高温の排気ダクトは、ファブリック伸縮継手接合部では、ガス温度の上昇、熱膨張、負圧、飛灰やプロセスダスト、腐食性ガス成分、振動、およびダクトの多方向への大きな動きなど、複数の問題に同時に対処する必要がある場合があります。
このため、高温ファブリック伸縮継手単に公表されている耐熱温度が最も高い生地を選ぶだけでは不十分です。信頼性の高い性能は、フレキシブルベルト、ガスシール層、断熱材、高温面保護材、内部ライナー、および可動部の形状など、ジョイント全体の構造に依存します。
BSTFLEXはカスタム製品を製造しています非金属製ファブリック伸縮継手産業用温風、排気、および排煙ダクトシステム向け。
主要設計原則：高温の排ガスシステムでは、柔軟なシーリング膜は必ずしも排ガス温度と同じ温度で動作する必要はありません。適切に設計された断熱材と高温面システムにより、伸縮継手を通して制御された温度勾配を作り出すことができます。
工業用排気ダクトは、冷間停止状態から完全運転温度までの間に寸法が大きく変化する可能性がある。
長い鋼管は温度上昇に伴い膨張する。この膨張が抑制されると、余分な負荷が管壁、支持構造物、ファン、ボイラー、炉、および汚染防止装置に伝達される可能性がある。
A排気ガス膨張継手この熱膨張による動きを制御された方法で発生させることができる柔軟な部分を提供する。
移動の典型的な発生源としては、以下のようなものがあります。
布製ジョイントは、比較的低いバネ力で軸方向、横方向、および角度方向の動きに対応できるため、これらのシステムにおいて特に有用です。業界メーカーは、高温ガスや低圧のダクト用途で一般的にこれらを使用しています。
高温排ガス用途では、通常、複数の運転ストレスが複合的に作用する。
| 動作条件 | 伸縮継手への潜在的な影響 |
|---|---|
| 高温ガス | シーリング材および補強材の熱劣化 |
| 飛灰または粉塵 | 関節腔内の摩耗と蓄積 |
| 負圧 | 柔軟な材料はガス流に向かって引き寄せられる可能性がある |
| 高速ガス流速 | フラッター、乱流、局所的な機械的摩耗 |
| 酸性ガス成分 | 不適合材料に対する化学攻撃 |
| 結露 | 深刻な腐食や化学物質への曝露の可能性 |
| 熱サイクル | 繰り返しの屈曲と寸法変化 |
| 大型ダクトの動き | フレキシブルベルトと取り付けシステムにかかる負荷 |
そのため、同じ温度で稼働する2つの煙突ダクトでも、伸縮継手の構造は全く異なるものになる場合があるのです。
過酷な使用環境で使用される伸縮継手の多くは、多層構造となっている。
各層はそれぞれ異なる機能を果たす。
最も内側の保護システムは、ガス流に最も近い場所に配置されている。
用途によっては、その役割には以下が含まれる場合があります。
実際の使用条件によっては、シリカなどの高温繊維材料やその他の耐熱性繊維が、このシステム部分への使用に適しているかどうか検討される場合がある。
断熱層は、プロセスガスからシール層および外部の柔軟性層への熱伝達を低減する。
これにより、伸縮継手全体に温度勾配が生じる。
必要な断熱材の厚さは、以下の要素によって決まります。
ガスシールは、プロセス媒体を封じ込めつつ、繰り返し動作しても柔軟性を維持しなければならない。
その選定にあたっては、以下の点を考慮する必要がある。
PTFEをベースとした複合繊維は、その耐薬品性から、化学的に厳しい排ガス用途で使用されているが、実際の許容温度は、特定の材料システムと熱設計によって異なる。
織物製の高機能素材は、柔軟なベルトに機械的強度と寸法安定性をもたらすことができる。
グラスファイバーは、耐熱性と優れた引張特性を兼ね備えているため、一般的に使用されている。
外層は以下のような耐性を必要とする場合があります。
汚れた排ガスや高速の排ガスを扱う場合、布製ベルトをガスの直接的な流れから保護することがしばしば不可欠となる。
フローライナーは、内部経路をより滑らかにし、柔軟な要素を保護するのに役立ちます。
その機能には以下が含まれる可能性があります。
産業用高温排ガス処理装置の設計では、一般的にライナーを使用して、フレキシブルベルトを摩耗から保護し、微粒子を含む流れを制御する。
排ガスには、飛灰、クリンカー粉塵、セメント粉塵、その他の微粒子状物質が含まれる可能性がある。
この物質が伸縮継手の空洞内に蓄積すると、動きを妨げ、局所的な摩耗を増加させる可能性があります。
蓄積防止バリアは、その空洞に入り込んで充填する微粒子の量を減らすために使用されます。
フローライナーと連携して、以下の効果を発揮する可能性があります。
排ガスが汚染された膨張継手システムでは、蓄積防止バリアは一般的な設計上の特徴である。
高温伸縮継手には、あらゆる用途に適した「最適な生地」というものは存在しない。
適切な材料は、その材料が接合部内のどこに配置されるか、そしてどのような機能を果たすかによって決まります。
| マテリアルファミリー | 考えられる役割 | 主な工学的考慮事項 |
|---|---|---|
| グラスファイバー生地 | 補強材および断熱繊維層 | 温度と機械的強度 |
| シリカ繊維 | 高温時の顔面保護 | 直接的な熱曝露 |
| シリコンコーティングされたグラスファイバー | 外側の柔軟性のある層またはシーリング層 | 気温、天候、柔軟性 |
| PTFEコーティング生地 | 耐薬品性ガスシール | 化学反応と膜温度 |
| 断熱材 | 接合部を通じた温度低下 | 温度勾配 |
| 金属メッシュまたはライナー | 流量および摩耗保護 | 流速と粒子負荷 |
BSTFLEXは様々な製品を製造しています高温対応生地これにより、伸縮継手内部におけるそれぞれの役割に応じて、異なる繊維システムを検討することが可能になる。
温度を1つだけ示すだけでは、ほとんどの場合不十分です。
有用な仕様では、以下の点を区別する必要がある。
通常安定運転時に発生する温度。
異常または一時的な状況下で予想される最高プロセス温度。
最高温度が数秒、数分、あるいは数時間続くかどうかは、材料の選択に大きな影響を与える可能性がある。
温度変化を繰り返すと、熱疲労と機械的疲労の両方が発生する可能性がある。
屋外設置の場合、停止中に周囲温度が非常に低くなる可能性もあります。
燃焼システムや排ガスシステムによっては、腐食リスクが最高運転温度で最も高くなるわけではない。
ガスが十分に冷えて酸性凝縮液が形成されると、状況はさらに悪化する可能性がある。
つまり、デザイナーは以下の点を考慮すべきである。
最高処理温度が特に厳しいとは思えない場合でも、耐薬品性のあるガス膜が必要となる場合がある。
多くのボイラーや排気システムは負圧下で稼働する。
これは、正圧ダクトとは異なる機械的条件を生み出す。
圧力によって、柔軟な要素がガス流の方向へ内側に引き込まれる可能性がある。
考えられる影響としては、以下のようなものがある。
したがって、ジョイントは単に「低圧」と表現するのではなく、負圧を明確な動作パラメータとして含めて設計されるべきである。
清浄な温風と汚れた排気ガスは、根本的に異なる用途である。
清浄な温風を運ぶ接合部は、柔軟性と耐熱性は必要だが、摩耗に対する保護性能はあまり必要とされない場合がある。
汚れた排気管接続部には、さらに以下のものが必要になる場合があります。
このため、ガス中に浮遊する固形物の種類と濃度を見積依頼書（RFQ）に含める必要があります。業界の設計ガイドラインでは、ガス温度、流量、浮遊固形物の量と摩耗性を、主要なファブリック接合部の設計パラメータとして具体的に挙げています。
熱膨張による動きは、伸縮継手の寸法から推定するのではなく、ダクトシステム全体から計算する必要がある。
4つの重要な価値観は以下のとおりです。
| 軸方向圧縮 | ダクトの各セクションが互いに向かって移動する |
| 軸方向伸展 | ダクトの各セクションが離れる |
| 横方向の動き | 一方の接続部がもう一方の接続部に対して横方向に移動する |
| 角度運動 | 接続面は互いに回転する |
高温対応の布製ジョイントはかなりの動きに対応できますが、その動きの許容範囲はベルトのスパン、形状、設置位置、および材質構成によって異なります。
取り付け点間の可動範囲によって、変形可能な材料の量が決まります。
必要な横方向または軸方向の動きに対してスパンが短すぎる場合、生地に過度の応力がかかる可能性があります。
しかし、過剰な緩い材料が混入すると、次のような問題が発生する可能性があります。
したがって、対面での寸法と必要な動きは、合わせて評価する必要がある。
大型ボイラーシステムでは、炉、空気加熱器、集塵機、スクラバー、煙突関連のダクトの間で相当な熱膨張が生じる可能性がある。
セメント製造工程では、高温ガスと大量の粉塵が同時に発生するため、摩耗と堆積物の制御が特に重要となる。
炉やプロセス排気システムは、伸縮継手を輻射熱、高温ガス、微粒子状物質にさらす可能性がある。
廃棄物焼却は、高い熱負荷と化学的に複雑な排ガスを発生させるため、慎重な材料選定が必要となる。
熱膨張に対応するため、炉の出口と下流側のガス処理設備との間に伸縮継手を設置することがある。
大型排気システムは、高温、振動、および大きな構造的変位を併せ持つ可能性がある。
粒子状物質を多く含む高温の排ガスを運ぶ、大きな長方形のダクトを考えてみましょう。
このシステムは負圧下で動作し、軸方向および横方向の両方の熱移動を受ける。
適切な設計評価では、以下の点に重点を置くべきである。
単に「高温対応ガラス繊維布」と指定するだけでは、この用途における実際のリスクのほとんどに対処することはできません。
次に、目立った埃や腐食性ガスのない、清潔な温風ダクトについて考えてみましょう。
温度は似ているかもしれないが、耐摩耗性や耐薬品性がそれほど重要ではないため、必要な構造は大幅に簡素化できる可能性がある。
設計上の優先順位は、以下のような方向に変化する可能性があります。
これは、プロセス媒体を温度とともに指定する必要がある理由を示している。
耐薬品性や気密性が重要な場合には、PTFEをベースとした柔軟性のある材料が検討される可能性がある。
これらは、一部の化学プロセスや排ガス浄化用途において特に重要です。例えば、Frenzelit社は、多層構造のPTFE複合材料を化学プラントや排ガス浄化プラント向けに特化して開発しています。
しかし、PTFE膜の実際の温度を評価せずに、極度に高温のガス流に直接設置するべきではない。
より高いプロセス温度では、シール膜を想定された動作範囲内に保つために、断熱材や高温面保護が必要になる場合があります。
高シリカ繊維は、従来のグラスファイバー系繊維よりも大幅に高い耐熱性が求められる繊維層に適している。
考えられる役割は以下のとおりです。
最終的な構造は、ガスシール性、圧力、動き、および化学的要件に依存します。シリカは、それ自体で完全な伸縮継手材料として扱うべきではありません。
高温環境下での布製接合部が破損する原因は、柔軟な布地自体が単に「弱すぎる」からではなく、使用条件が過小評価されていたためであることが多い。
一般的な原因としては、以下のようなものがあります。
保守担当者は、以下のような状況を調査する必要があります。
関節が早期に故障した場合、同一の交換部品を発注する前に、その原因を特定する必要がある。
最終的な材料選定を行う前に、以下の情報を提供してください。
既存の設備については、外寸のみを記載しないでください。
有用な交換パッケージには以下が含まれるべきです。
既存の接合部の耐用年数が短かった場合、この情報は交換構造を変更すべきかどうかを判断するのに役立ちます。
BSTFLEXは開発しています高温ファブリック伸縮継手工業用排ガス、排気、温風ダクト向け。
用途に応じて、柔軟な構造には、テクニカルファブリック、コーティングされたグラスファイバー、PTFEベースのシーリング材、高シリカファブリック、断熱材、および内部保護部品を組み合わせることができます。
円形、長方形、正方形、および用途に応じた形状は、顧客の図面と運用データに基づいて製造可能です。
利用可能なカスタム製造オプションについては、以下をご覧ください。BSTFLEX 非金属ファブリック伸縮継手商品ページ。
BSTFLEX社に、ダクトの寸法、通常温度と最高温度、圧力、プロセスガス、ガス速度、粒子状物質の状態、軸方向の動き、横方向の動き、面間長さ、および入手可能な図面をお送りください。
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