2022年布袋除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算..

1、.布袋除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度運(yùn)算2021-9-28 2:05:30.前言低壓脈沖布袋除塵器廣泛應(yīng)用于電廠脫硫除塵及一般鋼廠除塵中（應(yīng)用于鋼廠及電廠的主要區(qū)分是除塵器外表是否需要保溫、煙氣對(duì)鋼板的腐蝕程度及濾料的挑選等），脫硫后的煙塵經(jīng)過該除塵器后， 其排放到大氣中的濃度基本掌握在 20 30mg/m3，低于國家環(huán)保部門規(guī)定的 50mg/m3；低壓脈沖布袋除塵器的工作原理： 含塵氣體由導(dǎo)流管進(jìn)入各單元，大顆粒粉塵經(jīng)分別后直接落入灰斗、其余粉塵隨氣 流進(jìn)入中箱體過濾區(qū)，過濾后的干凈氣體透過濾袋經(jīng)上箱體、排風(fēng) 管排出；隨著過濾工況的進(jìn)行，當(dāng)濾袋表面積塵達(dá)到肯定量時(shí)，由 清灰掌握裝置 差壓或定時(shí)、手動(dòng)掌

2、握 按設(shè)定程序打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵；落入灰斗中的粉塵借助輸灰系統(tǒng)排出； 低壓脈沖除塵器的主要結(jié)構(gòu)組成如下：底柱組件、滑塊組件、頂柱 組件、灰斗組件（含三通及風(fēng)量調(diào)劑閥，假如有的話）、進(jìn)風(fēng)裝置、中箱體、上箱體、噴吹系統(tǒng)、離線裝置、內(nèi)旁路裝置（外旁路，可 供挑選）、平臺(tái)扶梯、防雨棚、氣路配管及掌握元件等組成；其結(jié) 構(gòu)簡圖如下：除塵器的設(shè)計(jì)過程中， 應(yīng)當(dāng)對(duì)除塵器的載荷 （包括靜載、動(dòng)載、風(fēng)載、雪載及地震載荷等，單位 kn）、除塵器承擔(dān)的設(shè)計(jì)負(fù)壓（單位 pa）、板件材料的屈服極限及抗拉伸極限等（單位mpa），要有肯定程度的明白；必要時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以查閱相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，以加深自己

3、對(duì)這方面的懂得；如下的設(shè)計(jì)過程僅供除塵設(shè)備制造廠家及相關(guān)設(shè)計(jì)單位參考；1. 除塵器載荷的確定：1.1 靜載的確定： g靜載=gi（ i=1 5）式中， g1本體鋼結(jié)構(gòu) 部分的重量， g2濾袋總重 ， g3袋籠總重 ，g4濾袋表面積灰 5mm的重量 ，g5灰斗答應(yīng)積灰重量 ；按本公司多年來的設(shè)計(jì)體會(huì)，靜載荷在除塵器基礎(chǔ)上的分布，一般是，最外面一圈基礎(chǔ)柱樁的載荷為總靜載分布在全部柱樁上的平均值 gp的 110%；次外圈一圈柱樁的載荷為 gp的 120200%，以此類推，直到最內(nèi)圈載荷；內(nèi)圈載荷高于外圈載荷，但內(nèi)外圈載荷最大 差別不得超過 300kn；這樣設(shè)計(jì)載荷的目的是保證本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的地基穩(wěn)固性

4、；關(guān)于載荷部分的具體安排及運(yùn)算過程可以參考建筑 荷載設(shè)計(jì)規(guī)范手冊(cè)；1.2 動(dòng)載的確定按樓面及屋面活荷載取標(biāo)準(zhǔn)值 2.5kn/m2（檢修平臺(tái)按4kn/m2）來運(yùn)算；除塵器總動(dòng)載荷： f=ka0a1ka1a2，ka1檢修平臺(tái)活荷載取標(biāo)準(zhǔn)值 ，a1 除塵器平面投影面積， a2 平臺(tái)扶梯平面投影面積；設(shè)計(jì)時(shí)，單個(gè)承載點(diǎn)荷載值是平均值的100120%左右；具體分布時(shí)，可以是平臺(tái)扶梯結(jié)構(gòu)多的部分取偏大值，結(jié)構(gòu)少的部分取較小值；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理支配，綜合考慮影響動(dòng)載荷分布的各種因素；1.3 風(fēng)載的確定依據(jù) gb50009-2001，查全國基本風(fēng)壓分布圖，可得相關(guān)值；風(fēng)載的運(yùn)算，也可以按體會(huì)公式： kn=2

5、/1600（ 單位 kn/m2） 來運(yùn)算，式中， 為風(fēng)速，單位 m/s；設(shè)計(jì)時(shí)，單個(gè)承載點(diǎn)荷載值是平均值的 120150%左右；具體分布時(shí)，最外一圈的載荷點(diǎn)為平均載荷值的 120%，內(nèi)圈載荷點(diǎn)為平均載荷值的 150%；附：風(fēng)載的設(shè)計(jì)，主要是考慮橫向風(fēng)的影響；一般地說，除塵設(shè)備都安裝在平地上，不必考慮風(fēng)從高空俯吹的影響；有些除塵設(shè)備廠家在運(yùn)算風(fēng)載時(shí)，特殊考慮俯吹的影響，其實(shí)，那是不必要的；1.4 震載的確定在一些地震多發(fā)地區(qū)，必需考慮地震對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響；設(shè)計(jì)單位在與用戶簽定除塵設(shè)備技術(shù)協(xié)議時(shí)，必需明確地震的烈度；依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ gb50017-2003），地震載荷的運(yùn)算可以分為水平方向的

6、剪力運(yùn)算和豎直方向的拉（壓）力運(yùn)算；公式如下：剪力標(biāo)準(zhǔn)值： fek=1 geq拉（壓）力標(biāo)準(zhǔn)值： fek=1 geq各承載點(diǎn)的震載運(yùn)算過程可以依據(jù)上面的運(yùn)算步驟來進(jìn)行；1.5 雪載的確定依據(jù) gb50009-2001，查全國基本雪壓分布圖，得雪壓相關(guān)值；基于安全考慮， 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)， 單個(gè)承載點(diǎn)的設(shè)計(jì)值建議是平均承載值的 120 200%；除塵器載荷確定完畢后， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就可以將載荷圖提交給土建專業(yè)，由土建專業(yè)依據(jù)載荷的大小及相關(guān)特性確定土建部分包括混凝土配筋的規(guī)格、數(shù)量及混凝土開挖的深度及混凝土澆鑄的樣式；2. 底柱組件的結(jié)構(gòu)運(yùn)算對(duì)底柱的運(yùn)算，主要是考慮底柱的柔度和撓度；2.1 底柱的柔度

7、運(yùn)算因型鋼的規(guī)格未知， 無法求出柔度（長細(xì)比）， 無法判定使用的公式；先采納歐拉公式運(yùn)算，求出型鋼的規(guī)格后，再檢查是否滿意歐拉公式使用條件；（具體過程可以參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷 1-178 頁）慣性矩運(yùn)算公式： imin=pc （ l）2/ （e2）式中， pc 底柱的臨界載荷， e 彈性模量， ss 穩(wěn)固安全系數(shù)， 長度系數(shù)，確定后應(yīng)檢查柔度 是否符合要求，2.2 底柱的撓度運(yùn)算撓度因風(fēng)載而產(chǎn)生；運(yùn)算公式， f=pl3/ （3ei ）式中， p 風(fēng)載作用于底柱頂端的最大推力， l 底柱長度， e彈性模量， i 慣性矩；其實(shí)，一般說， 經(jīng)過運(yùn)算后， 撓度均難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；需要增加斜撐；將風(fēng)載

8、的力，轉(zhuǎn)為由斜撐來承擔(dān)；在受拉的情形下，斜撐只要保證其受力截面面積符合要求；3 滑塊組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滑塊主要是排除鋼材在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的線膨脹應(yīng)力；滑塊固定于底柱頂端；中箱體帶動(dòng)其上的全部與高溫?zé)煔饨佑|的部件可以在滑塊上自由膨脹（收縮）滑動(dòng)；設(shè)計(jì)滑塊結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到滑塊的布置、滑塊的承載、滑動(dòng)才能及材料以及滑動(dòng)范疇；3.1 滑塊的承載滑塊承擔(dān)除立柱外除塵器的全部垂直向下的 重量載荷；重量載荷在滑塊組的分布一般是，靠近除塵器中心的四 個(gè)滑點(diǎn)為平均承重的 300%，其余均為 250%；這樣設(shè)計(jì)的目的是為了保證滑塊材料有足夠的強(qiáng)度支撐；3.2 滑塊的滑動(dòng)才能及材料的挑選滑塊采納光滑不銹鋼板和滑板相結(jié)合

9、的結(jié)構(gòu)；不銹鋼板焊接于頂柱底部平面上，能在固定的滑板上自由滑動(dòng)；不銹鋼板采納一般 304 材料制造， 表面光滑度為 6.3 m，厚度為 2mm；滑板固定于底柱頂部平面上；切記：滑板的材料不能是鋼，否就可能造成不銹鋼板與滑板的膠著粘合而失去滑動(dòng)功能（見機(jī)械設(shè)計(jì)第四版）；3.3 滑板材料的確定滑板一般采納聚四氟乙烯；3.4 滑塊的滑動(dòng)范疇滑塊的滑動(dòng)范疇與碳鋼的線膨脹系數(shù) l有關(guān)（見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1-1-14 ）；本處設(shè)計(jì)運(yùn)算從略；滑板的設(shè)置肯定要考慮到熱膨脹的位移量；滑板的設(shè)計(jì)要有肯定的裕量，應(yīng)保證在鋼板發(fā)生熱膨脹后，除塵器的全部載荷必需全部作用在滑板上；4 頂柱組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)算過程同底柱類似

10、，本處從略；5 灰斗組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)灰斗上部與中箱體、 頂柱連續(xù)焊接， 下部接輸灰裝置；本工程共設(shè)置 6 個(gè)單獨(dú)灰斗和兩個(gè)船形灰斗，分兩排布置；灰斗外表面均盤有蒸汽加熱管；設(shè)計(jì)灰斗，除依據(jù)工藝要求確定灰斗的容積和下灰口尺寸外，仍要對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)算；灰斗組件同其后介紹的進(jìn)風(fēng) 裝置、中箱體和上箱體一樣，是屬于負(fù)壓裝置；對(duì)其強(qiáng)度運(yùn)算的目 的是保證其在規(guī)定的最大負(fù)壓（或規(guī)定正壓）下能滿意除塵器的正常運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生被細(xì)癟（凹陷）的現(xiàn)象；灰斗壁板的厚度一般為5mm；5.1 單獨(dú)灰斗最大側(cè)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)算為安全起見， 對(duì)單獨(dú)灰斗壁板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要是考慮其外表面均布的加強(qiáng)型鋼能承擔(dān)的載荷，確定外表面加強(qiáng)型鋼

11、的規(guī)格；灰斗外表面的加強(qiáng)型鋼一般為角鋼；運(yùn)算公式， imin= ql4/（384fe ）式中， q 單根型鋼承擔(dān)的載荷， l 型鋼長度， f型鋼答應(yīng)的變形撓度， e 彈性模量；5.2 灰斗導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)導(dǎo)流板由如干組耐磨角鋼板（材料為q345a）組成，一般交叉布置在灰斗進(jìn)風(fēng)口；它的主要作用是均衡煙氣流，同時(shí)使煙氣中大顆粒粉塵通過碰撞導(dǎo)流板減緩速度沉降于灰斗底部，減輕濾袋過濾的負(fù)荷；導(dǎo)流板一般按體會(huì)進(jìn)行布置；其布置也可以通過專業(yè)軟件對(duì)煙氣流的理論模擬而確定；6 進(jìn)風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)裝置由下風(fēng)管、 風(fēng)量調(diào)劑閥和矩形進(jìn)風(fēng)管組成；對(duì)進(jìn)風(fēng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是考慮風(fēng)管壁板的耐負(fù)壓程度；風(fēng)量調(diào)劑閥可以作為廠通件

12、，其內(nèi)的閥板一般采納5mm厚度的 16mn鋼板制作；此外，進(jìn)風(fēng)裝置的合理布置也很重要：應(yīng)保證煙塵在經(jīng)過進(jìn)風(fēng)裝置時(shí)，煙氣流向合理，對(duì)管壁的沖刷降低到最低；為防止高濃度含塵煙氣對(duì)中箱體內(nèi)濾袋及壁板的沖刷，煙氣離開進(jìn)風(fēng)裝置，通過矩形進(jìn)風(fēng)管的風(fēng)速一般掌握在4m/s 以下；進(jìn)風(fēng)裝置耐負(fù)壓強(qiáng)度一般按風(fēng)機(jī)的全壓來運(yùn)算；其運(yùn)算過程同灰斗部分類似；本處從略；7 中箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中箱體由如干件壁板連接后連續(xù)焊接而成；中箱體壁板一般采納厚度為5mm的一般鋼板制造；在靠近中箱體中間部位有斜隔板組件，負(fù)責(zé)將塵氣室和凈氣室隔離開；中箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是考慮壁板的耐負(fù)壓程度和斜隔板的耐負(fù)壓程度；中箱體耐負(fù)壓強(qiáng)度一般按風(fēng)機(jī)

13、的全壓來運(yùn)算；其運(yùn)算過程同灰斗部分類似；本處從略；8. 上箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上箱體在整個(gè)除塵器的設(shè)計(jì)中是屬于關(guān)鍵 部位的設(shè)計(jì)，它的設(shè)計(jì)好壞直接關(guān)系到除塵器能否正常運(yùn)行；設(shè)計(jì) 上箱體時(shí)，應(yīng)考慮到花板孔在上箱體內(nèi)的合理布置、上箱體橫截面高度、離線孔的大小及方位 ；在有內(nèi)旁通的情形下，仍要考慮到離線孔與內(nèi)旁通孔的位置關(guān)系；當(dāng)然，對(duì)上箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的驗(yàn)算也是 同等的重要；上箱體在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)有肯定的斜度，以利于 雨水的順當(dāng)排放；8.1 花板孔布置；花板孔在上箱體內(nèi)應(yīng)當(dāng)勻稱布置； 依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情形及工廠制造體會(huì)， 在濾袋長度不超過 8m的情形下， 孔與孔之間的間隙為濾袋直徑的 1.5 倍；舉例來說，假如

14、采納 160×6000 的濾袋，就孔與孔之間的距離為 240mm；8.2 上箱體橫截面高度對(duì)上箱體橫截面高度進(jìn)行掌握， 主要是保證凈化后的氣體在通過上箱體內(nèi)部空間時(shí)，氣流流向均衡，不會(huì)發(fā)生由 于上箱體截面太小而造成氣流阻力太大，甚至造成風(fēng)機(jī)吸力不夠、 無法正常工作的情形發(fā)生；依據(jù)多年來的設(shè)計(jì)體會(huì)， 通過上箱體橫截面的風(fēng) 速不應(yīng)當(dāng)超過 3m/s；8.3 離線孔大小及方位經(jīng)過上箱體每個(gè)倉室離線孔的風(fēng)速一般掌握在612m/s 左右；理論上來說，經(jīng)過離線孔的風(fēng)速越低越好，這樣可以使除塵器結(jié)構(gòu)阻力降低到最低；但在實(shí)際工程中，這卻是不必要的，由于風(fēng)速越低，勢必會(huì)使離線孔徑變大，同時(shí)導(dǎo)致整個(gè)上箱體

15、結(jié)構(gòu)向外側(cè)延長變大，鋪張材料，很不經(jīng)濟(jì)；8.4 離線孔與內(nèi)旁通孔的方位布置內(nèi)旁通孔徑的設(shè)計(jì)過程同離線孔是相同的； 需要留意的是：通過內(nèi)旁通孔徑的速度 一般可以答應(yīng)達(dá)到 16m/s，但最大不答應(yīng)超過 18m/s；這樣設(shè)計(jì)的目的是保證煙氣在走旁通時(shí)，除塵器進(jìn)出風(fēng)口差壓不超過 1500pa；（阻力與風(fēng)速的平方成正比） 在某些除塵器上箱體個(gè)別倉室內(nèi)， 會(huì)顯現(xiàn)即有離線又有旁通的結(jié)構(gòu)；此時(shí)，就需要考慮一下離線與旁通的合理布置了；一般來說，當(dāng)旁通打開時(shí)，大量煙氣通過旁通口直接進(jìn)入上箱體凈氣室匯風(fēng)煙道內(nèi)， 此種情形下，需要將離線設(shè)置在煙氣流的背側(cè)；同時(shí)，要求離線必需有牢靠的密封措施， 防止大量煙塵灰透過縫隙進(jìn)

16、入上箱體倉室內(nèi)；8.5 花板框架強(qiáng)度運(yùn)算花板框架上面掩蓋有花板；濾袋及袋籠安裝時(shí)， 對(duì)花板平整度有極其嚴(yán)格的要求， 其平面度允差一般為 1： 1000；在這種情形下，要求花板框架必需有足夠的安全強(qiáng)度，防止濾袋過 濾表面積灰和操作人員檢修保護(hù)時(shí)， 對(duì)花板的平整度有不利的影響；運(yùn)算公式， imin= ql4/（384fe ）式中， q 單根型鋼承擔(dān)的載荷， l 型鋼長度， f 型鋼答應(yīng)的變形撓度， e 彈性模量；壁板強(qiáng)度運(yùn)算也按此公式進(jìn)行；9. 噴吹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)噴吹系統(tǒng)由脈沖閥、 噴吹氣包、噴吹管及管道連接件組成；噴吹系統(tǒng)是布袋除塵器的核心部件，它的設(shè)計(jì)好壞可以決定除塵器能否正常使用； 設(shè)計(jì)噴吹系統(tǒng)

17、時(shí)， 應(yīng)當(dāng)留意脈沖閥的挑選、噴吹氣包涵量的大小及噴吹管具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；9.1 脈沖閥的選取有的脈沖閥廠家仍供應(yīng)關(guān)于噴吹氣量、 工作壓力與噴吹脈寬的曲線圖；在看這類曲線圖時(shí)，要留意噴吹氣量是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣量，不是工作壓力下的氣量；我們可以將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣量轉(zhuǎn)換成工作狀態(tài)下的氣量； 比如， 在 0.5mpa 的工作壓力下， 該脈沖閥噴吹氣量 500l，那么實(shí)際上，該脈沖閥所消耗的工作狀態(tài)下的壓縮氣量為： 500×0.1/0.5=100l （ 0.1mpa為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， 0.5mpa 為工作氣壓） ；9.2 氣包涵量的確定氣包的工作最小容量為單個(gè)脈沖閥噴吹一次后， 氣包內(nèi)的工作壓力下降到原

18、工作壓力的70%；在進(jìn)行氣包涵量的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按最小容量進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定氣包的最小體積，然后在此基 礎(chǔ)上，對(duì)氣包的體積進(jìn)行擴(kuò)容；氣包體積越大，氣包內(nèi)的工作氣壓 就越穩(wěn)固；我們也可以先設(shè)計(jì)氣包的規(guī)格，然后用最小工作容量進(jìn) 行校正，設(shè)計(jì)容量要大于（最好遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于）最小工作容量，一般來 說，氣包工作容量為 最小容量的 23 倍為好；9.3 氣包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)參考鋼制壓力容器 /gb150-1998 進(jìn)行；9.4 噴吹管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)噴吹管的設(shè)計(jì)， 主要考慮噴吹管直徑、 噴嘴孔徑及噴嘴數(shù)量、噴吹短管的結(jié)構(gòu)形式及噴吹短管端面距離濾袋口的高度；9.4.1 噴吹管直徑按澳大利亞高原脈沖閥廠家的設(shè)計(jì)規(guī)范， 一般是， 噴

19、吹管直徑與脈沖閥口徑相對(duì)應(yīng)；比如，采納3 寸的脈沖閥，就噴吹管直徑也為 3 寸；國內(nèi)大多數(shù)廠家，例如，上海袋配、蘇州蘇苑、浙江奧斯托等，也都遵照噴吹管直徑與脈沖閥口徑相對(duì)應(yīng)的原就；噴吹管的板厚，一般是， 2.5 寸以上采納 4mm， 2.5 寸以下采納 3mm的焊接鋼管制作；從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，不舉薦使用無縫鋼管來制造噴吹管；9.4.2 噴嘴直徑及數(shù)量噴嘴直徑及噴嘴數(shù)量是整個(gè)噴吹管設(shè)計(jì)的核心； 在脈沖閥型號(hào)確定后的情形下，噴嘴數(shù)量不能無限制增多，它要受到噴吹氣量、噴吹壓力及噴吹濾袋長度等各類因素的綜合影響；目前，3 寸脈沖閥所帶領(lǐng)的噴嘴數(shù)量建議最多不要超過20 只（一般來說，16 只以下比較合適

20、） ；依據(jù)澳大利亞高原公司和國內(nèi)上海袋配等知名廠家的多年試驗(yàn)，在中壓噴吹的狀態(tài)下，噴吹管上全部噴嘴口徑的面積之和應(yīng)當(dāng)為噴吹管內(nèi)徑的60 80%，即：（6080%） a 噴吹管=na噴嘴；應(yīng)當(dāng)留意，靠近脈沖閥側(cè)的噴嘴比遠(yuǎn)離脈沖閥側(cè)的噴嘴口徑大 0.5 1mm（澳大利亞高原公司建議），這樣設(shè)計(jì)的目的，是要保證噴吹管上全部噴嘴噴射出的壓縮氣流均衡（壓縮氣量 和壓力的差別掌握在 10%以內(nèi)）；如采納低壓噴吹， 噴嘴口徑仍要進(jìn)一步加大 23mm；9.4.3 噴吹短管的設(shè)計(jì)噴吹短管的作用是導(dǎo)向和引流 （誘導(dǎo)噴嘴四周的數(shù)倍于噴吹氣流的上箱體內(nèi)凈氣流一同對(duì)濾袋進(jìn)行噴吹清灰）；依據(jù)澳大利亞高原掌握有限公司的多年噴吹試驗(yàn)，高速脈沖噴吹氣流通過噴嘴后，氣流沿噴吹軸線成 20°角度（ 0.3mpa 的工作壓力下）向軸線四周超音速膨脹（擴(kuò)散錐形角為40°）；仍有些時(shí)候，由于噴吹管上噴嘴的加工