連接以保證其嚴(yán)密性。 (5) 在管道經(jīng)常操作、 維護(hù)和檢修的部位設(shè)置操作平臺(tái)，通往應(yīng)急操作平臺(tái)的梯子要用斜梯而不用直梯。 (6) 煤氣和助燃用空氣管道一般都架空敷設(shè)，其底面距離人員通過面的高度不小于2.5m。必須設(shè)置在地下的煤氣管道要敷設(shè)在地溝內(nèi)并保證通風(fēng)良好，檢修管道方便。

3、 必須設(shè)置在地下的空氣管道，直徑較小的可以在表面進(jìn)行防腐處理后直接埋在地下，直徑大的熱空氣管道要敷設(shè)在地溝內(nèi)。燃油管道一般可敷設(shè)在地溝內(nèi)或敷設(shè)在固定于爐體鋼結(jié)構(gòu)的支架上。(7) 爐前煤氣管道不設(shè)計(jì)排水坡度，但要在容易積水的部位設(shè)置帶兩個(gè)閥門的排水管以便及時(shí)將積水排出，如水平總管的流量孔板前后和主閘閥的前后、分段管的末端等。對(duì)積水在冬天有可能凍結(jié)的部分要采取防凍措施。接通燒嘴的煤氣垂直支管，要從水平總管的頂部或側(cè)面接出，以免總管內(nèi)積水流入燒嘴。(8) 煤氣中含有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，不能在管路中采用帶銅制密封件的閥門。要求嚴(yán)密關(guān)斷的部位要采用閘閥。介質(zhì)流速和管徑管道內(nèi)介質(zhì)流速取決于通過介質(zhì)的流量和由于合

4、理的流動(dòng)阻力損失所造成的壓力降，并按流速計(jì)算管徑。在一般情況下，管道內(nèi)介質(zhì)流速(ms) 可在下列范圍內(nèi)選取：冷煤氣和冷空氣管道8 12( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) )預(yù)熱煤氣和預(yù)熱空氣管道6 8( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) )天然氣管道(>0.1MPa)1530( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) )燃油管道0.2 1m s飽和蒸汽管道(D<100mm)15 30過熱蒸汽管道(D<100mm)20 40供水管道0.5 1.5壓縮空氣管道(<1MPa)8 15采用絕熱砌襯的管道，砌襯后的內(nèi)徑不小于500mm。當(dāng)介質(zhì)流量很小時(shí)，最小管徑一般不小于10mm。管道支架 爐前管道盡量利用爐子的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置支架。通常，管道容許在支架上滑動(dòng)

5、，因此支架不承受管道的軸向推力。當(dāng)必須由支架承受管道的軸向推力時(shí)，支架設(shè)計(jì)要參考有關(guān)資料進(jìn)行計(jì)算。支架的間距可將管道按簡支梁計(jì)算其剛度和強(qiáng)度后確定，要求管道的撓度不大于間距的 1600 。管道膨脹補(bǔ)償器流通熱介質(zhì)的管道，當(dāng)其敷設(shè)方式不容許其自由膨脹時(shí)，要根據(jù)介質(zhì)溫度、保溫方式、管道長度等計(jì)算其膨脹量，然后選用合適的膨脹補(bǔ)償裝置( 圖 1) 。一般爐前管道由于直線段不長，可以利用管路中的彎頭等進(jìn)行自然補(bǔ)償而不設(shè)置膨脹補(bǔ)償器。管內(nèi)砌襯保溫材料的管道也常因管壁溫度不高而可以不設(shè)膨脹補(bǔ)償器。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)需要采取膨脹補(bǔ)償措施時(shí)，可以選用波形補(bǔ)償器(JB1121 83) 或鼓形補(bǔ)償器。對(duì)于不是十分嚴(yán)格要求

6、其嚴(yán)密性的管道( 如預(yù)熱空氣管道) ，也可以采用軸向力小的用填料壓緊的套管補(bǔ)償器。由于補(bǔ)償器本身不宜承受彎矩，因此需要在補(bǔ)償器的兩側(cè)設(shè)置固定支架。補(bǔ)償器產(chǎn)生的軸向推力也要有一對(duì)固定支架來承受。吹掃放散管線煤氣管道在開始和停止輸送煤氣時(shí)，有可能在管道內(nèi)形成煤氣空氣的混合物，在一定的比例范圍內(nèi)，混合物遇到明火將會(huì)發(fā)生爆炸。為了保證安全生產(chǎn)，在此期間通常要用蒸汽(或氮?dú)?)吹掃管道，將其中原有的空氣或煤氣經(jīng)放散管道系統(tǒng)放入大氣中。放散系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮每座爐子能單獨(dú)進(jìn)行放散，多段操作控制的爐子可以根據(jù)生產(chǎn)和維修的需要考慮分段放散。在短時(shí)停爐時(shí)為了避免總管中的煤氣可能因閘閥不嚴(yán)密而漏入爐內(nèi)，在向爐子供氣的

7、煤氣主管上第一個(gè)閘閥和第二個(gè)閘閥之間接放散管，將可能經(jīng)閘閥泄漏的煤氣排入大氣而不致漏入爐內(nèi)。管徑小于 50mm的爐前煤氣管段可以不設(shè)放散管。管徑小于 100mm而體積小于0.3m3 的管段要設(shè)放散管， 但可不用蒸汽吹掃而直接用通入煤氣進(jìn)行放散。將煤氣放散到大氣中的放散管頂端要求比附近水平距離10m以內(nèi)建筑物的通氣口高出4m，并距離地面不少于10m。按照煤氣管道的直徑和管段長度等情況，考慮放散管的直徑為25 100mm，吹掃用蒸汽接點(diǎn)的管徑為1325mm。燃油管道在停爐時(shí)也要用蒸汽將管內(nèi)存油吹掃干凈，吹掃用蒸汽可臨時(shí)用軟管接通。隔熱保溫措施熱介質(zhì)管道要采用隔熱保溫措施以減少介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的散熱

8、和降溫。管道隔熱保溫的方式可以分為管外包扎和管內(nèi)襯砌兩種，按照介質(zhì)溫度和管徑大小來選定。一般在介質(zhì)溫度低于350，管徑小于 700mm時(shí)，可采用管外包扎。當(dāng)介質(zhì)溫度高于400或管徑較大時(shí)可用管內(nèi)砌襯，但砌襯后的內(nèi)徑不得小于500mm，并需每隔15 20m設(shè)置人孔。管外包扎材料常用礦渣棉制品、蛭石制品、珍珠巖制品和玻璃棉制品，用鋼絲網(wǎng)捆扎后再涂10ram 厚的石棉硅藻土粉保護(hù)層。為了避免包扎材料受機(jī)械損傷，表面常再用玻璃纖維布包扎涂漆或用鍍鋅薄鋼板包扎。隔熱層總厚度一般為5070mm。管內(nèi)砌襯用硅藻土磚、輕質(zhì)粘土磚或其他隔熱材料，砌襯厚度為 115 230mm。蒸汽管道通常用預(yù)制隔熱保溫瓦塊在管

9、外包扎進(jìn)行保溫。高粘度燃油管道要用蒸汽伴管保溫，以確保管內(nèi)油溫不致下降而造成流動(dòng)困難。油管和蒸汽管用隔熱材料包扎在一起。試壓和安全措施爐前管道系統(tǒng)要求一定的嚴(yán)密性，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)安裝前的管件和安裝完畢的管路系統(tǒng)提出試壓要求。作為切斷煤氣用的閥門，在安裝前要按產(chǎn)品技術(shù)性能規(guī)定的壓力進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，半小時(shí)的壓降率不超過1。煤氣管道安裝完畢后，要用比使用壓力高出30kPa 的壓縮空氣進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，天然氣管道要用最大工作壓力的1.5 倍進(jìn)行試壓， 半小時(shí)的降壓率都不超過1。降壓率 A( ) 的計(jì)算方法是：式中 Ts， Tz 分別為試驗(yàn)開始與結(jié)束時(shí)管道內(nèi)氣體的絕對(duì)溫度，道內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力， Pa。K； P

10、s ，Pz 分別為試驗(yàn)開始與結(jié)束時(shí)管助燃用空氣管道用工作壓力試壓，要求不得有明顯的漏損。為了保證安全操作，煤氣管道上要裝設(shè)煤氣壓力過低時(shí)的報(bào)警信號(hào)和煤氣自動(dòng)切斷裝置，以免此時(shí)在燒嘴不能工作的情況下煤氣繼續(xù)進(jìn)入爐內(nèi)形成爆炸性氣體。助燃用空氣的通風(fēng)機(jī)在斷電或發(fā)生空氣壓力過低故障時(shí)也要有報(bào)警信號(hào)并同時(shí)自動(dòng)切斷煤氣，以免煤氣可能漏入空氣管路而形成爆炸性氣體。送風(fēng)管路工業(yè)爐燃料的助燃，通常使用離心通風(fēng)機(jī)送風(fēng)。離心通風(fēng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)速，風(fēng)量與風(fēng)壓的關(guān)系特性曲線見圖2。一種風(fēng)機(jī)與管路相連接后，送風(fēng)時(shí)其特性曲線與管路特性曲線的相交點(diǎn)即為風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)( 如圖 2 中的 A) 。此時(shí)風(fēng)機(jī)送風(fēng)的壓力為HA，風(fēng)量為 QA 。在工業(yè)爐的生產(chǎn)操作中，經(jīng)常需要改變?nèi)剂狭亢椭加每諝饬恳哉{(diào)節(jié)供熱。例如助燃需要的空氣量減少至QB 時(shí)，可以采取的調(diào)節(jié)措施通常為： (1) 經(jīng)放風(fēng)管將多余的風(fēng)量放掉，此法耗能