單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)在煙氣除塵管道上的應(yīng)用

胡艷求

武漢金中石化工程有限公司 武漢 430223

1 單式萬(wàn)向鉸鏈膨脹節(jié)的簡(jiǎn)介

1.1 定義及外形

單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)由一個(gè)波紋管及銷軸、鉸鏈板、萬(wàn)向環(huán)和立板等結(jié)構(gòu)件組成，是能吸收任一平面內(nèi)的角位移并能承受波紋管壓力推力的膨脹節(jié)。其外形見(jiàn)圖1。

圖1 單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)外形

1.2 單式萬(wàn)向鉸鏈膨脹節(jié)的應(yīng)用

單式萬(wàn)向鉸鏈型波紋膨脹節(jié)可廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜管系，補(bǔ)償各種空間管系的角向位移，在空間管系中具有很大的優(yōu)越性。是在一組波紋管上設(shè)置互為90°的兩對(duì)銷軸式鉸鏈與一個(gè)萬(wàn)向環(huán)有機(jī)地連接在一起，構(gòu)成角向位移式膨脹節(jié)，因此，單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)具有很大的靈活性，可補(bǔ)償任意平面內(nèi)管段的熱變形。針對(duì)這一特點(diǎn)，為了更好地發(fā)揮其補(bǔ)償作用，通常采用兩個(gè)或三個(gè)單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)為一組，布置在同一平面內(nèi)短臂較長(zhǎng)的“L”形管段、中間管臂較長(zhǎng)的“Z”形管段上，補(bǔ)償上述各管段的管臂產(chǎn)生的熱變形位移。

2 單式萬(wàn)向鉸鏈膨脹節(jié)在煙氣除塵管道上的應(yīng)用實(shí)例

2.1 項(xiàng)目流程簡(jiǎn)介

本文實(shí)例來(lái)自某催化裝置煙氣除塵脫硫項(xiàng)目，其流程為：余熱鍋爐的煙氣進(jìn)入靜電除塵器，除塵器的高壓電場(chǎng)將空氣電離，煙氣中的粉塵在靜電除塵器箱體內(nèi)荷電并在電場(chǎng)力的作用下向相反的電極移動(dòng)，被收塵極板和極線收集；收塵極板懸掛在框架上，前部和后部邊緣被MIGI振打系統(tǒng)順序振打和周期振打，使粉塵掉入錐形灰斗中；隨后錐形灰斗中的灰塵經(jīng)供料器與經(jīng)吹灰風(fēng)機(jī)增壓后的空氣混合后被送到儲(chǔ)灰罐中，含粉塵的空氣再經(jīng)罐頂電除塵器進(jìn)行氣固分離，變成清潔空氣，最后排入大氣。

2.2 靜電除塵器入口煙氣管道分析

靜電除塵器入口煙氣管道為內(nèi)襯管，管徑為DN1900，材質(zhì)為碳鋼，管道內(nèi)襯后外壁溫度為80～120℃。靜電除塵器入口煙氣管道走向見(jiàn)圖2。

圖2 靜電除塵器入口管道走向

右下方為原有管道固定點(diǎn)，固定點(diǎn)上方的三通原來(lái)為彎頭，往X方向直接排入煙筒放入大氣，現(xiàn)將彎頭改為三通，上方三通沿-X方向?yàn)楸敬涡略霾糠譄煔夤艿溃瑹煔庖恢蓖献咧?4米標(biāo)高，左上角端部為靜電除塵器入口。由于內(nèi)襯管壁溫為80～120℃，所以主要考慮吸收靜電除塵器管口的附加位移，以保證靜電除塵器管嘴受力不超過(guò)允許值，確保靜電除塵器的安全正常運(yùn)行。

廠商設(shè)備圖對(duì)靜電除塵器在運(yùn)行過(guò)程中由于自身膨脹導(dǎo)致出入口的附加位移以及受力做了規(guī)定，分別見(jiàn)表1、表2。

表1 靜電除塵器管口附加位移值

表2 靜電除塵器管口的允許荷載(±表示方向)

設(shè)置膨脹節(jié)后的計(jì)算模型見(jiàn)圖3。

圖3 設(shè)置膨脹節(jié)后的計(jì)算模型

根據(jù)表1靜電除塵器管口的附加位移，首先考慮吸收靜電除塵器管口X方向的位移，因X方向的位移比較大，通過(guò)分析計(jì)算必須安裝兩個(gè)單式萬(wàn)向鉸鏈型波紋膨脹節(jié)。由于單式萬(wàn)向鉸鏈型波紋膨脹節(jié)吸收的是橫向位移，因此在上部Z方向的煙氣管道上安裝膨脹節(jié)。同樣考慮靜電除塵器管口Z方向的位移，在上部X方向安裝膨脹節(jié)，因Z方向的位移比較小，所以安裝一個(gè)膨脹節(jié)即能滿足要求。最后考慮靜電除塵器管口Y方向的位移，根據(jù)單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)原理，圖3中上部X和Z方向的煙氣管道上的膨脹節(jié)均能吸收Y方向的位移。根據(jù)圖3分析得出，在不同方向的管道上安裝2個(gè)或2個(gè)以上單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)具有很大的靈活性，可補(bǔ)償吸收任意平面內(nèi)管段的熱變形。

下面再分析一下彈簧支吊架的設(shè)置，左上角端部靜電除塵器入口有向上的位移，因此為了減少管口所受重力，靠近管口處應(yīng)設(shè)置彈簧。前面分析過(guò)，在工作過(guò)程中，膨脹節(jié)之間的各管臂將隨著膨脹節(jié)的角位移而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此應(yīng)各在兩個(gè)膨脹節(jié)之間加設(shè)彈簧支吊架，以承受管臂重量，這就是頂部三處彈簧設(shè)置的原因。由于中間立管的上部分位移向上，所以在立管上部設(shè)置彈簧;又因中間立管長(zhǎng)度約17米，一個(gè)承重支架不足以承受立管的荷載，于是在立管下部又設(shè)置一個(gè)彈簧。最后再分析最下面的一個(gè)彈簧，通過(guò)熱膨脹分析，原固定點(diǎn)上方的三通處有5毫米多的位移，由于煙氣管道直徑大，靠自身吸收位移有限，為了減少原有固定點(diǎn)的受力，在下方又設(shè)置了一個(gè)彈簧，這就是整體的設(shè)計(jì)思路。據(jù)此分析，最終通過(guò)CAESAR II軟件調(diào)整彈簧的荷載，計(jì)算出靜電除塵器入口受力情況，見(jiàn)表3。

表3 靜電除塵器入口的荷載值

將計(jì)算后得出的荷載值與廠商允許的荷載值對(duì)比(參見(jiàn)表2)，可看出計(jì)算后的受力滿足廠商要求。

3 結(jié)語(yǔ)

以上為該催化裝置煙氣除塵脫硫項(xiàng)目中單式萬(wàn)向鉸鏈型膨脹節(jié)在煙氣除塵管道中的應(yīng)用。因嚴(yán)格按照廠商要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)整個(gè)煙氣管道及靜電除塵器均運(yùn)行平穩(wěn)、正常。