烟风道的结构和布置原则的探索与实践

烟风道的结构和布置原则的探索与实践

胡鹏

（中国联合工程公司浙江杭州310052）

摘要：烟风道是工业炉排烟以及进风的管道，管道里面安装了风门，可以调节管道里面的风速和压力。包括炉墙、部分受热面的管道和包墙管，可以引导烟气流动，经过各个受热面进行热量的交换，包括水平的烟道以及尾部的烟道。

关键词：烟风道；结构；布置原则

1、烟风道的作用

烟道的作用是在最低的压力降下排送烟气。风道的作用是在最低的压力降下把空气输送到燃烧器，还应该使输送给不同燃烧器的风量尽量均匀。

烟风道降压由管道摩擦损失以及管件的局部阻力损失两部分构成，但摩擦损失与局部阻力损失相比，要小非常多。要减少管道的总压降关键要靠降低局部阻力的损失，局部阻力损失是由管里面的气体速度的变化造成的，不论速度在数值上的变化，还是在方向上的变化，都会造成局部动压损失，所以设计以及布置烟风道的时候，需要在场地允许的状况下力求简短、平直，防止拐弯、扩缩。

2、烟风道的布置原则

在满足管道尺寸要求以及位置许可的前提下，布置需要紧凑，管线短捷，介质流动阻力小，巡回检查方便。管道布置需要层次明确，整齐美观，保持整体性以及一致性，对通行不造成影响，不影响周围的设备、管道的操作以及维修。两方延伸管线需要对称布置。需操作或维修的零部件和各种测孔需要设在方便操作以及维修的地方，必要的地方需要设置维修平台或直梯。管道需要布置在有遮挡的地方，对于室外布置的管道，它的表面需要进行防水以及排水。为了方便吸收管道操作的时候出现的应力，需要在适当的地方设置补偿器。为了使烟气分配均匀，尾部烟道以及最后一排对流管的净距应该大于0.6m[1]。

3、烟风道规格与材料

烟风道断面应该使用圆形，圆形管道里面气流分布非常均匀，阻力不大，结构不复杂，钢材消耗不多。当烟风道和燃烧器、空气预热器或风机矩形接口连接，或受空间限制的时候，应该使用矩形断面。矩形断面需要接近正方形，它的短边和长边之比应该大于0.4.

烟风道材料通常使用Q235-B.F，但对于高空，大跨度管道材质需要依据SH3070使用。壁板的厚度通常是：风道4mm~5mm，烟道5mm~6mm。

烟风道需要有良好的强度以及刚度，设计的时候的风压、温度、荷载需要依据有关规定执行。设计温度为设计处理量下正常操作且考虑不利工况时管道壁的最高温度。结构计算荷载是工作荷载和附加荷载的总和。

使用的钢材、焊接材料需要进行外观检查，不可以有变形、锈蚀以及损伤，当钢材的表面有麻点或划痕等问题，它的深度应该小于这个钢材厚度负偏差值的1/2.螺栓、钢结构所用焊接材料、涂料、衬里材料需要有质量证明文件，还要符合设计文件的要求[2]。

4、转弯结构及其布置

4.1不要使用带直角的弯头

需要尽可能使用缓弯头，或内外侧都是弧形的急弯头。而不要使用有直角的弯头，特别是不要使用里侧有直角的弯头，这是由于它的阻力非常大。

4.2扩散形和收缩形弯头

在转弯的时候应该改变流通的截面大小的急弯头，叫做扩散形或收缩形弯头，它的内外侧需要有一样的弯曲半径，通常可以取rn=rw≥0.3b。对转弯以后需要收缩的烟风道，使用一个收缩形急弯头代替（等截面急弯头）+（收缩管），能够使结构得到简化，还可以减少阻力。但对转弯以后需要扩散的管道，不应该使用扩散形急弯头，由于它的阻力比（等截面急弯头）+（扩散管）的阻力大很多。

4.3弯头串联时候的尺寸要求

管道上应该尽量防止弯头直接串联，由于直接串联的两个弯头的总阻力，比各个弯头各自的阻力之和要大非常多。若需要连续多次拐弯，相邻的弯头之间需要确保图一中所要求的直管的长度。

图一

5、风机入口和旁通烟道、烟囱

5.1风机入口

风机入口的周围不要布置弯头，以避免减少风机的效率。若由于位置受到限制，应该在离风机入口小于3~4倍当量直径的地方拐弯的时候，需要设入口风室。入口风室的进风口流通面积（A×B），可以依据进口流速取13~15m/s计算决定，进风口的尺寸可以取B:A=2:1~3:1.

5.2旁通烟道

当空气预热器、引风机等设旁通烟道的时候，在旁通烟道上应该设置两层非常严密的调节挡板，还要把挡板设置在流速非常低以及非常均匀的直管段上，以降低正常运行时的漏气[3]。

5.3烟囱入口

烟囱入口一般仅仅有一个，当情况特殊需要开两个入口的时候，需要相对分布，还要在烟囱里面设置和烟道入口中心线成45度角的隔墙，以防止两股烟气流在烟囱里面相互冲击。隔墙需要高出烟道入口的顶部，高出烟道入口顶部的距离需要大于较高烟道接口自身高度的1/2，要大于0.5m。

6、分流和合流结构

在烟风道的分流或合流的地方，如果使用联箱分配或集合气流，阻力非常大。所以，在分流或合流的支路数量不超过4路的时候，应该使用阻力系数不大的三通或分流管。

图二a的特点是减小三通支管的角度，对于流速比W1/W2<1.5的系统，可以显著减少三通的阻力。但当W1/W2>1.5的时候，减小支管角度对减小阻力的作用不大，有的时候会增加阻力。

图二b使用内部有隔板的平缓转弯代替一般的三通，也可以降低气流的阻力。图中隔流板的直段长度需要按照支管里流速的不均匀程度来确定，当W1/W2=0.8~1.3的时候，应该取L=（0.5~1.0）dd；当两个支管流速差别非常大的时候，需要取L≥2dd，dd是三通主管的当量直径，这里所说的主管是接入管线中阻力非常大，对鼓风机或引风机风压有决定作用的管路。

图二

7、烟风道挡板

蝶阀烟风道挡板。使用蝶阀做调节挡板的时候，需要注意的是：

第一，蝶阀的叶片的外缘和管道的内壁之间需要留有一定的间隙，这样可以确保叶片转动灵活，但间隙的大小需要小于管道直径的0.25％.

第二，为了使蝶阀真正起到调节管路的压力或流量的作用，蝶阀在θ=60°的时候产生的局部阻力，至少需要等于整个管路系统总阻力的55％。

第三，当串联安装双重蝶阀的时候，只用其中一个进行调节，另一个用来打开或切断气流。同时，调节两个蝶阀使操作复杂化，在特殊条件下才使用。

第四，蝶阀的叶片数目越多，调节性能就越好。单叶片圆形蝶阀的可调区是最窄的，双叶片蝶阀的可调区增大，四叶片蝶阀的可调区非常宽，若管路系统要求对压力或流量加以调整，需要使用多叶片蝶阀，并注意使蝶阀的工作点处在它的调节特性曲线上的可调区内。

闸阀烟风道挡板：闸阀挡板不可以用来进行调节，只用于关闭或切换气流。

结语

烟风道是工业炉的重要设备。本文分析了烟风道的作用、布置原则，研究了处理结构不合理、管道的走向和风机转动方向不一致、烟风道的挡板选型不合适等问题的方法。希望对烟风道的设计起到一定的指导作用。

参考文献：

[1]雷海鹏.槽钢肋腹板弯曲对板的屈曲性能影响分析[J/OL].工程技术研究,2017,(06):111-113.

[2]邹洋,韩志江.复杂烟风道结构中导流板的布置分析[J].锅炉技术,2017,48(01):11-13.