[发明专利]一种外壁带螺旋形导流板的烟囱

说明书

技术领域

本发明涉及一种外壁带螺旋形导流板的烟囱，具体地说是一种在烟囱外壁设置了螺旋形导流板的排烟气的设备。

技术背景

烟囱广泛应用于冶金，机械，水利水电，化工等种行业中，其主要目的是为了实现有害烟气、粉尘的高空排放，降低对地面的污染。为了实现上述目的，当前该技术领域的发展趋势是增加烟囱总体高度，提高烟气排放速度，或采用组合烟囱结构集中排放。由于烟囱属于高耸结构，是一种圆形截面的高耸细长柔性结构，其高度尺寸和横向尺寸之比较大，因此烟囱的抗弯强度相对较弱。烟囱属于高耸结构中的直立式塔式结构，主要承受的载荷是高空、空旷地理环境产生的风载荷，据有关资料统计表明，所有自然灾害中，风灾是最为严重的一种，而且风的发生频率相当高，次生灾害也较大。烟囱除了像一般结构一样受有顺风向风载荷外，还受有由于漩涡周期性脱落而引起的横风向载荷等。当漩涡脱落频率与烟囱结构的某阶自振频率相同时，便会发生共振响应。通过对比烟囱80m以上的各标高处的风弯矩，可知，横风荷载产生的影响随着烟囱高度，由下至上呈逐步增强的趋势。烟囱在使用过程中，在风荷载作用下，尤其是在风力或者局部风速较大的情况下，发现不明情况的晃动，振幅很大。长期风荷载的作用会引起法兰高强螺栓的断裂破环，高强螺栓需定期更换和补充。经分析发现：烟囱的外径沿高度方向无变化，使得钢烟囱下部抗弯刚度较小，烟囱的高径比过大，烟囱的自振频率偏小，在横向载荷的作用下，很容易产生较大的振动和变位。因此，烟囱结构的抗风设计，是其结构设计中的重要内容。

烟囱体表面在接受风的作用后，不但顺风向产生风力，同时在与其垂直的横向也产生风力。在实践工程中，常常将风力分为均匀风(长周期成分)和脉动风(短周期成分)来加以剖析，均匀风的作用按静力作用来计算，脉动风的作用仍按动力作用来计算，因而，长周期成分的风荷载相当于静力作用；而短周期成分的风荷载则是动力作用，共同引起烟囱的振动。由于风荷载在空间和时间上是无穷变化的，因此它对烟囱结构的作用效应也是十分复杂的，除了长周期成分和短周期成分风荷载产生的静载荷和动载荷以外，烟囱在接受风力作用后还会产生祸流。祸流具有一定频率或周期，从而形成横向风动力作用，产生横向振动，其产生共振时，烟囱体本身将会产生很大强振动，使烟囱部分失稳或疲劳毁坏。

导流板是汽车、航海、航空等多个行业研究的热门课题之一，公知的应用导流板的设备很多，都具有各自的特点。、

CN10102720A中公开的导流板，涉及用于车顶的导流板，它借助于支承装置支承得在静止位置和功能位置之间可移动，其中该支承装置包括一个对导流板在张开的功能位置中预加载的弹簧装置。这种导流板可使张开的、可适配车速具有更好的运动特性。

CN1420304A中公开的螺旋形烟气导流板，由架设于湿法烟气脱硫除尘系统的捕滴分离器中呈螺旋形上升状排列的数块独立导流板组成，每块导流板皆假设在捕滴筒和离心柱之间，围绕离心柱按一定角度螺旋上升。该导流板用以引导高速烟气流螺旋状上升，从而增强系统旋流截流作用，提高旋流对灰水滴及沉淀物的截流捕集能力，进而提高系统的整体脱硫除尘效率。这种导流板是非连续的独立结构，安装于烟囱内壁，主要用于除尘。

CN2069072U中公开的烟囱入口低阻力导流装置，它是在烟囱的烟气入口处增加二次曲线型的导流板，其入口角为0～5°，出口角为50～85°，为对称型和非对称型两种，烟囱两侧负荷相等，采用对称型，反之采用非对称型。由钢筋混凝土或金属成型制造。这种安装于烟囱入口处的一段形导流板结构可使得烟囱入口处的径向方向速度分布均匀，减少了烟囱下部流动阻力，使烟囱总阻力下降118帕以上，不仅减少了风机电耗，而且改善了风机工作环境。

由上述可知，尽管已知公开的导流板技术众多，但是没有一项是用于解决烟囱高径比过大，抗弯强度低，横向位移和变形问题的。为了解决传统烟囱抗横向风载荷能力差的缺点，本发明取代传统烟囱使用加强筋的方法，首次在烟囱外壁上增设了螺旋形导流板，增强烟囱外部在自身结构高宽之比较大的情况下的抗弯强度，即减小烟囱的横向位移和变形，保证烟囱的结构安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种外壁带螺旋形导流板的烟囱，是一种在钢结构烟囱外壁设置了螺旋形导流板用于引导高速风产生的气流呈部分螺旋状上升，部分反向回转，降低和抵消由作用在烟囱回转外壁上的气流所产生的横向风载荷，从而增强烟囱外部在自身结构高宽之比较大的情况下的抗弯强度，即减小烟囱的横向位移和变形，保证烟囱的结构安全。