钢烟囱设计发表评论(0)编辑词条

　　钢烟囱设计        (steel chimney design)

　　排放工业窑炉燃烧废气的钢质高耸结构的设计。烟囱高度取决于克服工业窑炉烟道阻力所需的抽力和环境保护的要求。有时烟囱还兼有装置收集环保气象资料等其它用途。

　　钢烟囱具有自重小、韧性强、抗震性能好、修建和拆除工程量小及适用范围广等优点。缺点是耐腐蚀性差，需经常维修。与其它材料的烟囱相比，钢烟囱造价一般比较高。

　　中国宝山钢铁总厂烧结厂高度为200m的钢烟囱，除排放烧结烟气外，还为厂区环保、气象等提供测试资料。该烟囱是中国冶金工厂中最高的一座钢烟囱，由两个直径为6．2m、高度为200m的排烟筒，一个直径为2．53m，高度为194．8m的电梯筒和一座高度为185m的塔架组成。塔架顶部平面为16×16m，底部平面为50×50m，全部杆件用钢管制作，最粗管径达1200mm。设有7层支承排烟筒和检测维修用的横隔平台。排烟筒内衬为厚度。70mm的耐酸、耐高温喷涂层。基础采用变壁厚钢管桩。

　　设计主要内容包括荷载和作用、型式选择、连接与内衬、烟囱附件、材料选择和除锈涂层。

　　荷载和作用       有结构自重(包括内衬及烟囱附件)、风荷载、裹冰荷载。位于地震区的烟囱还承受地震作用。有时还应按有关规定考虑由脉动风引起的垂直于风向的共振，按烟囱及构件的雷诺数进行计算，并要满足有关规范规定的要求。

　　型式选择       一般有拉绳式、自立式和塔架式烟囱三种(见图)。

钢烟囱设计

　　(1)拉绳式烟囱。用钢量少，易于装拆，最适用于临时性设施，一般用于高度较小的钢烟囱。缺点是占地面积大。计算时，主要是验算拉绳和连接的强度及拉绳的锚固。

　　(2)自立式烟囱。常用高度一般不超过120m。烟囱的外形为圆锥形，或下部占总高度1／4的一段为圆锥形，其余部分为圆柱形。采用圆锥形可节约钢材，采用圆柱形则便于施工。筒壁厚度经计算和构造要求确定。在此基础上，再加2mm以耐腐蚀。根据烟囱所受的荷载和作用，确定烟囱各截面的弯矩和轴心力，验算各截面筒壁的局部稳定性及强度。坡度变化处及设有支承内衬的牛腿处，要作补充验算。筒壁开孑L处，除补强外，要进行验算。计算底部锚栓尺寸及数量，验算烟囱顶部变形。

　　(3)塔架式烟囱。常用于高度超过120m。由塔架、排烟筒(和电梯筒)组成。塔架主要用以承受水平荷载(和作用)。其平面呈三角形或矩形。竖向坡度变化，一般分成上小下大的几段。塔架的杆件多为圆形截面。沿塔架竖向设置多层横隔平台，用以固定排烟筒(和电梯筒)、保证塔架几何不变性和增加塔架空间刚度。一个(或几个)排烟筒(和电梯筒)设于塔架内部。排烟筒(和电梯筒)与横隔平台相连接时，须沿其环向加强，以传递水平内力。

　　按不同风向(或地震作用)和几个排烟筒的同时或不同时建造以及有无内衬等不同情况进行计算。所需各种风荷载体型系数，宜根据具体情况，通过风洞试验确定。在水平荷载作用下，假设塔架和排烟筒之间通过各横隔平台连成整体，由塔架、排烟筒在横隔平台处的变形相等条件，建立起变形协调方程，从而求出横隔平台处的未知力。将这些求出的未知力和水平荷载(或作用)分别作用在塔架和排烟筒上，即可求出塔架和排烟筒的效应。与竖向荷载效应相叠加，得到全部效应。

　　要验算塔架杆件(包括横隔平台)的强度或稳定性、底部锚栓尺寸及数量以及塔架顶部的变形。排烟筒各截面的验算与自立式烟囱相似。

　　连接与内衬       一般采用焊接。当构件超过运输及起吊界限时，在工厂分段制作，运至现场用焊接拼装。有时通过法兰盘，用高强度螺栓将排烟筒或小管径塔架柱的各段在现场拼接。

　　当烟气温度较高或有腐蚀性时，排烟筒内壁需用内衬保护。一般有喷涂(耐腐蚀耐高温材料)层和砌耐火砖或红砖两种内衬。

　　烟囱附件       包括避雷设施、航空标志(信号灯和红白相间的色带)、信号平台及爬梯等。高烟囱要设信号灯，且在烟囱顶部以下一段范围内，涂以红白相间的色带，以利飞机飞行安全。为了检修信号灯和避雷设施等，要设信号平台及爬梯等。

　　材料选择       所用钢材须具有抗拉强度、伸长率、屈服强度(或屈服点)、冷弯试验和碳、硫、磷含量的合格保证。有时还要求具有冲击韧性的合格保证。在中国一般采用国家标准《碳素结构钢》中的Q235沸腾钢或镇静钢，《低合金结构钢技术条件》中的16Mn钢、15MnV钢。拉绳采用符合国家标准的圆钢或钢丝绳。

　　除锈涂层     烟囱表面要利用机械或人工方法清除铁锈，使表面露出金属色泽或轧制表皮。然后涂以涂料，形成一层薄膜，以防止锈蚀。要求涂料具有较好的耐腐蚀性。用于排烟筒的涂料，还须根据烟气温度，选用耐高温的涂料。