管道系统设计

管道系统的设计是所有废气净化工程中不可缺少的组成部分。合理的设计、施工和使用管道系统,不仅能充分发挥净化装置的效能,而且直接关系到投资和运转的经济合理性。根据有机废气处理项目的复杂性,多样性,瑞燃能源在实践中不断总结经验,不断技术创新,针对不同的项目采用独特的设计。

管道系统压力损失计算的目的是确定管道断面尺寸以及系统的压力损失,并由系统的总风量和总压力损失来选择适当的风机以及电机。

管道系统总压力损失包括:

  • 管道内摩擦压力损失
    摩擦压力损失是指由于气体本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的压力损失。
  • 局部压力损失
    局部压力损失是指气体流经管道系统中某些局部构件(如阀门、弯头、三通等)时,由于流速大小和方向的改变形成涡流而产生的压力损失。

防止管道系统压力损失过大的措施:

  • 管道断面形状选择:能有圆不用方,能用方不用矩形;
  • 异型管件包含弯头,三通以及变径设计等必须特别评估弯头的曲率半径,三通的夹角以及变径的扩散角,否则其局部压力损失太大;
  • 对于多支路管道系统,通常采用插板阀,蝶阀来平衡压力;
  • 对于不同时运转的排风点连接管道,必须要设有启闭切换阀,并与工艺生产设备连锁,以节约系统风量。

管道系统布置主要包括系统划分、管网配置和管道布置等内容。

系统划分

系统划分应充分考虑管道输送气体的性质、操作制度、相互距离、回收处理系统等因素,以确保管道系统的正常运行。

凡是发生下列几种情况之一者不能合为一个管道系统:

  • 不同排放点的污染物混合后会引起燃烧或爆炸危险,或形成毒性更大的污染物;
  • 不同温度和湿度的污染气流,混合后引起管道内结露和堵塞的场合;
  • 因为粉尘或气体性质不同,同用一个系统会影响末端治理设备的选择和运行效率;

管网配置:

管网布置一个核心问题就是实现各支管之间压力平衡,以保证吸气点达到设计风量,实现污染物扩散的控制。

常见的管网布置有干管配管法,个别配管法以及环状配管法。每种方法均有其特定的适用性。比如干管配管法由于布置紧凑,占地少,投资省,施工方便,在废气治理中比较常用,但是各支管间的压力平衡计算要求比较高。

管道布置:

管道布置一般原则:输送不同介质的管道,布置原则不完全相同,取其共性作为管道布置的一般原则。

  • 管道尽可能明装,以便维修;管道尽量集中成列,平行敷设,尽量沿墙或柱敷设,但应留有足够间距以便维修;
  • 管道跨越人行横道,公路以及铁路是必须留有一定的净高,通常是2,4.5以及6m;
  • 水平管道敷设应有一定的坡度,便于放气,疏水和防止积尘,一般坡度不小于0.005°,坡度应斜向风机,在风管最低点和风机底部设有水封泄液管;
  • 含有剧毒,易燃易爆物质的管道系统,其正压段不得穿过其他房间,如必须要穿过,该管道上不得设有法兰或阀门;
  • 含尘较高的气体的管道布置有另外的考虑以及设计;

管道构成

管道系统常见部件:

  • 风管:常见的风管材料有:普通钢板、镀锌薄钢板、塑料板等;
  • 异型管件:管道系统中异性管件包括弯头、三通、变径管等;
  • 阀门:管道系统中的阀门按其用途可分为调节阀和启动阀;按控制方式可分为手动、电动、气动阀等;
  • 测孔:为调整和检测净化系统的各项参数,管道系统必须设有各种检测孔,用于测定风量、风压、温度、污染物浓度等。测点位置尽可能选择在气流稳定的直管段;
  • 检修平台:当维护操作人员无法接近检测点或维修点时,应设置检修操作平台;
  • 管道加强:为防止直径较大的管道在制作安装过程中发生较大的变形,一般对于直径大于700mm,壁厚小于5mm的圆管,必须考虑横向加强;
  • 管道支,吊架:管道系统应以结构合理的支架或吊架支撑。

管道热补偿:

高温烟气管道系统必须考虑热补偿。通常采用方法为自然补偿和补偿器。

管道系统保温

管道系统设计中,为了减少输送过程中的热量损失和防止结露而影响系统的正常运行,需要对管道和设备进行保温。保温系统通常包含保温材料选择、保温层厚度设计和保温层结构设计。

保温材料种类繁多,常用有岩棉,矿渣棉,玻璃棉,石棉,泡沫材料等。这些材料共同特点就是材料绝热性能好,有较高的耐热性,密度低的特点,同时不成本较低,施工方便。

保温层厚度的选择有不同方法,通常有经济厚度法,控制单位热损失法以及控制表面温度法以及防治表面结露法。具体可以参见国家标准。

保温层结构设计应该满足保温需要,同时需要一定机械强度,还必须考虑热补偿。

管道系统防腐

管道系统防腐对含腐蚀性气体必须要考虑,否则影响系统的运行以及使用寿命。系统防腐通常采用防腐涂层以及防腐材料。防腐涂层分为内防腐以及外防腐。外防腐主要隔离大气中的腐蚀介质腐蚀管道生锈。防腐材料管道通常有硬PVC, 玻璃钢等,当然也可以采用不锈钢,复合钢板等。

管道系统防爆

当管道输送可燃气体或易燃易爆粉尘时,管道防爆设计非常重要。 对于有机废气治理和控制应用中,可采用以下方法之一或者组合:

  • 管道加装必要的检测装置,实现自动报警;
  • 阻火与泄爆设计;
  • 消除火源,比如采用防爆风机,并采用直联或轴联传动;
  • 事故紧急排放系统。

对任何一个高效的废气控制和处理系统而言,废气收集系统都是一个极为重要的关键要素。因为这一系统从源头处决定了废气控制和处理系统的处理大小。作为废气控制和处理系统的一个重要组成部分,废气收集及输送系统设计是一个极为重要的关键要素。废气收集及输送系统设计得合理与否很大程度上影响着整个废气控制和处理系统的处理效果