VOCs焚燒RTO裝置煙囪的實際與算例

在前文VOCs廢氣排放煙囪（RTO系統(tǒng)）實際應用與算例中我們詳細地闡述了煙囪的一些基本的設計思路，結合現(xiàn)場使用經(jīng)驗，并綜合眾多煙囪設計案例，梳理了煙囪設計流程前期需要考慮的問題。本次，我們將聊一聊煙囪設計過程中，需要考慮的問題，壁厚、緊固件的強度計算以及煙囪自身的穩(wěn)定性計算，排除一些不合理的數(shù)據(jù)和一些可能存在的失誤。

例如，某現(xiàn)場RTO處理風量85000m³/h，高度約20m，根據(jù)上文做相對應的計算，故煙囪選擇DN1600。

首先，需要核算煙囪制作材質的厚度。

煙囪的筒壁最小厚度應滿足下列公式要求：

煙囪高度不大于20m時，tmin=4.5+C；

煙囪高度大于20m時，tmin=6+C；

C為腐蝕厚度裕度，即腐蝕速率*年限，一般在無隔熱層時，取C=3mm。（當然對于一些腐蝕強度較高的醫(yī)化行業(yè)，我們要考慮實際腐蝕速率。）因此壁筒厚度一般應取≥8mm，有時為了加強整體穩(wěn)固性，加厚下部，取≥12mm。

其次對于選用的固定用地腳螺栓，我們需要考慮是否會在使用過程中，因強度不夠造成損壞，以致傾斜或倒塌，因此也需要核算，本次我們選擇的地腳螺栓數(shù)量為40個M33所在圓直徑為1760mm。

煙囪地腳螺栓：需符合 Pmax=4M/nd - N/nPmax為地腳螺栓的最大拉力（KN）；

M為彎矩值，由附公式做近似計算，約為150KN•m；

N為軸向壓力（KN），一般為自重與豎向地震作用之和；

豎向地震作用：FEv0=0.75αvmaxGE  計算值很小，可忽略不計（αvmax=1.4*0.65，GE=1.4），因此僅計算自重，另復算其他設施的重量，因此估算為10t；

n為數(shù)量，即地腳螺栓的總數(shù)量；

d是地腳螺栓所在圓直徑（m）。

帶入數(shù)值，Pmax=4*150/40*1.76-100/40≈6.1KN遠遠小于承載設計值，因此合適。

計算完畢后，對照地腳螺栓抗壓強度表對比是否符合。

最后還要對煙囪整體強度進行預算，防止因可能存在的強風等導致煙囪從中間松動或者斷裂。

強度計算：N/A +M/W≤f

N是軸向拉力（N），（自重+地震作用力，計算同2中公式相同）；

A是凈截面面積（πR2-πr2）（R為外徑，r為內徑mm）；

M是彎矩值，計算見附公式；

W是截面抵抗矩（計算公式πd3/32）（d為直徑mm）

f是溫度作用下鋼材抗拉、抗壓強度。

f=rs•f（rs為鋼材在溫度作用下強度設計值的折減系數(shù)，f為溫度不大于100℃時的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值N/mm²）

帶入計算：100000/80183-100000000/401920000≈0.88N/mm²，遠小于強度設計值，因此設計符合標準規(guī)范。

在我國不同地區(qū)，每年因季節(jié)的不同，氣候風速均不同，在進行煙囪選型時還需要考慮風力，計算橫向風載荷，增大煙囪強度。

一般地來講，利用本文前述選型工況，風載荷計算過程如下：雷諾數(shù)Re=69000vd=3312000（v取30m/s）d為直徑=1.62m計算結果對比：3X105≤3312000≤3.5X106（參考GB50051-2013 P30）

因此一般而言，可不計算橫風向共振載荷，但需要考慮當?shù)貙嶋H狀況，當風速偏低或過高時，也要重新核算，不可忽視。

附：彎矩值M的計算公式:M=q（h-h1）²/2•{h+2h1/3•（1/ρ+α△T/d）+tgθ}

h為筒身高度（m）；

h1截面處的高度（m）；

α為混凝土的線膨脹系數(shù)；

△T為日照產(chǎn)生陽面與陰面的溫度差，按照當?shù)財?shù)據(jù)采用，或按照20℃；

d為高度為0.4h處的筒身外直徑（m）；

tgθ為基礎傾斜值，可按現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定的地基允許傾斜值采用。

1/ρ為筒身的彎曲變形曲率，

由以下公式計算：1/ρ=1.6（M1-M2）/0.33E•I

M1為筒身代表截面處的地震彎矩設計值（KN•m）；

M2為筒身代表截面處的地震附加彎矩設計值（KN•m）；

E為筒身代表截面處的筒壁混凝土在溫度作用下的彈性模量（KN/m²）；

I為筒身代表截面的筒壁截面慣性矩。
雖然計算的公式晦澀難懂且繁瑣，但是認真地進行每一步核算，也是我們避免后續(xù)出現(xiàn)狀況的最佳方式之一，如果有條件，還可以進行軟件分析模擬，甚至是實驗會更好。認真把好技術方面的每一個關卡，保證我們提供的每一套設備運行穩(wěn)定和安全，是每一個技術人員的使命。成文之時，由于作者才疏學淺，難免有誤漏之處，敬望各位技術大拿給予指點和分享交流。
來源：環(huán)保