2.4　廢氣輸送管道設(shè)計(jì)

2.4.1　常用材質(zhì)

2.4.1.1　金屬材質(zhì)

用作廢氣輸送管道的材質(zhì)很多，主要有成品金屬管和金屬薄板兩大類。其中成品金屬管為厚壁管，有較強(qiáng)的抗壓能力。

金屬薄板是制作風(fēng)管及部件的主要材料。通常用的有普通薄鋼板、鍍鋅鋼板、不銹鋼板、鋁板和塑料復(fù)合鋼板。它們的優(yōu)點(diǎn)是易于工業(yè)化加工制作、安裝方便、能承受較高溫度。

①普通薄鋼板。具有良好的加工性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其表面易生銹，應(yīng)刷油漆進(jìn)行防腐。

②鍍鋅鋼板。由普通鋼板鍍鋅而成，由于表面鍍鋅，可起防銹作用，一般用來(lái)制作不受酸霧作用的潮濕環(huán)境中的風(fēng)管。

③鋁及鋁合金板。加工性能好、耐腐蝕。摩擦?xí)r不易產(chǎn)生火花，常用于通風(fēng)工程的防爆系統(tǒng)。

④不銹鋼板。具有耐銹耐酸能力，常用于化工環(huán)境中需耐腐蝕的通風(fēng)系統(tǒng)。

⑤塑料復(fù)合鋼板。在普通薄鋼板表面碰上一層0.2～0.4mm厚的塑料層。常用于防塵要求較高的空調(diào)系統(tǒng)和-10～70℃溫度下耐腐蝕系統(tǒng)的風(fēng)管。

廢氣輸送工程常用的管道厚度是0.5～4mm。

金屬管道如圖2.22所示。

2.4.1.2　非金屬材質(zhì)

（1）硬聚氯乙烯塑料風(fēng)管

它適用于有酸性腐蝕作用的通風(fēng)系統(tǒng)，具有表面光滑、制作方便等優(yōu)點(diǎn)。但不耐高溫、不耐寒，只適用于0～60℃的空氣環(huán)境，在太陽(yáng)輻射作用下，易脆裂。如圖2.23所示。

（2）玻璃鋼風(fēng)管

有機(jī)玻璃鋼風(fēng)管是以中堿玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，用10余種無(wú)機(jī)材料科學(xué)地配成黏結(jié)劑作為基體，通過(guò)一定的成型工藝制作而成。具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、不燃、耐腐蝕、耐高溫、抗冷融等特性。

保溫玻璃鋼風(fēng)管可將管壁制成夾層，夾層厚度根據(jù)設(shè)計(jì)而定。夾心材料可采用聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、蜂窩紙等。

玻璃鋼風(fēng)管與配件的壁厚應(yīng)符合表2.2的規(guī)定。玻璃鋼管道如圖2.24所示。

2.4.2　管道的組成件

2.4.2.1　阻火器

阻火器又名防火器、管道阻火器，是為防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設(shè)備、管道內(nèi)或阻止火焰在設(shè)備、管道間蔓延。它是用來(lái)阻止介質(zhì)（如氫氣、氧氣等）火焰向外蔓延的安全裝置，由一種能夠通過(guò)氣體的、具有許多細(xì)小通道或縫隙的固體材料（阻火元件）所組成。管道防爆阻火器是用來(lái)阻止易燃?xì)怏w、液體的火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全裝置。通常裝在輸送或排放易燃易爆氣體的管線上。如火炬、加熱燃燒系統(tǒng)、石油氣體回收系統(tǒng)或其他易燃?xì)怏w系統(tǒng)。

（1）阻火器的工作原理

①傳熱作用。燃燒所需要的必要條件之一就是要達(dá)到一定的溫度，即著火點(diǎn)。低于著火點(diǎn)，燃燒就會(huì)停止。依照這一原理，只要將燃燒物質(zhì)的溫度降到其著火點(diǎn)以下，就可以阻止火焰的蔓延。當(dāng)火焰通過(guò)阻火元件的許多細(xì)小通道之后將變成若干細(xì)小的火焰。設(shè)計(jì)阻火器內(nèi)部的阻火元件時(shí)，則盡可能擴(kuò)大細(xì)小火焰和通道壁的接觸面積，強(qiáng)化傳熱，使火焰溫度降到著火點(diǎn)以下，從而阻止火焰蔓延。

②器壁效應(yīng)。燃燒與爆炸并不是分子間直接反應(yīng)，而是受外來(lái)能量的激發(fā)，分子鍵遭到破壞，產(chǎn)生活化分子，活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基，自由基與其他分子相撞，生成新的產(chǎn)物，同時(shí)也產(chǎn)生新的自由基再繼續(xù)與其他分子發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)燃燒的可燃?xì)馔ㄟ^(guò)阻火元件的狹窄通道時(shí)，自由基與通道壁的碰撞概率增大，參加反應(yīng)的自由基減少。當(dāng)阻火器的通道窄到一定程度時(shí)，自由基與通道壁的碰撞占主導(dǎo)地位，由于自由基數(shù)量急劇減少，反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行，也即燃燒反應(yīng)不能通過(guò)阻火器繼續(xù)傳播。

隨著阻火器通道尺寸的減小，自由基與反應(yīng)分子之間碰撞概率隨之減少。而自由基與通道壁的碰撞概率反而增加。這樣就促使自由基反應(yīng)減低。當(dāng)通道尺寸減少到某一數(shù)值時(shí)，這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)傳播的條件。火焰即被阻止。因此器壁效應(yīng)是防止火焰的主要機(jī)理。

（2）阻火器的分類

①波紋阻火器。ZHQ-B新型波紋石油儲(chǔ)罐阻火器適用于管道、閃點(diǎn)低于28℃的甲類、油品、氫氧液化類和閃點(diǎn)低于60℃的煤油、柴油、甲苯、原油等，可與呼吸閥配套使用，又可單獨(dú)使用，可安裝使用在內(nèi)浮頂油罐通氣管、加油站地下油罐通氣管上。

波紋阻火器如圖2.25所示。

②抽屜式波紋阻火器。如圖2.26所示，（全天候）型抽屜式波紋阻火器是用于安裝在原油、汽油、煤油、柴油、芳烴、硫等各類油品或其他化工物料的固定頂式儲(chǔ)罐上，通常與呼吸閥配套使用，其主要功能是允許易燃易爆的氣體通過(guò)，對(duì)外界傳入儲(chǔ)罐的火焰起阻止與窒息作用。該阻火器可以與通氣管配套或單獨(dú)使用，其他規(guī)格產(chǎn)品可按用戶要求提供。

③氧氣管道阻火器。如圖2.27所示，氧氣管道阻火器和FPV-XT型氧氣管道閥門前、后阻火器是采用特種銅合金和不銹鋼焊接而成。可以有效地防止氧氣管道閥門在突然開(kāi)啟時(shí)易形成的“絕熱壓縮”，局部溫度驟升，成為著火能源；可以防止在閥門前后壓差作用下，高速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)微粒（如鐵銹、粉塵、焊渣等）與閥后管道摩擦、撞擊產(chǎn)生火花而成為著火能源。阻火器的使用可以迅速阻斷火源，杜絕管道中燃爆事故的發(fā)生。

2.4.2.2　伸縮節(jié)（補(bǔ)償器）

伸縮節(jié)也可稱為管道伸縮節(jié)、膨脹節(jié)、補(bǔ)償器，伸縮器。伸縮節(jié)分為：波紋伸縮節(jié)、套筒伸縮節(jié)、方形自然補(bǔ)償伸縮節(jié)等幾大類型，其中以波紋伸縮節(jié)較為常用，主要為保障管道安全運(yùn)行。其作用如下。

①補(bǔ)償吸收管道軸向、橫向、角向受熱引起的伸縮變形。

②吸收設(shè)備振動(dòng)，減少設(shè)備振動(dòng)對(duì)管道的影響。

③吸收地震、地陷對(duì)管道的變形量。

因?yàn)楣艿赖臒崦浝淇s，所以對(duì)于管道來(lái)說(shuō)，就要產(chǎn)生管壁的應(yīng)力和推拉力；管壁應(yīng)力的大小，影響管道的強(qiáng)度，推拉力增大，管道的固定支架就要做得很大，來(lái)承受管道伸縮所產(chǎn)生的推拉力；所以利用伸縮節(jié)補(bǔ)償?shù)淖冮_(kāi)量辦法，以降低管壁應(yīng)力和推力。

伸縮節(jié)（膨脹節(jié)）主要用于補(bǔ)償管道因溫度變化而產(chǎn)生的伸縮變形，也用于管道因安裝調(diào)整等需要的長(zhǎng)度補(bǔ)償，主要分為彎管式膨脹節(jié)（圖2.28）、波紋管膨脹節(jié)（圖2.29）和套管伸縮節(jié)3種結(jié)構(gòu)形式。

彎管式膨脹節(jié)將管子彎成U形或其他形體，并利用形體的彈性變形能力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N膨脹節(jié)。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好、壽命長(zhǎng)、可在現(xiàn)場(chǎng)制作，缺點(diǎn)是占用空間大、消耗鋼材多和摩擦阻力大，這種膨脹節(jié)廣泛用于各種蒸汽管道和長(zhǎng)管道上。

波紋管膨脹節(jié)用金屬波紋管制成的一種膨脹節(jié)。它能沿軸線方向伸縮，也允許少量彎曲。圖2.30為常見(jiàn)的軸向式波紋管膨脹節(jié)，用在管道上進(jìn)行軸向長(zhǎng)度補(bǔ)償。為了防止超過(guò)允許的補(bǔ)償量，在波紋管兩端設(shè)置有保護(hù)拉桿或保護(hù)環(huán)，在與它連接的兩端管道上設(shè)置導(dǎo)向支架。另外還有轉(zhuǎn)角式和橫向式膨脹節(jié)，可用來(lái)補(bǔ)償管道的轉(zhuǎn)角變形和橫向變形。這類膨脹節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間，節(jié)約材料，便于標(biāo)準(zhǔn)化和批量生產(chǎn)，缺點(diǎn)是壽命較短。波紋管膨脹節(jié)一般用于溫度和壓力不很高、長(zhǎng)度較短的管道上。隨著波紋管生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，這類膨脹節(jié)的應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大。

套管伸縮節(jié)由能夠作軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)外套管組成（圖2.31）。內(nèi)外套管之間采用填料函密封。使用時(shí)保持兩端管子在一條軸線上移動(dòng)。在伸縮節(jié)的兩端裝設(shè)導(dǎo)向支架。它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)流體的流動(dòng)摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊；缺點(diǎn)是密封性較差，對(duì)固定支架推力較大。套管伸縮節(jié)主要用于水管道和低壓蒸汽管道。

2.4.2.3　閥門

閥門是氣體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或泄壓等功能。在流體系統(tǒng)中，用來(lái)控制氣體的方向、壓力、流量，也是使配管和設(shè)備內(nèi)的氣體流動(dòng)或停止并能控制其流量的裝置。

用于氣體控制系統(tǒng)的閥門，從最簡(jiǎn)單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門，其品種和規(guī)格相當(dāng)繁多。根據(jù)材質(zhì)還分為鑄鐵閥門、鑄鋼閥門、不銹鋼閥門（201、304、316等）、鉻鉬鋼閥門、鉻鉬釩鋼閥門、雙相鋼閥門、塑料閥門、非標(biāo)訂制等閥門材質(zhì)。

閥門的控制可采用多種傳動(dòng)方式，如手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、渦輪、電磁動(dòng)、電磁液動(dòng)、電液動(dòng)、氣液動(dòng)、正齒輪、傘齒輪驅(qū)動(dòng)等；可以在壓力、溫度或其他形式傳感信號(hào)的作用下，按預(yù)定的要求動(dòng)作，或者不依賴傳感信號(hào)而進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)啟或關(guān)閉，閥門依靠驅(qū)動(dòng)或自動(dòng)機(jī)構(gòu)使啟閉件做升降、滑移、旋擺或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而改變其流道面積的大小以實(shí)現(xiàn)其控制功能。

常見(jiàn)的非金屬蝶閥和金屬多葉風(fēng)閥見(jiàn)圖2.32。

2.4.2.4　排液口

對(duì)于濕度較大、易結(jié)露的廢氣，管道的低點(diǎn)均應(yīng)設(shè)置排液口，必要時(shí)增設(shè)保溫措施或加熱裝置。管道排液公稱直徑不小于25mm，排液管需引至地面邊溝。

2.4.2.5　管道支架

如圖2.33所示，管道支架在任何有管道敷設(shè)的地方都會(huì)用到，又被稱作管道支座、管部等。它作為管道的支撐結(jié)構(gòu)，根據(jù)管道的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和布置要求，管架分成固定和活動(dòng)兩種。設(shè)置固定點(diǎn)的地方成為固定支架，這種管架與管道支架不能發(fā)生相對(duì)位移，而且，固定管架受力后的變形與管道補(bǔ)償器的變形值相比，應(yīng)當(dāng)很小，因?yàn)楣芗芤哂凶銐虻膭偠取ＴO(shè)置中間支撐的地方采用活動(dòng)管架，管道與管架之間允許產(chǎn)生相對(duì)位移，不約束管道的熱變形。

國(guó)標(biāo)GB 50243—2002《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)管道支架有如下要求。

第6.3.4條　風(fēng)管支、吊架的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定。

①風(fēng)管水平安裝，直徑或邊長(zhǎng)尺寸小于等于400mm，間距不應(yīng)大于4m；大于400mm，不應(yīng)大于3m。螺旋風(fēng)管的支、吊架間距可分別延長(zhǎng)至5m和3.75m；對(duì)于薄鋼板法蘭的風(fēng)管，其支、吊架間距不應(yīng)大于3m。

②風(fēng)管垂直安裝，間距不應(yīng)大于4m，單根直管至少應(yīng)有2個(gè)固定點(diǎn)。

③風(fēng)管支、吊架宜按國(guó)標(biāo)圖集與規(guī)范選用強(qiáng)度和剛度相適應(yīng)的形式和規(guī)格。對(duì)于直徑或邊長(zhǎng)大于2500mm的超寬、超重等特殊風(fēng)管的支、吊架應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定。

④支、吊架不宜設(shè)置在風(fēng)口、閥門、檢查門及自控機(jī)構(gòu)處，離風(fēng)口或插接管的距離不宜小于200mm。

⑤當(dāng)水平懸吊的主、干風(fēng)管長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，應(yīng)設(shè)置防止擺動(dòng)的固定點(diǎn)，每個(gè)系統(tǒng)不應(yīng)少于1個(gè)。

⑥吊架的螺孔應(yīng)采用機(jī)械加工。吊桿應(yīng)平直，螺紋完整、光潔。安裝后各副支、吊架的受力均勻，無(wú)明顯變形。

⑦抱箍支架，折角應(yīng)平直，抱箍應(yīng)緊貼并箍緊風(fēng)管。安裝在支架上的圓形風(fēng)管應(yīng)設(shè)托座和抱箍，其圓弧應(yīng)均勻，且與風(fēng)管外徑相一致。

第6.3.5條　非金屬風(fēng)管的安裝還應(yīng)符合下列的規(guī)定。

①風(fēng)管連接兩法蘭端面應(yīng)平行、嚴(yán)密，法蘭螺栓兩側(cè)應(yīng)加鍍鋅墊圈。

②應(yīng)適當(dāng)增加支、吊架與水平風(fēng)管的接觸面積。

③硬聚氯乙烯風(fēng)管的直段連續(xù)長(zhǎng)度大于20m，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置伸縮節(jié)；支管的重量不得由干管來(lái)承受，必須自行設(shè)置支、吊架。

④風(fēng)管垂直安裝，支架間距不應(yīng)大于3m。

2.4.3　管道系統(tǒng)圖的畫法

2.4.3.1　一般要求（參照GB/T 50114—2001）

①管道系統(tǒng)圖應(yīng)能確認(rèn)管徑、標(biāo)高及末端設(shè)備，可按系統(tǒng)編號(hào)分別繪制。

②管道系統(tǒng)圖如采用軸測(cè)投影法繪制，宜采用與相應(yīng)的平面圖一致的比例，按正等軸測(cè)或正面斜二軸測(cè)的投影規(guī)則繪制（見(jiàn)《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的圖9.5.1-1、圖9.5.1-3）。

③在不致引起誤解時(shí)，管道系統(tǒng)圖可不按軸測(cè)投影法繪制。

④管道系統(tǒng)圖的基本要素應(yīng)與平、剖面圖相對(duì)應(yīng)。

⑤水、汽管道及通風(fēng)、空調(diào)管道系統(tǒng)圖均可用單線繪制。

⑥系統(tǒng)圖中的管線重疊、密集處，可采用斷開(kāi)畫法。斷開(kāi)處宜以相同的小寫拉丁字母表示，也可用細(xì)虛線連接。

2.4.3.2　圖面表示

①在不宜標(biāo)注垂直尺寸的樣圖中，應(yīng)標(biāo)注標(biāo)高。標(biāo)高以米為單位，精確到厘米或毫米。

②標(biāo)高符號(hào)應(yīng)以直角等腰三角形表示，詳見(jiàn)《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的10.8節(jié)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層較多時(shí)，可以只標(biāo)注本層樓（地）板面的相對(duì)標(biāo)高，如圖2.34所示。

③矩形風(fēng)管所注標(biāo)高未予說(shuō)明時(shí)，表示管底標(biāo)高；圓形風(fēng)管所注標(biāo)高未予說(shuō)明時(shí)，表示管中心標(biāo)高。

④圓形風(fēng)管的截面定型尺寸應(yīng)以直徑符號(hào)“ф”后跟以毫米為單位的數(shù)值表示。

⑤矩形風(fēng)管（風(fēng)道）的截面積定型尺寸應(yīng)以“A×B”表示。“A”為該視圖投影面的邊長(zhǎng)尺寸，“B”為另一邊尺寸。A、B單位均為毫米。

⑥水平管道的規(guī)格宜標(biāo)注在管道的上方；豎向管道的規(guī)格宜在管道的左側(cè)。雙線表示的管道，其規(guī)格可標(biāo)注在管道輪廓線內(nèi)。如圖2.35所示。

⑦多條管線的規(guī)格標(biāo)注方式如圖2.36所示。管道密集時(shí)采用中間圖畫法，其中短斜管也統(tǒng)一用圓點(diǎn)。

⑧單線管道轉(zhuǎn)向的畫法如圖2.37所示。

⑨單線管道分支轉(zhuǎn)向的畫法如圖2.38所示。

單線管道交叉時(shí)，應(yīng)采用斷開(kāi)畫法如圖2.39所示。

管道跨越的畫法如圖2.40所示。