某现场RTO处理风量85000m³/h,高度约20m,根据下文做相对应的计算,故烟囱选择DN1600。
首先,需要核算烟囱制作材质的厚度。烟囱的筒壁最小厚度应满足下列公式要求:烟囱高度不大于20m时,tmin=4.5+C;烟囱高度大于20m时,tmin=6+C;C为腐蚀厚度裕度,即腐蚀速率*年限,一般在无隔热层时,取C=3mm。(当然对于一些腐蚀强度较高的医化行业,我们要考虑实际腐蚀速率。)因此壁筒厚度一般应取≥8mm,有时为了加强整体稳固性,加厚下部,取≥12mm。
其次对于选用的固定用地脚螺栓,我们需要考虑是否会在使用过程中,因强度不够造成损坏,以致倾斜或倒塌,因此也需要核算,本次我们选择的地脚螺栓数量为40个M33所在圆直径为1760mm。
案例:废气处理装置RTO焚烧炉安装在客户厂区
烟囱地脚螺栓:需符合 Pmax=4M/nd - N/nPmax为地脚螺栓的最大拉力(KN);
M为弯矩值,由附公式做近似计算,约为150KN·m;
N为轴向压力(KN),一般为自重与竖向地震作用之和;
竖向地震作用:FEv0=0.75αvmaxGE 计算值很小,可忽略不计(αvmax=1.4*0.65,GE=1.4),因此仅计算自重,另复算其他设施的重量,因此估算为10t;
n为数量,即地脚螺栓的总数量;
d是地脚螺栓所在圆直径(m)。
带入数值,Pmax=4*150/40*1.76-100/40≈6.1KN远远小于承载设计值,因此合适。
计算完毕后,对照地脚螺栓抗压强度表对比是否符合。
最后还要对烟囱整体强度进行预算,防止因可能存在的强风等导致烟囱从中间松动或者断裂。
强度计算:N/A +M/W≤f
N是轴向拉力(N),(自重+地震作用力,计算同2中公式相同);
A是净截面面积(πR2-πr2)(R为外径,r为内径mm);
M是弯矩值,计算见附公式;
W是截面抵抗矩(计算公式πd3/32)(d为直径mm)
f是温度作用下钢材抗拉、抗压强度。
f=rs·f(rs为钢材在温度作用下强度设计值的折减系数,f为温度不大于100℃时的抗拉、抗压和抗弯强度设计值N/mm²)
带入计算:
100000/80183-100000000/401920000≈0.88N/mm²,远小于强度设计值,因此设计符合标准规范。
在我国不同地区,每年因季节的不同,气候风速均不同,在进行烟囱选型时还需要考虑风力,计算横向风载荷,增大烟囱强度。
一般地来讲,利用本文前述选型工况,风载荷计算过程如下:雷诺数Re=69000vd=3312000(v取30m/s)d为直径=1.62m计算结果对比:3X105≤3312000≤3.5X106(参考GB50051-2013 P30)
因此一般而言,可不计算横风向共振载荷,但需要考虑当地实际状况,当风速偏低或过高时,也要重新核算,不可忽视。
附:弯矩值M的计算公式:M=q(h-h1)²/2·{h+2h1/3·(1/ρ+α△T/d)+tgθ}
h为筒身高度(m);
h1截面处的高度(m);
α为混凝土的线膨胀系数;
△T为日照产生阳面与阴面的温度差,按照当地数据采用,或按照20℃;
d为高度为0.4h处的筒身外直径(m);
tgθ为基础倾斜值,可按现行《建筑地基基础设计规范》规定的地基允许倾斜值采用。
1/ρ为筒身的弯曲变形曲率,
由以下公式计算:1/ρ=1.6(M1-M2)/0.33E·I
M1为筒身代表截面处的地震弯矩设计值(KN·m);
M2为筒身代表截面处的地震附加弯矩设计值(KN·m);
E为筒身代表截面处的筒壁混凝土在温度作用下的弹性模量(KN/m²);
I为筒身代表截面的筒壁截面惯性矩。