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1、建材世界2014年第35卷第1期doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.01.022水泥厂余热发电的风管设计及优化宋炜(上海凯盛节能工程技术有限公司,上海200060)摘要:该文对水泥厂余热发电设计过程中的余热锅炉布置,烟风阀门、膨胀节选型,风管优化设计进行了讨论。关键词:余热锅炉;烟风阀门;膨胀节;风管WindPipeDesignandOptimizationofCementPlantWasteHeatPowerGenerationSONGWei(ShanghaiKasen
2、TechnologyCo,Ltd,Shanghai200060,China)Abstract:Thispaperdiscussedthelayoutdesignofwasteheatboiler,selectionofsmokevalveandexpansionjoint,andoptimizationdesignofwindpipe.Keywords:wasteheatboiler;smokevalve;expansionjoint;thewindpipe1余热锅炉的布置1.1余热锅炉应布置在废气热源
3、附近1)布置时应尽量避开水泥线的基础承台。按照设计经验,改造项目在不知水泥线的基础承台大小时,为避免设计返工,工艺向土建专业提资,AQC锅炉距离篦冷机外框架的适合距离为3.0m,SP锅炉距离窑尾预热器外框架的适合距离为5.5m。余热锅炉柱脚应尽可能布置在混凝土结构的立柱或主梁上。2)余热锅炉所在的平台高度应根据下灰是否通畅、风管接入的角度是否不积灰等因素来确定。按照设计经验,对于立式余热锅炉:AQC锅炉宜布置在0m层,SP锅炉宜布置在12m层左右。1.2余热锅炉厂房的布置方式应根据当地的室外气象条件确定
4、应符合下列规定:1)非寒冷地区应采用露天布置。2)一般寒冷地区可采用露天布置,应对导压管、排污管等易冻损的部位采取伴热措施。3)严寒地区的余热锅炉不宜采用露天布置。2风管附件的选型及布置2.1烟风阀门的选型及布置1)≤650℃的烟风阀门及篦冷机余风阀需采用龟甲网+耐磨陶瓷涂料衬里,龟甲网材质采用0Cr13不锈钢材质,阀板材质选用1Gr18。≤450℃的烟风阀门,阀板材质选用Q420。2)对于运行中容易积灰的管道,应选用45度角倾斜式阀门,并设置观察孔(见图1)。3)在容易积灰的管道最低点处设置放灰管道,
5、并设置观察孔(见图2)。以上措施可以有效避免烟风管道内积灰。收稿日期:2013-10-20.作者简介:宋炜(1983-),助理工程师.E-mail:songwei297@163.com78建材世界2014年第35卷第1期2.2膨胀节的选型及布置风管膨胀节的选型应根据膨胀量来确定,膨胀量公式如下ΔL=ξ·Δt·L(1)式中,ΔL为膨胀量,mm;ξ为管材线性膨胀系数,mm/(mm·℃);Δt为管道内介质和环境温度差,℃;L为固定支座间的管道长度,mm。在窑头篦冷机取风口、窑尾预热器下降管跨至锅炉的风管宜设置
6、选用金属膨胀节(见图1,金属膨胀节9),主要是考虑这些部位检修更换不方便,其他部位可选择非金属膨胀节以提高经济性。3风管设计常见的问题与优化国内绝大部分水泥余热发电项目都是在已建成的水泥生产线的基础上进行设计的。鉴于经济性考虑,余热发电系统设计时有一部分风管附加荷载要作用在水泥线的混凝土或钢结构上面。由于某些原因水泥线的结构图纸不全或者没有,这给设计造成很大的困难,无法核算其承载力。鉴于这种情况,我们可以做如下优化:例:某4500t/d水泥生产线,当地海拔2454.3m,预热器下降管径ϕ3600mm,窑
7、尾预热器框架为钢筋混凝土结构,可以利用废气资源为280000Nm3/h,温度330℃,高温风机布置在增湿塔之后,前期收集资料中无预热器框架结构图纸,现要为其配一台余热锅炉及风管设计。解析:进风管段常规设计(见图3(a),常规设计方案)是从增湿塔上部取风,需要在窑尾预热器框架上生根做风管支架,接入窑尾余热锅炉进口。因79建材世界2014年第35卷第1期无预热器框架结构图纸无法核算其是否能承载风管的附加荷载,可以将锅炉风管靠近预热器布置,将锅炉钢架加高,对风管进行优化布置(见图3(b),优化后的设计方案),
8、让风管附加荷载作用在锅炉钢架上,从而避免不安全因素的风险。下面是计算过程。80建材世界2014年第35卷第1期3.1进风管径的计算进风管径的计算,公式如下QLgD=18.8×(2)u其中,D为管径,mm;Q为高海拔地区工况风量,m3/h;u为管道风速,m/s。Lg773697可得:D=18.8×=4130mm(取4000mm)。163.2进风管道荷载计算总均布荷载F=(管道自重+保温重+风载力)×地震系数×积灰系数。其中:管道自重=1.2×
