脱硝脱硫用膨胀节介绍

1、脱硫脱硝用非金属膨胀节非金属蒙皮又叫圈带、非金属织物圈带等名称，主要有多层软质材料制造，具有耐温范围宽、耐高低、耐腐蚀能力强、阻燃性能好、吸音减震、柔韧性好等 众多优点。与传统金属波纹管相比，它避免了连接产生的硬性力传递，消除了管路振动，解决了通风机热胀冷缩的补偿量得问题及金属件难以避免的位偏移。并能在意外事故中起到对风机的保护作用，是脱硫脱硝系统中应用最多的膨胀节。一，非金属织物蒙皮的优点1、补偿膨胀：可以补偿多方向，大大优于只能单式补偿的金属补偿器。2、补偿安装误差，由于管道联接过程中，系统误差在所难免，纤维补偿器较好的消除安装安装误差。3、消声隔振：纤维织物、保湿棉本身具有吸声、隔振功能

2、，能有效地减少锅炉、风机等系统的噪声和振动。4、无反推力：由于主体材料为纤维织物、无力的传递。用纤维补偿器可简化设计、避免使用大的支座，节省大量的材料和劳动力。5、良好的耐高温、耐腐蚀性：使用的氟塑料、有机硅材料较好的耐高温和耐腐蚀性能。6、密封性好：有比较完善的生产装配系统，纤维补偿器基本无泄漏。7、体轻、结构简单、安装维修方便。8、价格低于金属补偿器，质量优于进口产品。价格是进口产品的1/2-1/5 o9、尺寸任意性，不受管道口径大小限制，任何截面尺寸都可以加工。二，非金属补偿器参数表：名称织物厚度2-10MM拉伸强度15Pa补偿量50-300MM工作压力0.3MPa耐热温度50 C -3

3、00 c伸缩性10%密封性N/50mm3300使用寿命10年抗震性耐酸性耐碱性阻燃性耐老化性,非金属膨胀节应用范围：?燃气轮机排气管道，风机进出口?脱硫系统，脱硝系统?各种工业的烟风道、排气系统脱硫脱硝非金属膨胀节常用结构型式:?燃煤锅炉、循环硫化床锅炉以及余热锅炉的烟风道?水泥厂炉窑系统四.非金属膨胀节常用的六种结构型式吸收塔进出口非金属膨胀节带排水口结构型式:结构图一五.非金属膨胀节技术参数补偿段长度（h/mm ）100200250轴向位移-30 +15-50 +20 -75+30补偿量 （x/mm ）横向位移101525(y/mm )300-85+3630脱硫脱硝用金属膨胀节一，概述由于

4、非金属膨胀节具有以上诸多特点，脱硫脱硝系统中广泛使用的是非金 属补偿器，但也有它的缺陷，就是承压低，密封性能差，高温下蒙皮容易老化， 经常维修，寿命短等。为了减少维修量，提高系统寿命，越来越多的专家业内人 士通过改用金属补偿器代替非金属补偿器。矩形金属膨胀节是由一个或多个矩形波纹管及端部接管组成的矩形挠性 元件，广泛用于矩形截面的管道或设备上，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的 管道或设备尺寸的变化。脱硫脱硝是一个复杂的工艺，主要是将燃煤烟气中的SO2和Nox通过不 同工艺从烟气中脱掉，两种产物遇到水蒸汽后将产生大量的硫酸和硝酸，另外还S2-和CL-等。这些成分的存在对不锈钢波纹管产生点腐蚀、晶

5、间腐蚀和应力腐 蚀等。这将对金属波纹管的选材又是一个考验，脱硫塔系统中300系列不锈钢很难满足这个工况使用要求，必须经过特殊工艺处理或者使用特殊材料。二，结构分类1,根据波形可分为U型和V型，V型波纹管波高、波距、壁厚等波形参数相 对固定，如美国CE公司标准的CE波纹管理，包括CE全高波纹管（代号CEQ）、 CE半高波纹管（代号CEB）;日本三菱重工标准的AT80波纹管等。常用的U型 波纹管波高、波距、壁厚等波形参数可根据需要灵活设计，如美国 EJMA标准 的U型波纹管，GB/T12777标准U型波纹管和其他U型波纹管。波型结构见下图:U型波V型波2,矩形金属膨胀节结构上可分为单式轴向型和复式

6、自由型，如图 1和图2单式结构以吸收轴向位移为主，也可以吸收少量的径向位移，当轴向和径向位移都很大的情况下，就要考虑复式自由型结构了。复式自由型有两个矩形波纹管，可以同时吸收较大的轴向轴向/径向位移；这样使得复式结构做得很长,有时候考虑运输、现场安装的方便性，大尺寸的复式自由型产品可以通过两件单式轴向型产品、以及中间管道现场组装而成。当复式自由型产品中间矩形管道重量较重时，通常设计有钱链滑槽结构将中间接管重量传递到端部接管上，进而传图1 ,单式结构图2 ,复式结构递给与产品相邻的支架或者设备上，以降低矩形波纹管工作应力，简化管道支吊 架布置。3,矩形波纹管的拐角通常有单斜角接角、 折叠角、双斜

7、角、圆角等，如图所示： 相对来说，单斜角、折叠角、双斜角由直段裁割而成，易于制造，但由于结构突 变及焊缝的影响，应力集中较明显。圆角结构由直段盘弯而成，应力集中的影响 大降低，但制造难度较大，受制于圆角转弯半径的限制，矩形管道尺寸也不能过 小。图3,单斜角图4,双斜角图5,折叠角图6,圆角三，材料选择矩形波纹管的材料选择可以参考圆形波纹管选材的要求进行，由于设计压力较低，在延伸率、耐温性能、耐蚀性能满足要求时，也可以选择碳碳钢材料。实际应用中，常用矩形波纹管材料包括：碳素结构钢GB/T700 ,优质碳素钢GB/T699 ,耐候结构钢GB/T4171 ,双相钢GB/T20878 ,奥氏体不锈钢G

8、B/T3280、GB/T4237 ,耐蚀合金钢 YB/T5354等。脱硝系统中最常用的材料为耐候结构钢和奥氏体不锈钢。脱硫系统中波纹管选材比较复杂，由于介质的特殊性，普通奥氏体不锈钢基本不能满足使用要求， 通常选用耐蚀合金钢材料或者 其他材料经过特殊工艺处理。 -h _ _ 工 i_ 适用材料，UNS(EN).工一 此一 . E.I. M L 11VH_(1)奥氏体不锈钢:S3xxxx(L43xx 至 L49xx)(2)特殊锲-铝合金：N08800(L4876)(3)耐热耐蚀锲合金：N08810(1.4958)、N06600(2.4816)、N04400(2.4360)、N08811(1.49

9、49)耐蚀银-铝-铝合金 N06455(2.4610)、N10276(2.4819)、 N08825(2J858) j wi I ,. 一一 -,一_ _1M1tMM .Mil . _ J _ _高强度银-铭合金：N06625(2.4856)脱硫系统材料选用表四，矩形补偿器选型和设计矩形金属补偿器常用于设计压力小于等于 0.05Mpa的低压管道，产品内部 设计后耐温可达1200 C,介质多为热空气、烟气(有时含粉尘、SO2等)，可吸收轴向/径向/角向位移，广泛应用于电力、冶金、石化、水泥等行业烟道、风 道，烟气脱硫、脱硝、电除尘、循环流化床锅炉等管道系统上，技术标准主要有 GB/T12777、

10、EJMA、D-DL2000 等。1 , 波纹管的设计矩形金属补偿器设计压力较低，所以主要是矩形波纹管的设计，其余端部矩形接 管和结构件的设计相对较简单，但是设计压力较高时应引起重视， 对其强度、刚 度进行校核。矩形波纹管的运行安全主要受位移、拐角处应力集中、腐蚀、高温 等因素影响较大，技术设计应从材料选择、设计计算、结构设计和管道支吊架设 计综合考虑。材料选择上述已经详述，这里重点讲述波纹管的设计计算。矩形波纹管位移、力、力矩设计与圆形金属波纹管相同，符号含义与, 相同。不同之处在于须用 Ll和Ls （长边和短边的平均长度）代替Dm（平均直径）。位移公式矩形波纹管可以吸收轴向位移、角位移、径向

11、位移，以及由它们任意组合而成的 位移。图7,复式延长边复式波纹管发生横向位移时，单波当量轴向位移3L) l + *beiIN图8,单式延短边0L4N图9,复式延短边2NLb l+3(r/Ab)2 (A*x/2)图10,当横向位移与矩形长边平行时l + */A h!2NL” l + 3(r4 (Z* x/2)图ii,单式波纹管发生横向位移时，单波当量轴向位移图12,当横向位移与矩形长边平行时图13,当横向位移与矩形短边平行时组合位移确定矩形波纹管的单波总当量轴向位移的方法与圆形波纹管有所不同。在矩形波纹管中，最大的总当量轴向位移发生在波纹管元件的角点上，它等于沿着长边和短边两个方向的横向位移和角

12、向位移在角点所产生的当量轴向位移的代 数各。在这里，沿长边和沿短边的位移所产生的单波当量轴向位移是分别计算的， 然后用以下公式将分别计算出的位移结合在一起，用以确定总当量轴向压缩或者总当量轴向伸长。绘二 ey|+2ys+%+%s+k轴向位移为压缩轴向位移为伸长式中x默认为轴向压缩，位移yl和0所在平面与位移ys和9s所在平面互相垂直；如果x为轴向伸长，则就改变lexl前面的正负号。对波纹管进行设计，必须保证各种作用引起的单波当量总位移不得超过额定位移量，即4（计算值）W备（额定值）（最大值）/（计算值）W最（额定值）4（最大值）% （最大值）-瓦小或相邻两均衡环之间的距离，取二者较小值 小（最

13、大值）=9 2nl加或0.5孔 取二者较大值力额定值可以取最大值，也可以为膨胀节厂家经过波纹管性能计算后确定的值。位移变化范围轴向位移的变化范围e,是根据膨胀节从管道系统的初始位置到工作位置的位移来确定的。如果在安装时未对膨胀节的横向或者角位移进行冷紧，则e等于从初始位置到所考虑的工作位置计算求和得的 ec和ee两者之中数值较大者。对矩形波纹管进行校核时必须注意，为了确定ec和ee的最大值必须对各个平面上的所有位移进行计算。矢量求和只能用于圆形波纹管。如果安装时进行了冷紧，为了得出最大位移范围e,应将由冷紧而引起的ec和ee与从自然状态到工作位置而引起的 ec和ee相加，求出它们的代数和力和力

14、矩的计算作用在管道、支架或者设备上的载荷，常常需要确定使膨胀节产生位移所需要的力和力矩。为此，多数膨胀节制造厂家的产品目录对其标准设 计均给出了有关作用力的数据。该数据一般用使之达到厂家设定的额定单 波轴向位移所需要的力来表示，为方便起见，可将该力除以额定位移得出 波纹管的抗力系数或工作刚度系数fw得出这一系数后，可以用以下公式 计算出矩形膨胀节产生的位移所需要的力和力矩。f L e上山1 1对应于与接边平行的横向位移）fie八 m炉（对应于与短边平行的横向位移）Hi =2认.对应于长边的角位移）任曲对应于短边的角位移）2（对应于单式膨胀节与长边平行的横向位移）f L e二八 出二（对应于单式

15、膨胀丹与短边平行的横向位移）4对应于万能式膨胀节与长地平行的横向位移）f L e（对应于万能式膨胀节与短边平行的横向位稗）前面所给出的关系式适用于各种矩形膨胀节。 然而，必须注意：使用这些公式要依据膨胀节制造厂家提供的单波轴向刚度等数据。在任何情况下均不得把从一个厂家得到的数据用于另一个厂家的产品上， 因为基本设计不同，这些数据可能相 差很大。矩形金属U型单波刚度计算见如下公式：单位 N/mm波纹管单波轴向刚度的理论值h-西6+3” /卬)I I- .Illi IB 一通波轴向刚度：n全高CE波单波刚度：028乂 (2.卜2时N mm室温下单波卿向刚变半高ce波单波刚度：0,44 X (a-b

16、-160) M run室温下AT80波单波刚度:0.375 x (a+b) N/mm室温下EJMAS准U型波单波刚度：0.356 x (a+b) N/mm室温下a和b表示矩形管道接口边长尺寸,温度对刚度修正系数如下表:温度-120100Lip高温耐候钢.碳钢L0o.yy0.980.970.950.93 ； 0.900.86不锈钢1.00.980.960940.930.900.880,86产品整体轴向刚度=波纹管单波轴向刚度/波数C%)2.金属膨胀节结构设计,端部连接件端连接件常用槽钢或角钢，现场安装时，管道插入槽钢或角钢内焊接，槽钢 或角钢推荐采用标准型，也可以用钢板折弯，采用折弯时，钢板厚度

17、不应小于管 道壁厚。，力,5氏1矍图15,端口连接形式内衬筒为保护波纹管不受介质冲刷，在波纹管内部设置内衬筒。在技术协议中未明确指明具体要求时，采用与管道相同材料。端口加强支撑图16端口加强支撑示意图常用的端口加强支撑方案如图16所示，通常控制支撑间距不应大于 2500mm 。产品结构图多波形式的CE全高波膨胀节均由单波和双波组合而成，具体结构如图17所示: 多波形式的CE半高波膨胀节均由多波和多波组合而成，最多连续一次成形5波,具体结构如图18所示:图17 CE全高波多波结构示意图图18 CE半高波多波结构示意图应用实例：热二次风管与大风箱连接风道 4025 X5425 ,轴向50mm,侧向

18、土140mm (4025 )侧向 290mm (5425 ),设计压力：10Kpa,设计温度:450 C ,波纹管材质选用304 ,具体计算见波纹管计算书根据以上要求设计产品长度:该产品沿长边侧向位移比较大土 290mm ,安装时进行50%冷紧图19,复式自由型膨胀节应用实例图19所示是复式自由型膨胀节吸收横向和少量轴向位移的应 用实例，以及波纹管变形图，产品安装后，当中间管段较重时，膨胀 节上应设置钱链等承重结构将中间管段重量传递给两侧支架。支架的设置要求与载荷计算方法与圆形金属膨胀节类似，矩形波 纹管压力推力：F=PLl.L应重视压力推力对主固定支架的影响，否则 可能引起膨胀节不能正常工作

19、。复式C除高波波纹管计算书膨胀节结构类型：复式(波纹形状：V形拐角形状：圆形拐角设计条件：设计压力P (MPa) = 0.01设计温度T ( C) = 450.0疲劳安全系数nf = 10校核设计)设计位移范围：轴向位移x (mm) = 50.00 沿长边横向位移yl (mm) = 145.00 沿短边横向位移ys (mm) = 140.00 沿长边角向位移川(度)=0.00沿短边角向位移8 s (度)=0.00波纹管材料参数：材料名称：00Cr17Ni14Mo2弹性模量：冷态Ebo (MPa) = 195000.0许用应力：冷态 Sabo (MPa) = 117.0屈服极限：冷态Sybo (

20、MPa) = 117.0热态 Ebt (MPa) = 164000.0 热态 Sabt (MPa) = 84.0 热态 Sybt (MPa) = 93.0波纹管几何参数：长边内侧长度ll (mm) = 5425.0短边内侧长度ls (mm) = 4025.0单层壁厚t (mm) = 2.5波距 q (mm) = 86.0波高 w (mm) = 216.0单节波数N =6直边段长Lt (mm) = 30.0波纹管相关参数:波管长边平均长 波管短边平均长 波纹管有效面积 单节波纹管长度 中间接管的长度 单节波纹管重量Ll (mm) = 5641.0Ls (mm) = 4241.0Am (cm2) = 239234.8Lb (mm) = 516.0Lj (mm) = 4250.0G (Kg) = 1051.4波纹管应力评定：应力类型计算值(MPa)许用值(MPa) 评定结论压力引起长边纵向薄膜应力 S71压力引起短边纵向薄膜应力 S7s 组合应力S71+S81组合应力S