2023年-某金屬冶煉車間除塵系統(tǒng)中的管道設(shè)計(jì)

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、設(shè)計(jì)目的2二、緒論2\o"CurrentDocument"三、管道設(shè)計(jì)原始資料4\o"CurrentDocument"四、設(shè)計(jì)計(jì)算4五、系統(tǒng)保溫6\o"CurrentDocument"六、管道材料選擇6\o"CurrentDocument"七、熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)7\o"CurrentDocument"八、課程設(shè)計(jì)小結(jié)7\o"CurrentDocument"九、參考文獻(xiàn)7某金屬冶煉車間除塵系統(tǒng)中的管道設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深課程理論知識，并能結(jié)合實(shí)踐，學(xué)以致用。本設(shè)計(jì)為某金屬冶煉車間的凈化系統(tǒng)中的管道設(shè)計(jì)，能使自己得到一次綜合訓(xùn)練，特別是：1、工程設(shè)計(jì)的基本方法、步驟，技術(shù)資料的查找與應(yīng)用；2、基本計(jì)算方法和繪圖能力的訓(xùn)練；3、綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)課程的理論知識解決工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題；4、熟悉、貫徹國家環(huán)境保護(hù)法規(guī)及其它有關(guān)政策。2、緒論金屬管道種類繁多、數(shù)量大，使用工況千差萬別。我國不同行業(yè)采用不同的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)之間差別很大。當(dāng)然，由于金屬管道的工況，如溫度、壓力、介質(zhì)、環(huán)境等不同，標(biāo)準(zhǔn)有差距是客觀存在的。例如，電力電站管道高壓、高溫、蒸汽介質(zhì)居多；石化、石油管道受壓、腐蝕介質(zhì)居多；化工行業(yè)管道還有劇毒介質(zhì)（如氯氣）；機(jī)械行業(yè)壓力容器，按使用情況及工況分成低壓、中壓、高壓、超高壓，按容器類別分成第一類壓力容器、第二類壓力容器、第三類壓力容器。船舶管道有高壓的蒸汽管道、主機(jī)冷卻的海水管道（承壓及受腐蝕）、污水管道（承壓及受高溫）、燃油輸送管道、壓縮空氣管道等，在不同的工況條件下運(yùn)行。以下?lián)褚榻B一些基本標(biāo)準(zhǔn)。1、壓力管道分類1.壓力管道的定義壓力管道是指在生產(chǎn)、生活中使用的可能引爆或中毒等危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備及管道。①輸送GB5044①《職業(yè)性接觸毒物性危害程度分級》中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道。輸送GB5016②《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及GBJ16《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類介質(zhì)的管道。最高工作壓力不小于0.IMPa（表壓，下同），輸送介質(zhì)為氣（汽）體及液化氣體的管道。最高工作壓力不小于0.IMPa,輸送介質(zhì)為可燃、易焊、有毒以及有腐蝕性或高溫工作溫度不小于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體管道。上述四項(xiàng)規(guī)定管道的附屬設(shè)施（彎頭、大小頭、三能、管帽、加強(qiáng)管接頭、異徑短管、管箍、儀表管、嘴、漏斗、快速接頭等管件；法蘭、墊片、螺栓、螺母、限流孔板、盲板、法蘭蓋等連接件；各類閥門、過濾器、流水器、視鏡等管道設(shè)備，還包括管道支架以及安裝在壓力管道上的其他設(shè)施）。2.壓力管道分類、分級（見表1）表1壓力管道分類、分級名稱類別級別工況和參數(shù)長輸管道GAGA1⑴介質(zhì)：有毒、可燃易爆氣體，P>L6MPa的管道⑵介質(zhì)：有毒、可燃易爆氣體，DN^300mm,輸送距離2200km的管道(3)介質(zhì)：漿體中，DN^150mm,輸送距離三50km的管道GA2⑴介質(zhì)：有毒、可燃易爆氣體，PWL6MPa的管道⑵GA1(2)范圍以外的長輸管道(3)GA1(3)范圍以外的長輸管道公用管道GBGB1燃?xì)夤艿繥B2熱力管道工業(yè)管道GCGC1(1)GB5044標(biāo)準(zhǔn)中，毒性程度為極度危害介質(zhì)的管道⑵GB50160.GBJ16標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃?xì)怏w介質(zhì)，且PN4.0MPa的管道⑶輸送流體介質(zhì)，且P'lO.OMPa的管道GC2⑴輸送GB50160、GBJ160標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類可燃?xì)怏w或甲類可燃?xì)怏w介質(zhì)，且PV0.4MPa的管道(2)流體介質(zhì)：可燃、有毒，P<4.OMPa,tN400c的管道(3)流體介質(zhì)：不可燃、無毒，P<10MPa,tN4000c的管道⑷流體介質(zhì)：P<10.OMPa,t<400℃的管道3.管子系列標(biāo)準(zhǔn)壓力管道設(shè)計(jì)及施工，首先考慮壓力管道及其元件標(biāo)準(zhǔn)系列的選用。世界各國應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系雖然多，大體可分成兩大類。壓力管道標(biāo)準(zhǔn)見表2。法蘭標(biāo)準(zhǔn)見表3。表2壓力管道標(biāo)準(zhǔn)分類大外徑系列小外徑系列規(guī)格DN-公稱直徑①一外徑DN15-d)22mm,DN20-d)27mmDN25-d)34mm,DN32-d)42mmDN40-巾48mm,DN50-巾60mmDN65-dJ76(73)mm,DN80-<i)89mmDN100-(t)114mm,DN125-d)140mmDN150-4)168mm,DN200-巾219mmDN250-4)273mm,DN300-(1)324mmDN350-巾360mm,DN400-e406mmDN450-e457mm,DN500-巾508mmDN600-巾610mm,DN15-d)18mm,DN20-d)25mmDN25-d)32mm,DN32-d)38mmDN40-巾45mm,DN50-巾57mmDN65-d)73mm,DN80-(1)89mmDN100-d)108mm,DN125-d)133mmDN150-巾159mm,DN200-d)219mmDN250-6273mm,DN300-e325mmDN350-(i)377mm,DN400-(1)426mmDN450-巾480mm,DN500-巾530mmDN600-巾630mm,表3法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格

PN—壓

力

等級規(guī)格

PN—壓

力

等級歐式法蘭(以200c為計(jì)算基準(zhǔn)溫度)壓力等級:PNO.1,PNO.25,PNO.6,PN1.0,PN1.6,PN2.5,PN4.0,PN6.3,PN10.0,N16.0,PN25.0,PN40.0美式法蘭(以430c為計(jì)算基準(zhǔn)溫度)壓力等級:PN2.0(CL150),PN5.0(CL300),PN6.8(CL400),PN10(CL600),PN15.0(CL600),PN25(CL1500),PN42.0(CL2500)注：對于CL150(1501b級)是以300℃作計(jì)算基準(zhǔn)溫度。從表2、表3可知，無論是管子還是法蘭，兩個系列均不能混合使用。3、管道設(shè)計(jì)原始資料氣體中顆粒物占8.0%,顆粒粒徑范圍：0-1.5；1.5-2.5；2.5-3.0；3.0-5.0；5.0-6.0；6.0-8.0o分別為80；140；160；250；200；50個。氣體中顆粒物占8.0%,允許的排風(fēng)速度最大L0m/s；車間有3個，相距10m。煙氣粘度：2.4X10-5pa.s煙氣溫度：25℃允許罩內(nèi)最大負(fù)壓：25Pa；允許壓力損失：lOOOpa煙氣密度：1.18kg/m3煙氣真密度：2.2g/cm3排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200mg/L環(huán)境溫度：-5℃當(dāng)?shù)貧鈮海簂OOKPa凈化系統(tǒng)布置場地在車間北側(cè)20-25米以內(nèi)4、設(shè)計(jì)計(jì)算管段①據(jù)qv,1=5040m3/h,v=16m/s,得d=334mm,人/d=0.0598實(shí)際流速v=Q/H(d/2)2=16.0m/s動壓Pv2/2=151.0pa則摩擦壓力損失為apii=ii-Xpv2/2d=90.3pa集氣罩1： 1=0.12；90°彎頭，€=0.25；90°直流三通，€=0.4Z€=0.12+0.25+0.4=0.77則局部壓力損失為△Pmi=E€Pv2/2=116.3pa管段②據(jù)Qv,2=ioo8om3/h,v=16m/s,得d=472mm,入/d=0.0424實(shí)際流速v=Q/五(d/2)2=16.0m/s動壓Pv2/2=151.0pa則摩擦壓力損失為Api2=i2*Xpv2/2d=64.0pa集氣罩2：g2=0.12；90°直流三通，口2=0.4；90°直流三通，［23=0.4X€=0.12+0.4+0.4=0.92則局部壓力損失為△Pm2=￡P(guān)v2/2=138.9pa管段③據(jù)qv,3=15120m3/h,v=16m/s,得d=578nrni,入/d=0.0346實(shí)際流速v=Q/兀(d/2)2=16.0m/s°動壓PV2/2=151.0pa則摩擦壓力損失為i3=i3?入Pv2/2d=52.4pa集氣罩3:局部壓力損失為合流三通對應(yīng)總管動壓的壓力損失。其局部壓力損失系數(shù)，=0.11；除塵器壓力損失為545pa則局部壓力損失為△Pm3=￡己Pv2/2+545=579.7pa管段④：qv,4=qv,3=15120m3/h,選擇管徑d=578mm,入/d=0.0346實(shí)際流速v=Q/n(d/2)2=16.0m/s動壓Pv2/2=151.0pa則摩擦壓力損失為Z\pi4=i4,Xpv2/2d=26.2pa該管段有90°彎頭兩個，=0.25則局部壓力損失為△Pm4=XCPv2/2=75.5pa管段⑤：qv,5=qV,4=15120m3/h,d=578mm,入/d=0.0346實(shí)際流速v=Q/n(d/2)2=16.0m/s動壓Pv2/2=151.0pa則摩擦壓力損失為Api5=i5?入Pv2/2d=146.3pa該管段局部壓力損失主要包括通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口及排風(fēng)口傘形風(fēng)帽的壓力損失，若通風(fēng)機(jī)入口處變徑管壓力損失忽略不計(jì)，通風(fēng)機(jī)出口自=0.1(估計(jì))，傘形風(fēng)帽1=1.3Z€=1.4則局部壓力損失為△Pm5=￡CPv2/2=211.4pa并聯(lián)管路壓力平衡：△Pi=Apii+APmi=90.3+l16.3=206.6pa△P2=Api2+APm2=64.0+138.9=202.9pa△P3=Api3+APm3=52.4+579.7=632.Ipa①②(api-apz)/△pl=1.8%<10%節(jié)點(diǎn)壓力平衡；①③(4P3—api)/△p3=67.3%〉10%節(jié)點(diǎn)壓力不平衡，采用調(diào)整管徑方法，進(jìn)行壓力平衡調(diào)節(jié)調(diào)整后管徑為di=d（APi/AP3）°、223=259.7mm圓整管取徑di=260mm②③（鐘3一紳2）/純2=67.9%>10%節(jié)點(diǎn)壓力不平衡，采用調(diào)整管徑方法，進(jìn)行壓力平衡調(diào)節(jié)調(diào)整后管徑為d2=d（AP2/AP3）°23=365.5mm圓整管取徑d2=366mm除塵系統(tǒng)總壓力損失：AP=AP3+AP4+AP5=632.1+（26.2+75.5）+（146.3+211.4）=1091.5pa5\系統(tǒng)保溫.管道系統(tǒng)保溫材料選擇礦渣棉及玻璃棉制品，用于管道保溫時采用管殼形式；閥門等管件也可用氈類材料保溫。..保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管道和設(shè)備保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護(hù)層兩部分結(jié)構(gòu)組成，保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響到保溫效果、投資費(fèi)用和使用年限。保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足保溫需要，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，處理好保溫層和管道、設(shè)備的熱補(bǔ)償，要有良好的保護(hù)層，適應(yīng)安裝的環(huán)境條件和防雨防潮要求，結(jié)構(gòu)簡單，投資低，施工簡單，維護(hù)檢修方便。.管道和設(shè)備保溫的采用預(yù)制結(jié)構(gòu)在預(yù)制加工廠預(yù)制成半圓形管殼、弧形瓦或梯形瓦等，在現(xiàn)場用鐵絲固定在管道和設(shè)備上，外加保護(hù)層。這類結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，施工方便，外形平整，使用年限較長。6、管道材料的選擇根據(jù)煙氣溫度：25℃,我們選擇普通碳素鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。含碳量小于0.38%,以小于0.25%最為常用。屬于低碳鋼，每個金屬牌號表示該鋼種在厚度小于16mm時的最低屈服點(diǎn)。與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。我國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類:甲類鋼（A類鋼），只保證力學(xué)性能，不保證化學(xué)成分，乙類鋼（B類鋼），只保證化學(xué)成分，不保證力學(xué)性能；特類鋼（C類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。特類鋼常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。主要用于制作工程結(jié)構(gòu)件的碳素結(jié)構(gòu)鋼。它一般在供應(yīng)狀態(tài)下使用，鋼中硫、磷含量較高，分別允許達(dá)0.050%和0.045%。鋼的總產(chǎn)量中此類鋼占很大的比例。此類鋼可由氧氣轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐冶煉，一般熱軋成鋼板、鋼帶、型材和棒材。鋼板一般以熱軋（包括控制軋制）或正火處理狀態(tài)交貨。鋼材的化學(xué)成分、拉伸性能、沖擊功和冷彎性能應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。在中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB700-88中此類鋼按屈服點(diǎn)數(shù)值分為5個牌號，并按質(zhì)量分為4個等級。其牌號由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等4個部分按順序組成。此類鋼的應(yīng)用范圍非常廣泛，其中大部分用作焊接、密接或栓接的鋼結(jié)構(gòu)件，少數(shù)用于制作各種機(jī)器部件。強(qiáng)度較低的Q195.Q215鋼用于制作低碳鋼絲、鋼絲網(wǎng)、屋面板、焊接鋼管、地腳螺栓和鉀釘?shù)?。Q235鋼具有中等強(qiáng)度，并具有良好的塑性和韌性，而且易于成形和焊接。這種鋼多用作鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)件，另外還用作鉀釘、鐵路道釘和各種機(jī)械零件，如螺栓、拉桿、連桿等。強(qiáng)度較高的Q255、Q275鋼用于制作各種農(nóng)業(yè)機(jī)械，也可用作鋼筋和鐵路魚尾板。根據(jù)一些工業(yè)用鋼的特殊性能要求，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的成分稍加調(diào)整而形成一系列專業(yè)用鋼，如鉀螺鋼、橋梁鋼、壓力容器鋼、船體鋼、鍋爐鋼。專業(yè)用鋼除嚴(yán)格控制化學(xué)成分、保證常規(guī)性能外，還規(guī)定某些特殊檢驗(yàn)項(xiàng)目，如低溫沖擊韌性、時效敏感性、鋼中氣體、夾雜和斷口等。7、熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)1、管道的熱變形計(jì)算計(jì)算公式：X=a?L?AT式中：X—管道膨脹量，mm；a一為線膨脹系數(shù)，鋼鐵取0.012mm/m.℃；L—補(bǔ)償管線（所需補(bǔ)償管道固定支座間的距離）長度，m；△T一為溫差（介質(zhì)溫度-安裝時環(huán)境溫度），a取0.012mm/m?℃,L取5m故AT=300℃-（-4