布袋除塵器設計(精)

布袋除塵器結構設計及強度計算2010年3月18日09:07查看:15次評論:0按本公司多年來的設計經驗，靜載荷在除塵器基礎上的分布，一般是，最外面一圈基礎柱樁的載荷為總靜載分布在所有柱樁上的平均值Gp的110%2009年09月18日前言低壓脈沖布袋除塵器廣泛應用于電廠脫硫除塵及一般鋼廠除塵中（應用于鋼廠及電廠的主要區(qū)別是除塵器外表是否需要保溫、煙氣對鋼板的腐蝕程度及濾料的選擇等），脫硫后的煙塵經過該除塵器后，其排放到大氣中的濃度基本控制在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：含塵氣體由導流管進入各單元，大顆粒粉塵經分離后直接落入灰斗、其余粉塵隨氣流入入中箱體過濾區(qū)，過濾后的潔凈氣體透過濾袋經上箱體、排風管排出隨著過濾工況的進行，當濾袋表面積塵達到一定量時，由清灰控制裝置(差壓或定時、手動控制)按設定程序打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵落滲透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構組成如下：底柱組件、滑塊組件、頂柱組件、灰斗組件（含三通及風量調節(jié)閥，如果有的話）、進風裝置、中箱體、上箱體、噴吹系統(tǒng)、離線裝置、內旁路裝置（外旁路，可供選擇）、平臺扶梯、防雨棚、氣路配管及控制元件等組成其結構簡圖如下：除塵器的設計過程中，應當對除塵器的載荷（包括靜載、動載、風載、雪載及地震載荷等，單位KN）、除塵器承受的設計負壓（單位Pa）、板件材料的屈服極限及抗拉伸極限等（單位MPa），要有一定程度的了解必要時，結構設計人員可以查閱相關的機械設計手冊，以加深自己對這方面的理解如下的設計過程僅供除塵設備制造廠家及相關設計單位參考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本體鋼結構部分的重量，G2濾袋總重，G3袋籠總重，G4濾袋表面積灰5mm的重量，G5灰斗允許積灰重量次外圈一圈柱樁的載荷為Gp的120～200%，以此類推，直到最內圈載荷內圈載荷高于外圈載荷，但內外圈載荷最大差別不得超過300KN這樣設計載荷的目的是保證本體結構系統(tǒng)的地基穩(wěn)定性關于載荷部分的詳細分配及計算過程可以參考《建筑荷載設計規(guī)范》手冊1.2動載的確定按樓面及屋面活荷載取標準值2.5KN/m2（檢修平臺按4KN/m2）來計算除塵器總動載荷：F=KA0A1＋KA1A2，KA1檢修平臺活荷載取標準值，A1除塵器平面投影面積，A2平臺扶梯平面投影面積設計時，單個承載點荷載值是平均值的100～120%左右具體分布時，可以是平臺扶梯結構多的部分取偏大值，結構少的部分取較小值結構設計人員應合理安排，綜合考慮影響動載荷分布的各種因素1.3風載的確定根據GB50009-2001，查全國基本風壓分布圖，可得相關值風載的計算，也可以按經驗公式：Kn=υ^2/1600（單位KN/m2）來計算，式中，υ為風速，單位m/s設計時，單個承載點荷載值是平均值的120～150%左右詳細分布時，最外一圈的載荷點為平均載荷值的120%，內圈載荷點為平均載荷值的150%附：風載的設計，主要是考慮橫向風的影響一般地說，除塵設備都安裝在平地上，不必考慮風從高空俯吹的影響有些除塵設備廠家在計算風載時，特別考慮俯吹的影響，其實，那是不必要的1.4震載的確定在一些地震多發(fā)地區(qū)，必須考慮地震對結構強度的影響設計單位在與用戶簽定除塵設備技術協(xié)議時，必須明確地震的烈度根據《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003），地震載荷的計算可以分為水平方向的剪力計算和豎直方向的拉（壓）力計算公式如下：剪力標準值：FEK=α1Geq拉（壓）力標準值：FEK=α1Geq各承載點的震載計算過程可以按照上面的計算步驟來進行1.5雪載的確定根據GB50009-2001，查全國基本雪壓分布圖，得雪壓相關值基于安全考慮，實際設計時，單個承載點的設計值建議是平均承載值的120～200%除塵器載荷確定完畢后，結構設計人員就可以將載荷圖提交給土建專業(yè)，由土建專業(yè)根據載荷的大小及相關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無法正常工作的情況發(fā)生根據多年來的設計經驗，通過上箱體橫截面的風速不應當超過3m/s8.3離線孔大小及方位經過上箱體每個倉室離線孔的風速一般控制在6～12m/s左右理論上來說，經過離線孔的風速越低越好，這樣可以使除塵器結構阻力降低到最低但在實際工程中，這卻是不必要的，因為風速越低，勢必會使離線孔徑變大，同時導致整個上箱體結構向外側延伸變大，浪費材料，很不經濟8.4離線孔與內旁通孔的方位布置內旁通孔徑的設計過程同離線孔是相同的需要注重的是：通過內旁通孔徑的速度一般可以允許達到16m/s，但最大不允許超過18m/s這樣設計的目的是保證煙氣在走旁通時，除塵器入出風口差壓不超過1500Pa（阻力與風速的平方成正比）在某些除塵器上箱體個別倉室內，會出現(xiàn)即有離線又有旁通的結構此時，就需要考慮一下離線與旁通的合理布置了一般來說，當旁通打開時，大量煙氣通過旁通口直接入滲入滲出上箱體凈氣室匯風煙道內，此種情況下，需要將離線設置在煙氣流的背側同時，要求離線必須有可靠的密封措施，防止大量煙塵灰透過縫隙進入上箱體倉室內8.5花板框架強度計算花板框架上面覆蓋有花板濾袋及袋籠安裝時，對花板平整度有極其嚴格的要求，其平面度允差一般為1：1000在這種情況下，要求花板框架必須有足夠的安全強度，防止濾袋過濾表面積灰和操作人員檢修維護時，對花板的平整度有不利的影響計算公式，Imin=qL^4/（384fE）式中，q單根型鋼承受的載荷，L型鋼長度，f型鋼允許的變形撓度，E彈性模量壁板強度計算也按此公式進行9．噴吹系統(tǒng)的設計噴吹系統(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，它的設計好壞可以決定除塵器能否正常使用設計噴吹系統(tǒng)時，應該注意脈沖閥的選擇、噴吹氣包容量的大小及噴吹管詳細結構的設計9.1脈沖閥的選取有的脈沖閥廠家還提供關于噴吹氣量、工作壓力與噴吹脈寬的曲線圖在看這類曲線圖時，要注意噴吹氣量是標準狀態(tài)下的氣量，不是工作壓力下的氣量我們可以將標準狀態(tài)下的氣量轉換成工作狀態(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為標準大氣壓，0.5MPa為工作氣壓）9.2氣包容量的確定氣包的工作最小容量為單個脈沖閥噴吹一次后，氣包內的工作壓力下降到原工作壓力的70%在入行氣包容量的設計時，應按最小容量入行設計，確定氣包的最小體積，然后在此基礎上，對氣包的體積進行擴容氣包體積越大，氣包內的工作氣壓就越穩(wěn)定我們也可以先設計氣包的規(guī)格，然后用最小工作容量進行校正，設計容量要大于（最好遠遠大于）最小工作容量，一般來說，氣包工作容量為最小容量的2～3倍為好9.3氣包結構強度的設計參考《鋼制壓力容器》/GB150-1998進行9.4噴吹管結構的設計噴吹管的設計，主要考慮噴吹管直徑、噴嘴孔徑及噴嘴數(shù)量、噴吹短管的結構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計規(guī)范，一般是，噴吹管直徑與脈沖閥口徑相對應比如，采用3寸的脈沖閥，則噴吹管直徑也為3寸國內大多數(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應的原則噴吹管的板厚，一般是，2.5寸以上采用4mm，2.5寸以下采用3mm的焊接鋼管制作從經濟的角度考慮，不推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)量是整個噴吹管設計的核心在脈沖閥型號確定后的情況下，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）根據澳大利亞高原公司和國內上海袋配等知名廠家的多年試驗，在中壓噴吹的狀態(tài)下，噴吹管上所有噴嘴口徑的面積之和應該為噴吹管內徑的60～80%，即：（60～80%）A噴吹管=nA噴嘴應當注意，靠近脈沖閥側的噴嘴比遠離脈沖閥側的噴嘴口徑大0.5～1mm（澳大利亞高原公司建議），這樣設計的目的，是要保證噴吹管上所有噴嘴噴射出的壓縮氣流均衡（壓縮氣量和壓力的差別控制在10%以內）若采用低壓噴吹，噴嘴口徑還要入一步加大2～3mm9.4.3噴吹短管的設計噴吹短管的作用是導向和引流（誘導噴嘴周圍的數(shù)倍于噴吹氣流的上箱體內凈氣流一同對濾袋進行噴吹清灰）根據澳大利亞高原控制有限公司的多年噴吹試驗，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）向軸線周圍超音速膨脹（擴散錐形角為40°）還有些時候，由于噴吹管上噴嘴的加工制造有缺陷，造成噴嘴略微歪向一邊這樣，當噴吹氣流通過噴嘴后，將不會垂直于噴吹管，產生吹偏現(xiàn)象為了解決這個問題，便引入了噴吹短管的概念（有些除塵設備制造廠家稱其為導流管）澳大利亞高原公司提供的噴吹短管的規(guī)格：在使用3寸脈沖閥時，建議采用φ36×3的圓管，長度L=50mm在遠離噴吹管一段距離20mm處，鉆一φ20通孔（初次誘導氣流與輔助糾偏）噴吹短管與噴吹管間點焊固定即可需要特別注意的是，噴吹短管與噴嘴的同軸度至少應控制在φ2內9.4.4噴吹短管端面距離濾袋口（花板）高度的確定噴吹短管端面距離濾袋口（花板）的高度受氣流沿噴吹軸線成20°角度和二次誘導風量的影響理論上來說，二次誘導氣量越多越好，也就是加大噴吹短管距離濾袋口的高度但高度不能無限制抬高，氣流沿噴吹軸線成20°角度擴散的現(xiàn)象注定其只能是一個確定的值該值恰好能保證擴散的原始氣流連同誘導的氣流同時超音速進入濾袋口進入濾袋的氣流瞬間吹到濾袋底部，在濾袋底部形成一定的壓力然后，氣流反