프로세스 덕트 작업
Process duct work |
 | 이 글은 위키피디아의 품질 기준을 준수하기 위해 다시 쓰일 필요가 있을 수 있는데, 이 기사는 끝부분의 전문용어로 전환되어 많은 스타일의 오류와 불분명한 이미지에 대한 언급이 있다. (2018년 9월) |
프로세스 덕트 작업은 처리 장비에서 제분소, 집진장치, 기타 프로세스 장비로 많은 양의 뜨겁고 먼지가 많은 공기를 전달한다. 프로세스 덕트 작업은 원형 또는 직사각형일 수 있다. 원형 덕트 작업은 직사각형 덕트 작업보다 제작 비용이 더 많이 들지만, 보강재를 덜 필요로 하고 직사각형 덕트 작업보다 많은 응용 분야에서 선호된다.
프로세스 덕트 내 공기는 주변 조건일 수도 있고 최대 900°F(482°C)에서 작동할 수도 있다. 프로세스 덕트 구조는 직경 2ft에서 직경 20ft 또는 직사각형 20ft까지 크기가 다양하다.
대형 공정 덕트 구조는 경사에 따라 선형 피트당 2~4톤의 무게가 나갈 수 있는 단면의 최대 30%까지 먼지로 채워질 수 있다.
원형 덕트공사는 덕트흡입붕괴가 발생하기 때문에 이를 최소화하기 위해 보강재가 필요하지만 직사각형 덕트공사에 비해 재질이 더 효율적이다.
프로세스 덕트 작업 설계를 위한 포괄적인 설계 참조는 없다. 발전소 덕트 설계를 위한 ASE 참조는 덕트 설계에 대한 일반적인 지침을 제공하지만 설계자가 프로세스 덕트 작업을 설계하기에 충분한 정보를 구체적으로 제공하지는 않는다.
구조 프로세스 덕트 구조
구조 프로세스 덕트 구조는 프로세스 장비 사이에 많은 양의 고온의 먼지 낀 공기를 운반한다. 이 덕트설계를 설계하기 위해서는 금속의 열연화 작용, 대형 덕트설비의 먼지 축적의 잠재적 영향 및 구조 설계 원리의 이해가 필요하다. 구조 공정 덕트 구조에는 직사각형과 원형이라는 두 가지 기본 형태가 있다. 직사각형 덕트 구조는 ASCE "공정 발전소 및 산업 응용을 위한 공기 및 가스 덕트의 구조 설계"가 다룬다.
시멘트, 석회 및 납 산업에서 주로 원형 구조 프로세스 덕트 구조의 실제 설계에서 관련된 덕트 크기는 18인치(45cm)에서 30피트(10m)까지 다양하다. 대기 온도는 주변 온도에서 1000 °F(515 °C)까지 다양할 수 있다. 공정 덕트 공법은 먼지 축적, 팬 흡인 압력, 풍력, 지진력 등으로 인해 하중이 큰 영향을 받는다. 2009년[update] 현재 30ft 직경의 공정 덕트 공장은 톤당 7,000달러의 비용이 들 수 있다. 설계력을 적절히 통합하지 못하면 도관이 붕괴될 수 있다. 덕트설계의 과잉설계는 비용이 많이 든다.
원형 및 직사각형 덕트 구조 설계
덕트공조판의 구조설계는 플레이트 요소의 좌굴에 기초한다. 원형 덕트 구조 판 설계는 직경 대 덕트 판 두께 비율을 기반으로 하며 허용 응력은 미국 강판, ASME/ANSI STS-1, SMNAACA, 강관 구조 및 기타 참조와 같은 다중 참조에 포함된다. 실제로 벤딩에서 벤딩된 원형 덕트 구조는 압축에서 유사한 형태보다 약 30% 강하지만, 벤딩에서 우리가 하는 것과 동일한 허용 응력을 사용한다.
원형 덕트는 바람 타원화 및 제작 및 트럭 운송 요건을 위해 대략 3개의 직경 간격 또는 대략 20ft의 O.C.에서 일반적인 보강재를 필요로 한다. 직경 1.98m(6피트 6인치)보다 큰 원형 덕트에는 서포트 링 보강재가 필요하다. 직경이 작은 덕트는 서포트 링 스티퍼가 필요하지 않을 수 있지만 안장 지지대를 사용하여 설계될 수 있다. 보강재 링이 필요한 경우, 이 참조는 상당히 보수적이지만, 전통적으로 "Roark"를 기반으로 설계된다.
원형 덕트 엘보우 허용 응력은 K 인자 = 1.65/(h 2/3파워)에 의한 직선 덕트에 대한 허용 응력보다 낮다. 여기서 [h = t (덕트) * R (엘보우) / (덕트)*r (덕트) 이 방정식 또는 유사한 방정식은 Tubular Steel Structures 섹션 9.9에서 찾을 수 있다.
직사각형 덕트 구조 설계 특성은 너비 대 두께 비율을 기반으로 한다. 이는 일반적으로 코너 요소 또는 코너 각도 보강재에서 폭=t/16으로 단순화되지만, 실제로는 덕트 섹션 특성에 전체 덕트 상단 및 측면 판이 참여한다.
덕트 논리학
덕트 로직은 덕트 분진 배출을 최소화하기 위한 계획과 결합하여 덕트 열 이동을 계획하는 과정이다.
덕트는 내부 온도의 변화에 따라 움직인다. 덕트는 최대 900 °F까지 될 수 있는 내부 기체와 동일한 온도를 가지는 것으로 가정한다. 내부 덕트 온도가 1000 °F를 초과할 경우 내화 라이닝을 사용하여 덕트 표면 온도를 최소화한다. 1000 °F에서 덕트는 10피트 길이 당 약 5/8인치씩 자랄 수 있다. 이 이동은 각 장비 플랜지에 천(또는 금속) 신축이음 및 덕트공사의 각 직선 섹션당 1개의 조인트를 사용하여 신중하게 계획되어야 한다.
리스포스의 덕트 분진 각도 이상에서 경사진 덕트 구조는 먼지 축적을 최소화한다. 따라서 높은 먼지 부하를 운반하는 많은 덕트는 30도 또는 더 가파른 경사로를 이룬다.
덕트 엘보 기하학
덕트 엘보우의 압력 손실을 최소화하기 위해 일반적인 팔꿈치 반경은 덕트 직경의 1/2배이다. 이 팔꿈치 반경이 불가능한 경우, 회전 베인이 덕트에 추가된다.
덕트 전환 및 엘보 배치
프로세스 덕트 구조는 종종 큰 크기(6피트 직경에서 18피트 직경)로 분당 3000~4500피트의 속도로 많은 양의 뜨거운 더러운 가스를 운반한다. 이 가스들을 이동시킬 때 사용되는 선풍기도 250~4000마력 정도로 크다. 따라서 팔꿈치 및 전환의 난류를 최소화하여 덕트 압력 강하를 최소화하는 것이 중요하다. 덕트 엘보우 반경은 보통 덕트 크기의 1/2에서 2배 정도 된다. 전환의 측면 경사는 일반적으로 10~30도 입니다.
참고: 덕트 가스 속도는 덕트 먼지 배출량을 최소화하기 위해 선택된다. 정상 작동 시 시멘트 및 석회 식물 덕트 속도는 분당 3000~3200피트, 납 식물 속도는 분진량이 더 무거워 분당 4000~4500피트다. 곡물과 같은 다른 산업은 가스 속도가 더 낮다. 덕트 가스 속도가 높을 경우 낮은 덕트 속도보다 더 강력한 팬이 필요할 수 있다.
덕트 지지대 유형
- 고정 지지대는 일반적으로 덕트의 횡방향 움직임에 저항하도록 설계된다. 지지 지오메트리에 따라 고정 지지대는 지지대 덕트 아트의 회전에 저항할 수도 있다.
- 슬라이딩 지지대는 일반적으로 온도와 먼지가 슬라이딩 표면을 손상시키지 않도록 덕트에서 격리된 테플론(또는 기타 재료) 패드에 지지된다.
- 링크 지지대는 종종 덕트 지지 링(프레임)에서 기초 또는 지지 평면으로 내려가는 "벤트" 또는 브레이싱된 프레임이다. 휨이 충분히 길면 덕트 열 성장을 위해 힌지가 필요하지 않다.
- 로드 또는 행거 지지대는 링크 지지대와 유사하지만 로드 지지대의 유연성 때문에 설계와 디테일이 용이하다.
- 가이드 지지대: 종종 덕트가 풍하중을 위해 횡방향으로 덕트를 고정시키면서 수직으로 성장할 수 있도록 하는 각도 가이드가 있는 구조 프레임 내부의 링.
- 비정상적인 "지원" 조건(상세):
- 신축이음부의 힌지
- 이중 고정 지지대에 걸친 장력 타이
- 비정상적인 지지 조건에서 덕트 엘보우가 구부러지도록 하는 설계
- 기타 비정상적인 설계 모델.
덕트 설계 하중
시멘트 플랜트 및 라임 플랜트 공정 덕트 구조물의 경우 덕트 하중은 다음과 같은 조합이다.
- 덕트 사하중: 덕트 강직자는 대개 덕트 판 중량의 15% 미만이므로(시멘트 공장 사용 시) 덕트 판 중량을 사용하여 1.15를 보강재로 곱하여 단순화하는 경우가 많다. 직사각형 발전소 덕트설비에 대한 덕트 보강재 허용량은 덕트 판 중량의 50~100%가 될 수 있다.
- 덕트 내부 먼지 하중(덕트 바닥): 덕트 기울기에 따라 상당히 달라짐 이러한 부하들은 클라이언트의 승인을 받아야 하지만, 종종 다음과 같이 사용된다.
덕트가 0도에서 30도로 기울어진 경우 덕트 내부 먼지는 덕트 단면의 25%이다. 30도에서 45도로 기울어진 덕트의 경우 덕트 먼지 하중은 단면의 15%로 감소하고 내부 덕트 코팅 하중을 더한다. 45도에서 85도로 경사진 덕트의 경우 덕트 내부 먼지는 덕트 단면의 5%에 내부 덕트 코팅 하중을 더한다. 85도 이상 경사진 덕트용. 높은 분진 하중의 가능성 때문에 대부분의 공정 덕트 구조는 30도에서 45도의 경사면에서 운영된다.
2a) 컨베이어 벤팅 덕트와 같이 비공정 덕트(2피트 직경 이하)의 덕트 분진 하중은 수평으로 실행되는 경우가 있으며 단면의 100%까지 채울 수 있다.
2b) 발전소 내부 덕트 분진하중은 의뢰인과 조정되며, 내부 재하중 1~2피트에서 사용되기도 한다.
3) 내부, 코팅 먼지 하중 덕트. 내부 둘레에 2"(50 mm)의 먼지 코팅으로 사용되기도 한다.
4) 덕트 흡입 압력 하중 대부분의 프로세스 덕트 하중은 25인치(600mm) ~ 40인치(1000mm)의 수압을 가진다. 이 흡입 압력은 덕트 측면 벽의 흡입 압력 붕괴를 유발한다. 또한 이 압력은 덕트 "확장 조인트"에 수직으로 작용하여 덕트 지지대에 추가적인 하중을 발생시켜 사망 및 활하중을 증가시킨다. 참고: 덕트 압력 하중은 온도에 따라 다르며, 가스 밀도는 온도에 따라 달라진다. 상온에서 25인치 H2O의 덕트 압력은 덕트 작동 압력에서 12인치에서 6인치가 될 수 있다.
5) 덕트 풍하중
6) 덕트 내진 하중
7) 덕트 눈 부하는 일반적으로 중요하지 않으며, 발전소가 정지 모드에 있지 않는 한 눈이 빠르게 녹을 것이기 때문이다.
8) 식물 분진 발생이 과거에 비해 지금은 훨씬 줄어들기 때문에 종종 0으로 사용되는 덕트 분진 하중의 상단.
9) 덕트 흡입 압력 하중, 덕트 단면 끝단에 수직으로 작용하며 유의할 수 있다. 70°F의 시작 온도에서 25"의 물을 위해 설계된 덕트의 경우, 직경 8피트 덕트의 각 끝에서 이는 8000파운드와 같다.
원형 덕트공법
시멘트 공장 공정 도관의 대부분은 둥글다. 둥근 덕트 모양이 원주 보강재 사이에서 구부러지지 않기 때문이다. 따라서 휨 보강재가 필요하지 않으며, 원형 덕트 구조는 직사각형 덕트 구조보다 더 작고 가벼운 중간 보강재를 필요로 한다. 원형 시멘트 식물 덕트 강판은 때때로 약 5%의 덕트 판 무게가 나간다. 직사각형 시멘트 식물 덕트 보강재는 덕트 판 무게의 15~20%이다. 발전소 도관은 종종 더 크다. 발전소 덕트 구조는 대개 직사각형이며, 보강재 무게가 덕트 판 무게의 50% 이상이다. (이것은 개인적인 경험을 바탕으로 하며, 부하, 덕트 크기 및 산업 표준에 따라 달라짐)
대형 원형 공정 덕트 구조는 대개 1/4인치(6mm) 연강판으로 제작되며, 직경에 관계없이 중심에는 15~20피트(5~6M)의 타원형 보강 링이 있다. 이 길이는 트럭으로 운송할 때 바람의 타원화에 대한 저항과 원형 이탈에 대한 저항을 허용한다. 이것은 원단 제작기 장비와도 잘 작동한다.
일반적인 중간 링은 윈드 휨응력을 위해 설계되며, 작업 온도에서 항복응력 감소에 의해 필요에 따라 감소한다. 일반적인 링은 필요한 링 단면을 만들기 위해 압연 강판, 각도 또는 티의 용접으로 제작된다. 링은 가게가 굴릴 수 있는 플레이트, 티 또는 W 형상의 조합으로 제작된다. 링은 보통 연탄강, ASTM A36 플레이트 또는 동등한 탄소강이다. 링 버트 용접 위치는 용접 허용 응력에 대한 용접 다공성의 영향을 최소화하기 위해 최대 응력 지점에서 15도(+/-)를 상쇄하는 것이 바람직하다.
See US Steel Plate, volume II for empirical ring spacing, and wind bending stress: Spacing = Ls = 60 sqrt [Do (ft) * t plate (in) /wind pressure (psf)] Section = p * L (spacing, ft) * Do (ft) * Do (ft)/Fb (20,000 at ambient T) This reference is older, but a good starting point for duct design.
SMACNA, (2ND Edition) 챕터 4에는 원형 덕트, 허용 응력, 링 간격, 먼지, 얼음 및 활하중에 대한 많은 유용한 공식들이 있다. SMACNA의 기본 안전 요소 3은 일반적인 구조 엔지니어링 프로젝트에서 일반적으로 사용되는 1.6보다 크다. SMACNA에서 링의 임계 링 간격은 L = 1.25 * D(ft) sqrt (D(ft)/t(인치))이며, 이는 관형강 구조와 유사하며 L = 3.13 * R sqrt (R/t)이다. 실제로 Space = 60 sqrt [Do (ft) * t plate (in) / wind pressure (psf)]의 사용은 보수적이다.
덕트의 허용 가능한 벤딩 및 압축 응력은 몇 가지 출처에서 발생할 수 있다.
윈드 타원형 스티커 설계는 API 560을 참조하십시오.
얇고 둥근 덕트에 대한 허용 응력, 허용 응력, 팔꿈치, 팔꿈치 연화 계수 및 덕트 지지 링 설계 절차를 보려면 관형강 구조 2, 9 및 12장을 참조하십시오. 이러한 허용 응력은 미국 강판, 플레이트 구조의 Blodgett Design, Roark & Young 또는 API 650의 장을 선택하여 검증할 수 있다.
원형 덕트 지지 링은 종종 직경이 3개이거나 최대 50ft 센터(14m)까지 필요할 때 간격을 둔다. 이 간격에서 주 지지 링은 흡입 압력 응력과 지지 굽힘 모멘트의 합을 위해 설계된다.
원형 덕트 구조 허용 압축 응력은 = 662 /(d/t) +339 * Fy(관강 구조, 2장)이다. 다른 기준에서는 유사한 방정식을 사용한다.
일반적인 시멘트 공장 압력 강하는 다음과 같다: 고온 공정 덕트 작업 압력 강하는 공정 장비, 집진장치, 제분소 및 사이클론에서 60%에서 80%까지 발생한다. 모터 1(1) 마력은 연간 약 1000달러(US$)이므로 덕트 효율이 중요하다. 덕트 압력 강하를 최소화하면 계획 운영 비용을 줄일 수 있다. 대부분의 덕트 공사, 비장비 압력 강하는 방향 전환 및 변경(엘보우) 시 발생한다. 덕트 압력 강하를 최소화하거나 발전소 운영 비용을 최소화하는 가장 좋은 방법은 팔꿈치 반경과 덕트 반경이 1.5를 초과하는 팔꿈치를 사용하는 것이다. (따라서 15피트 덕트의 경우, 팔꿈치 반경은 22.5피트와 같거나 초과할 것이다.)
공정 덕트 압력 강하(미국 관행)는 보통 인치(인치)의 물로 측정된다. 일반적인 덕트는 약 - 25인치(160 psf.)의 총 흡입 압력에서 작동하며, 백 하우스의 압력 손실의 약 75%와 덕트 마찰에서 10%의 압력이 손실되고, 팔꿈치 난류에서 15%(명목)가 손실된다. 덕트 설계의 주요 고려사항은 덕트 지오메트리가 열악하고 난류가 증가하며 발전소 전기 사용량이 증가함에 따라 덕트 압력 손실, 난류를 최소화하는 것이다.
직경 6피트 이상의 덕트에서 원형 덕트 작업 흡입 압력 붕괴는 지지대에 고리가 있고 약 3개의 직경 중심부로 방지된다.
원형 덕트 지지 링은 전통적으로 로어크 & 영에서 발견된 공식에서 설계되었다. 그러나 이 기준은 링에 대한 점 하중을 기반으로 하는 반면, 실제 덕트 링 하중은 거의 동일한 바닥 먼지에 기초한다. 따라서 이러한 형식은 Ram 또는 다른 분석 방법으로 표시할 수 있어 In Roark의 스트레스보다 보수적인 요소가 약 2가 더 높다. 도관 링 힘은 죽었고, 활력과 분진력은 흡입 압력 응력과 결합되어야 한다. 흡입 압력력은 고리에 집중하는데, 고리는 현존하는 가장 단단한 요소이기 때문이다.
원형 덕트 구조 엘보우 허용 응력은 엘보우 곡률로 인해 감소한다. 다양한 참고문헌은 이러한 감소에 대해 유사한 결과를 제공한다. 관형강 구조, 섹션 9.9는 (Beskin) 감소 계수를 K= 1.65/(h (2/3 출력) 여기서 h= t (플레이트) *R(엘보우)/r (덕트) (흡입 압력이 더 작은 경우)에 제공한다. 이 K는 덕트 I 유효 = I/K의 I 인자를 감소시킨다.
원형 덕트 링은 압연 티, 각도 또는 플레이트로 제작되며, 필요한 모양으로 용접된다. 일반적으로 이러한 특성은 ASTM A-36 특성으로 설계된다.
안전요인
덕트 판 벤딩 및 좌굴은 대부분 일반적인 중간 링 설계에 의해 제어되기 때문에 안전성의 일반적인 덕트 원형 판 계수(전통 안전 계수)는 1.6이어야 한다.
바람 타원화와 흡입 압력 조합을 위해 설계된 중간 링이 안전하다는 다양한 코드(API 360 등)에 충분한 증거가 있기 때문에 일반적인 중간 링 계수는 1.6이어야 한다.
"Roark" 공식에 의해 설계된 경우 일반적인 주 지지 링 계수는 1.6이어야 한다(원형 표준 허용오차에서 Roark 정상 1%로 구성된 경우). 왜냐하면 이러한 공식은 3D 덕트 링 분석 결과 등 2의 요인임을 다양한 방법으로 보여줄 수 있기 때문이다.
팔꿈치의 원외 배송이 원형 표준 허용오차 중 정상 1%에 해당한다는 것을 보여주기 어려울 수 있기 때문에 안전성의 일반적인 덕트 엘보우 계수는 1.6 이상이어야 한다. (코드 코드 및 참조 참고 사항).
원형 구조 컨베이어 튜브
원형 구조 튜브는 때때로 카운티 도로, 발전소 진입로 또는 강 바지선 적재 시설을 통해 석탄, 납 농축물 또는 기타 먼지 자재를 운반하는 컨베이어를 지지하고 포함하는 데 사용된다. 튜브를 이러한 목적으로 사용할 경우 직경은 10'-6" ~ 12피트, 길이는 최대 250피트까지 될 수 있으며, 최대 1/2" 플레이트와 8피트(20피트 중심까지)의 타원형 링 스티퍼를 사용할 수 있다. 그러한 한 프로젝트에서 우리 회사는 (티모셴코 등에 따르면) 튜브의 최대 응력 지점 근처에 판을 뻣뻣하게 하기 위해 45도 상단 위치에 L8x8x3/4를 추가했다.
일부 벤더는 같은 목적으로 컨베이어 갤러리를 제공한다.
직사각형 덕트공법
직사각형 시멘트 공장 덕트 구조는 대개 1/4인치(6 mm) 덕트 판이며, 강직자는 흡입 압력과 온도에 따라 약 2'-6" 간격으로 배치된다. 얇은 판은 더 가까운 보강재 간격을 필요로 한다. 뻣뻣함은 보통 끝이 고정된 것으로 간주된다. 발전소 덕트 구조는 5/16" 두께의 덕트 플레이트로, 대략 2'-5" 간격으로 "고정 끝" W 보강재를 사용할 수 있다. 직사각형 덕트 판은 구부러지기 때문에 비교적 가까운 간격으로 보강재가 필요하다. 덕트 플레이트 3/16" 또는 더 얇은 판은 찌그러지거나 소음이 발생할 수 있으므로 피해야 한다.
직사각형 덕트 단면 특성은 덕트 구조의 상부 덕트 모서리에서 하부 덕트 모서리 사이의 거리에서 계산된다. 플랜지 영역은 16*t의 판 두께 비율을 바탕으로 한 코너 각도 및 덕트 판 너비에 기초한다(아래 AISC 구조 덕트 설계 참조). 단면 특성의 경우 "웹" 판은 무시된다.
시멘트 플랜트 덕트 작업을 위한 일반적인 보강재 간격은 일반적으로 덕트 판 벤딩 M = W * L * L / 8에 기초한다. 고정식 조건을 사용하면 판 부착물을 설계하기 어렵기 때문이다. 발전소 및 기타 대형 덕트 구조는 대개 "고정 끝" 코너 모멘트를 만드는 데 소요된다. 직사각형 덕트 구조용 모든 보강재는 측면 비틀림 브레이싱 보강재를 고려해야 한다.
덕트 항복응력에 미치는 온도의 영향
덕트는 보통 덕트 판과 보강재 온도가 내부 덕트 가스 온도와 일치하는 것처럼 설계된다. 연탄강(ASTM A36) 온도의 경우 300 °F에서 설계 항복응력비는 상온응력의 84%이다. 500 °F에서 설계 항복 응력 비율은 상온 응력의 77%이다. 700 °F에서 설계 항복 응력 비율은 상온 응력의 약 71%이다. 800 °F 이상의 온도는 연성 탄소강을 휘게 할 수 있다. 이는 이 온도 범위에서 약 800°F 이상의 온도에 따라 연 탄소강의 결정 격자 구조가 변화하기 때문이다(참고문헌, 미국강판, 상승된 온도강).
800°F 이상에서 작동하는 덕트공사의 경우 덕트판 재료는 뒤틀림 방지해야 한다. 800 °F ~ 1200 °F 사이의 덕트 플레이트에 코어 텐 또는 ASTM A304 스테인리스강을 사용할 수 있으며, 코어 텐 플레이트는 스테인리스강보다 가격이 저렴하다.
코르텐강은 기본적으로 700 °F까지 코르텐과 동일한 항복 응력비를 갖는다. 900 °F에서 항복응력비는 63%이다. 1100 °F에서 항복응력비는 58%(AISC 표)이다. 코튼강은 1100 °F 이상에서 사용해서는 안 된다.
덕트와 그 보강재를 절연하지 않는 한, 보강재는 1000 °F의 덕트 온도에서도 ASTM A36 강철로 설계할 수 있다. 보강재 온도가 덕트 가스 온도보다 수백 도(F) 더 차갑기 때문이다. 덕트 보강재 온도는 (절연되지 않은 경우) 인치당 약 100 °F의 깊이(사용 가능한 기준 없음)가 감소하는 것으로 가정한다.
부식 및 마모 저항성
부식
수년 동안 발전소의 열 손실을 줄이는 것이 변화함에 따라, 덕트 공장은 이제 이전보다 더 많은 장비들을 연결한다. 식물 덕트공사에서 습기가 응결되지 않도록 주의해야 한다. 일단 응결이 발생하면, 응축은 가스 흐름의 다른 구성 요소인 CO2를 흡수하고 저탄소 강철에서 부식성이 될 수 있다. 이 문제를 피하는 방법에는 다음이 포함될 수 있다.
- 덕트 단열재
- COR-10강 또는 A304 SS 또는 A316L SS와 같은 특수강
- 덕트 내부 코팅 덕트 내부 코팅은 비싸고, 그들이 보호하는 스택 플레이트보다 더 비쌀 수 있다. 코팅되지 않은 스택은 응축이 있는 시멘트 공장 스택이 2년 미만 지속되는 것으로 파악되었다.
황산 공격에는 스테인리스강 덕트, 섬유 유리 덕트 등이 필요할 수 있다.
내마모성
많은 공장 배기 가스는 높은 마모 잠재력을 가진 먼지를 포함하고 있다. 일반적으로 내마모성 강철은 특히 고온에서 덕트 마모에 저항하는 데 유용하지 않다. 내마모성 강철 덕트는 제작하기 어렵고 내화성 코팅은 일반적으로 내마모성 강철 덕트 구조보다 비용이 덜 든다. 산업마다 덕트 마모에 대한 접근 방식이 다를 수 있다.
시멘트 플랜트 클링커 먼지는 모래보다 더 연마성이 강하다. 고온 덕트 또는 마모 가능성이 있는 2 1/2인치 덕트는 종종 V 앵커가 6" O.C. (+/-) 온도에 저항하는 덕트 플레이트에 고정되거나, b) 팔꿈치 또는 이러한 효과의 조합에 의해 마모된다. 때로는 세라믹 타일이나 세라믹 박격포가 온도와 마모를 견디기 위해 덕트공사에 고정되기도 한다.
곡물식물의 선체도 연마성이 매우 강하다. 때때로 플라스틱 라이너는 광물 처리 시설보다 온도가 낮은 곡물 시설에서 마모를 견디기 위해 사용된다.
신축이음유형
덕트 세그먼트는 일반적으로 금속 또는 직물 팽창 조인트로 분리된다. 이 조인트는 덕트 흡입 압력, 온도 및 덕트 세그먼트 간의 이동을 위해 설계 및 상세하게 설계된다. 직물 이음매는 보통 금속 이음매보다 40% 저렴하기 때문에 덕트 세그먼트를 분리하기 위해 종종 선택된다. 또한 금속 접합부는 덕트 세그먼트에 추가 하중을 가한다. 금속관절은 축방향 이동을 선호하며 덕트 부분에 상당한 횡하중을 제공한다. 직물관절은 관절의 평방피트당 $100에서 $200의 비용이 든다(2010). 금속관절은 이 양의 두 배의 비용이 들 수 있다.
직물 팽창 덕트 힘은 0 #/inch로 가정한다. 24인치 직경의 덕트가 금속 접합부에 미치는 금속 팽창 조인트 힘은 축방향 스프링 비율의 경우 850#/인치 이동, 횡방향 이동의 경우 32,500#/인치 이동 순서에 따른다. 이러한 계수는 덕트 크기, 관절 두께에 따라 달라지며 직사각형 덕트의 경우 커진다(최근 한 가지 작업에 기초함).
직물 확장 접합 수명은 현장 조건 하에서 약 5년이다. 많은 발전소는 접합부 직물을 교체하기 위해 접합부 근처의 접근 플랫폼을 선호한다.
유한요소 소프트웨어
현재 3D로 덕트공사를 모델링할 수 있는 소프트웨어가 있다. 이 소프트웨어는 너비 대 두께 및 팔꿈치 연화 계수 등에 대한 설계 규칙이 설계 프로그램에 입력되지 않을 수 있으므로 주의하여 사용할 필요가 있다.
도면 프리젠테이션 및 치수 지정
|
정확한 치수 지정 없이 3D로 덕트를 그리기 쉽다. 도면은 다음을 사용하여 배치해야 한다.
- 작업 지점, 입면도 및 평면 치수 지정.
- 엘보 반지름, 덕트 지름 또는 너비와 두께 치수, 엘보 접선 치수(참 보기 및 평면 및 입면도 보기)
- 기둥 그리드, 지지대 사이의 치수, 작업 지점 표시
- 3D로 제작된 도면의 치수가 부족하여 도면을 따라가기 어렵다.
- 지지대를 고도에 맞춰 조정할 필요가 있다.
특수 덕트 하중 조건
특수 덕트 하중 조건은 사망, 활선, 먼지 및 온도 조건 외부에서 발생할 수 있다. 석탄 공장, 코크스 연삭 시설 및 어느 정도 곡물 처리 시설과 관련된 덕트 공장은 폭발성 분진의 영향을 받을 수 있다. 폭발 분진을 위해 설계된 덕트 구조는 일반적으로 50psi 내부 압력에 대해 설계되며, 일반적으로 덕트 섹션당 하나의 폭발 완화 환기구로 설계된다. 간접 석탄 공장 시스템에서 분진 폭발의 가능성은 시간이 지남에 따라 100%이다. 이것은 직경 5피트 ~ 15피트, 길이 20피트 ~ 30피트의 매실을 발생시킬 수 있다. 따라서 폭발 환기구 주변 구역에 대한 접근은 접근이 잠긴 개인 접근을 제한해야 한다.
덕트 상세 정보
덕트는 종종 20피트 구간에서 트럭, 철도 또는 바지선의 운송 모드를 수용하는 길이로 가공 시설에서 작업 현장으로 운송된다. 이 구간은 플랜지 또는 용접 스트랩과 연결된다. 플랜지는 신축이음부에 제공되거나 저응력 덕트 섹션에 연결된다. 플랜지는 덕트 판 힘을 위해 설계하기 어려울 수 있다. 플랜지 개스킷은 플랜지에 유연성을 더하여 힘을 전달하는 능력을 문제시한다. 따라서 높은 응력 덕트 판 연결에는 용접 스트랩(짧은 강철 스트랩)이 일반적으로 사용된다.
다양한 덕트 사진
고정 덕트 지지대 사진을 자세히 보면 여러 특성 또는 원형 링 지지대가 나타난다. 중앙에는 약 60도의 강직자가 있다. 이 덕트 링은 중앙에서 용접된 두 개의 롤링 WT로 제작되었다. 이것은 하중이 가벼운 작은 덕트로 지지 간격 요건에 의해 하단 플랜지가 약간 변형되었다. 덕트 PTFE 슬라이드 베어링을 배치하기 위해 작은 간격이 표시되지만 고정 지지대가 이 간극에 삽입될 수도 있다. 이 사진의 배경에는 덕트 플랜지가 있다. 덕트 플랜지에는 일반적으로 공칭 6" 위치에 3/4" 볼트가 있다. 플랜지가 구부러지므로 덕트 플랜지 각도 두께는 덕트 판 인장 응력을 위해 설계되어야 한다. 5/16" 또는 3/8" 각도 두께가 일반적이다.
원형 덕트 엘보우, 전환기 및 보강재 사진을 참조하십시오. 덕트 엘보우 반경은 덕트 직경의 1/2에서 2배까지입니다. 원형 덕트는 타원형이며 20피트 공칭 간격으로 배송 링이 있으며 지지대에 더 큰 지지 링이 있다. Y 스플릿에는 덕트 교차로에 흡착 보강재가 있다. 이 사진에도 표시된 3000 HP 팬 입구 전환 및 스택 입구 전환에 유의하십시오.
인접한 사진에도 몇 가지 프로세스 덕트 구조 원리가 나와 있다. 그것은 대규모 집진장치 입구 덕트 구조를 보여준다. 흡입구 덕트는 테이퍼 처리되어 먼지 배출이 가능하다. 이와 같이 얕은 테이퍼도 덕트 직경을 변경할 때 압력 손실을 감소시킨다. 직사각형 덕트 링 간격은 중앙에서 대략 2'-6"이라는 점에 유의하십시오. 원형 덕트는 각 분기 덕트 근처에서 뻣뻣하게 굳어져 있다.
자원.
프로세스 덕트 작업에 대한 몇 가지 참조가 있다. 이러한 참고문헌은 덕트 설계 프로세스를 검토하기 위해 함께 사용된다. 다른 참고문헌은 종종 덕트 설계에 사용되지만 유사한 결과를 제공한다. 공정 덕트 작업의 유한 요소 설계는 가능하지만, 유한 요소 모델을 적절히 해석하기 위해서는 설계 이론과 허용 응력의 요건이 필요하다.
- ASCE - 발전소 및 산업용 보일러용 공기 및 가스 덕트의 구조설계
- Roark & Young. 스트레스 및 스트레인 공식, 다양한 에디션
- 미국 강판, 플레이트 구조, 볼륨 I 및 II
- 1974년 서비스 온도 상승을 위한 미국 강판, 강철
- AISC, 온라인 강철 온도 대 수율, 강철 온도 대 영의 계량형 차트.
- 링컨 아크 용접, 용접 구조물 설계, 오마르 블로드젯, 6장 6.6
- Troitsky에 의한 링컨 아크 용접, 강관 구조
- 냉간성형강구조
- ASHRE, 압력강하, 팔꿈치 및 팬 설계용
- API 560, 바람 타원화를 최소화하기 위한 참조 자료 포함
- SMNAACA는 참조로도 사용될 수 있다.
- 프로세스 공급업체, 2005, 프로세스 덕트 부하
- 유사한 디자인 참조서, 절판된 게이로드 & 게이로드, 빈의 디자인.
시멘트, 라임 및 납 산업 허용 먼지 하중(구조 하중을 위한)은 다음과 같다: 프로세스 덕트 구조물은 많은 양의 먼지를 전달하기 위한 것이다. 이 먼지 중 일부는 정전 및 정상 작동 중에 덕트 바닥에 정착할 것이다.
먼지로 채워진 덕트 단면의 비율은 종종 다음과 같이 가정한다.
- 덕트 기울기는 단면의 25%인 30도까지 수평을 유지한다.
- 덕트 기울기, 30도에서 45도, 단면의 15%
- 덕트 경사 45도~85도, 5%
- 85도 이상, 먼지 내부 코팅 2인치(50 mm)
- 이러한 부하들은 사용하기 전에 항상 고객과 확인되지만, 미국의 일반적인 관행에서는 위와 같다.
먼지 축적을 최소화하기 위해 각 물질은 최소 운반 속도, 라임 = 약 2800fpm, 시멘트 약 3200fpm, 납 분진 약 4200fpm을 가진다.
분진 농도는 업종에 따라 달라지는데 보통 시멘트 분진 농도 = 94 pcf, 석회 산업 = 50 pcf, 납 산화 분진 = 200 pcf이다.
덕트 마모: 고온 덕트 구조는 종종 많은 양의 뜨거운 연마성 먼지를 운반한다. 종종 덕트의 설계 온도 또는 먼지의 연마도는 연마 저항성 강철의 사용을 방해한다. 이 경우 내화재는 덕트 내부에 고정될 수 있으며, 또는 용접 너트로 연마 저항 타일을 덕트 구조 내부에 용접할 수 있다.
덕트 열 이동
덕트강은 온도에 따라 팽창한다. 강철의 각 형식은 열팽창 계수가 다를 수 있으며, 일반적인 연탄강들은 0.0000065 계수로 팽창한다(AISC 참조).
