自立式钢烟囱的设计
【摘要】近几年随着国家对环保非常重视,在工业厂房设计中对排烟脱硫的要求也越来越来严格,出现了大量要求排放高度超出屋面一
定高度的烟囱,为了节约用地,加快施工进度,出现了大量的自立式内设浇筑料的轻型钢烟囱。下面根据工程实践经验,阐述自立式钢烟囱的设
计方法。
1. 工程概况
青岛某工程合金锭车间为轻型钢结构厂房,其车间内设有双室炉、熔炼炉、保温炉和铸造机等设备,根据通风专业要求和总图的布置,需要在紧邻外墙处设置烟囱,烟囱高度25m,直径2m,采用等截面设计,最高烟气温度217℃;青岛基本风压0.6kN/m2,地面粗糙度为B类,地震设防烈度6度,地震加速度0.05g,地震分组为第二组,场地类别为Ⅱ类,夏季极端最高温度为35.4℃,冬季极端最低气温-15.5℃,大气湿度75%。根据通风等专业要求和总图平面布置状况,确定采用等截面自立式钢烟囱,内设轻质浇筑料。
2. 荷载计算
钢烟囱分为自立式、塔架式和拉索式三种结构形式。对于不同的结构形式,其荷载与作用也不尽相同。对于自立式钢烟囱其荷载与作用主要包括:永久荷载(包括自重、土重、土压力等)、可变荷载与作用(包括风荷载、烟气温度作用、安装检修荷载、平台活荷载、裹冰荷载、大气温度作用、常遇地震作用、烟气压力及地基沉陷等)、偶然作用(包括罕遇地震作用等)。对于内设浇筑保温料的自立式轻型钢烟囱来说
风荷载与烟气温度作用是重要荷载。
2.1筒壁受热温度计算:在钢烟囱设计中对于温度作用的考虑通常是采取折减钢材强度和弹性模量的方法,由于钢材在高温作用下其强度和弹性模量都会有不同程度的降低,为了充分发挥材料的特性,设计中通常在筒壁内设置保温隔热材料以降低传达到筒壁的温度。烟囱筒壁温度的计算方法有平壁法和环壁法两种,当烟囱筒壁外半径r2与内半径r1的比值小于1.1时,可采用平壁法;否则应采用环壁法以提高计算精度。传热计算简图如下:
烟囱筒壁各点的受热温度可按下式计算:
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