布袋除塵器設(shè)計(jì)(精)

...wd......wd......wd...布袋除塵器構(gòu)造設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算2010年3月18日09:07查看:15次評(píng)論:0按本公司多年來的設(shè)計(jì)經(jīng)歷，靜載荷在除塵器根基上的分布，一般是，最外面一圈根基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(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)別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選擇等〕，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(dǎo)流管進(jìn)入各單元，大顆粒粉塵經(jīng)別離后直接落入灰斗、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)展，當(dāng)濾袋外表積塵到達(dá)一定量時(shí)，由清灰控制裝置(差壓或定時(shí)、手動(dòng)控制)按設(shè)定程序翻開電磁脈沖閥噴吹，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構(gòu)造組成如下：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)節(jié)閥，如果有的話〕、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，可供選擇〕、平臺(tái)扶梯、防雨棚、氣路配管及控制元件等組成其構(gòu)造簡圖如下：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〕、除塵器承受的設(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〕，要有一定程度的了解必要時(shí)，構(gòu)造設(shè)計(jì)人員可以查閱相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，以加深自己對(duì)這方面的理解如下的設(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．除塵器載荷確實(shí)定：1.1靜載確實(shí)定：G靜載=∑Gi〔i=1～5〕式中，G1本體鋼構(gòu)造局部的重量，G2濾袋總重，G3袋籠總重，G4濾袋外表積灰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(nèi)圈載荷內(nèi)圈載荷高于外圈載荷，但內(nèi)外圈載荷最大差異不得超過300KN這樣設(shè)計(jì)載荷的目的是保證本體構(gòu)造系統(tǒng)的地基穩(wěn)定性關(guān)于載荷局部的詳細(xì)分配及計(jì)算過程可以參考《建筑荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》手冊(cè)1.2動(dòng)載確實(shí)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〕來計(jì)算除塵器總動(dòng)載荷：F=KA0A1＋KA1A2，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100～120%左右具體分布時(shí)，可以是平臺(tái)扶梯構(gòu)造多的局部取偏大值，構(gòu)造少的局部取較小值構(gòu)造設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理安排，綜合考慮影響動(dòng)載荷分布的各種因素1.3風(fēng)載確實(shí)定根據(jù)GB50009-2001，查全國基本風(fēng)壓分布圖，可得相關(guān)值風(fēng)載的計(jì)算，也可以按經(jīng)歷公式：Kn=υ^2/1600〔單位KN/m2〕來計(jì)算，式中，υ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120～150%左右詳細(xì)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)備廠家在計(jì)算風(fēng)載時(shí)，特別考慮俯吹的影響，其實(shí)，那是不必要的1.4震載確實(shí)定在一些地震多發(fā)地區(qū)，必須考慮地震對(duì)構(gòu)造強(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)，必須明確地震的烈度根據(jù)《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50017-2003〕，地震載荷的計(jì)算可以分為水平方向的剪力計(jì)算和豎直方向的拉〔壓〕力計(jì)算公式如下：剪力標(biāo)準(zhǔn)值：FEK=α1Geq拉〔壓〕力標(biāo)準(zhǔn)值：FEK=α1Geq各承載點(diǎn)的震載計(jì)算過程可以按照上面的計(jì)算步驟來進(jìn)展1.5雪載確實(shí)定根據(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，構(gòu)造設(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)根據(jù)載荷的大小及相關(guān)特性確定土建局部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．底柱組件的構(gòu)造計(jì)算對(duì)底柱的計(jì)算，主要是考慮底柱的柔度和撓度2.1底柱的柔度計(jì)算因型鋼的規(guī)格未知，無法求出柔度〔長細(xì)比〕λ，無法判斷使用的公式先采用歐拉公式計(jì)算，求出型鋼的規(guī)格后，再檢查是否滿足歐拉公式使用條件〔具體過程可以參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷1-178頁〕慣性矩計(jì)算公式：Imin=Pc〔μL〕^2/〔Eπ^2〕〕式中，Pc底柱的臨界載荷，E彈性模量，Ss穩(wěn)定安全系數(shù)，μ長度系數(shù)，確定后應(yīng)檢查柔度λ是否符合要求，2.2底柱的撓度計(jì)算撓度因風(fēng)載而產(chǎn)生計(jì)算公式，f=PL^3/〔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)過計(jì)算后，撓度均難以到達(dá)設(shè)計(jì)要求需要增加斜撐將風(fēng)載的力，轉(zhuǎn)為由斜撐來承當(dāng)在受拉的情況下，斜撐只要保證其受力截面面積符合要求3．滑塊組件的構(gòu)造設(shè)計(jì)滑塊主要是消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)其上的所有與高溫?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)滑塊構(gòu)造時(shí)，應(yīng)考慮到滑塊的布置、滑塊的承載、滑動(dòng)能力及材料以及滑動(dòng)范圍3.1滑塊的承載滑塊承受除立柱外除塵器的所有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)能力及材料的選擇滑塊采用光滑不銹鋼板和滑板相結(jié)合的構(gòu)造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)不銹鋼板采用普通304材料制造，外表光潔度為6.3μm，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，否則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滑板材料確實(shí)定滑板一般采用聚四氟乙烯3.4滑塊的滑動(dòng)范圍滑塊的滑動(dòng)范圍與碳鋼的線膨脹系數(shù)αl有關(guān)〔見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-1-14〕本處設(shè)計(jì)計(jì)算從略滑板的設(shè)置一定要考慮到熱膨脹的位移量滑板的設(shè)計(jì)要有一定的裕量，應(yīng)保證在鋼板發(fā)生熱膨脹后，除塵器的全部載荷必須全部作用在滑板上4．頂柱組件的構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算過程同底柱類似，本處從略5．灰斗組件的構(gòu)造設(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，分兩排布置灰斗外外表均盤有蒸汽加熱管設(shè)計(jì)灰斗，除根據(jù)工藝要求確定灰斗的容積和下灰口尺寸外，還要對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)展計(jì)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)度計(jì)算的目的是保證其在規(guī)定的最大負(fù)壓〔或規(guī)定正壓〕下能滿足除塵器的正常運(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5mm5.1單獨(dú)灰斗最大側(cè)板的構(gòu)造設(shè)計(jì)及計(jì)算為安全起見，對(duì)單獨(dú)灰斗壁板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要是考慮其外外表均布的加強(qiáng)型鋼能承受的載荷，確定外外表加強(qiáng)型鋼的規(guī)格灰斗外外表的加強(qiáng)型鋼一般為角鋼計(jì)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5.2灰斗導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)導(dǎo)流板由假設(shè)干組耐磨角鋼板〔材料為Q345A〕組成，一般交織布置在灰斗進(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)流板一般按經(jīng)歷進(jìn)展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)節(jié)閥和矩形進(jìn)風(fēng)管組成對(duì)進(jìn)風(fēng)裝置入行設(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)節(jié)閥可以作為廠通件，其內(nèi)的閥板一般采用5mm厚度的16Mn鋼板制作此外，入風(fēng)裝置的合理布置也很重要：應(yīng)保證煙塵在經(jīng)過入風(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)速一般控制在4m/s以下進(jìn)風(fēng)裝置耐負(fù)壓強(qiáng)度一般按風(fēng)機(jī)的全壓來計(jì)算其計(jì)算過程同灰斗局部類似本處從略7．中箱體的構(gòu)造設(shè)計(jì)中箱體由假設(shè)干件壁板連接后連續(xù)焊接而成中箱體壁板一般采用厚度為5mm的普通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構(gòu)造設(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)的全壓來計(jì)算其計(jì)算過程同灰斗局部類似本處從略8．上箱體的構(gòu)造設(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)旁通的情況下，還要考慮到離線孔與內(nèi)旁通孔的位置關(guān)系當(dāng)然，對(duì)上箱體構(gòu)造強(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)有一定的斜度，以利于雨水的順利排放8.1花板孔布置花板孔在上箱體內(nèi)應(yīng)該均勻布置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及工廠制造經(jīng)歷，在濾袋長度不超過8m的情況下，孔與孔之間的間隙為濾袋直徑的1.5倍舉例來說，如果采用160×6000的濾袋，則孔與孔之間的距離為240mm8.2上箱體橫截面高度對(duì)上箱體橫截面高度進(jìn)展控制，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、無法正常工作的情況發(fā)生根據(jù)多年來的設(shè)計(jì)經(jīng)歷，通過上箱體橫截面的風(fēng)速不應(yīng)當(dāng)超過3m/s8.3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)速一般控制在6～12m/s左右理論上來說，經(jīng)過離線孔的風(fēng)速越低越好，這樣可以使除塵器構(gòu)造阻力降低到最低但在實(shí)際工程中，這卻是不必要的，因?yàn)轱L(fēng)速越低，勢必會(huì)使離線孔徑變大，同時(shí)導(dǎo)致整個(gè)上箱體構(gòu)造向外側(cè)延伸變大，浪費(fèi)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)過程同離線孔是一樣的需要注重的是：通過內(nèi)旁通孔徑的速度一般可以允許到達(dá)16m/s，但最大不允許超過18m/s這樣設(shè)計(jì)的目的是保證煙氣在走旁通時(shí)，除塵器入出風(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)出現(xiàn)即有離線又有旁通的構(gòu)造此時(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)旁通翻開時(shí)，大量煙氣通過旁通口直接入滲入滲出上箱體凈氣室匯風(fēng)煙道內(nèi)，此種情況下，需要將離線設(shè)置在煙氣流的背側(cè)同時(shí)，要求離線必須有可靠的密封措施，防止大量煙塵灰透過縫隙進(jìn)入上箱體倉室內(nèi)8.5花板框架強(qiáng)度計(jì)算花板框架上面覆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在這種情況下，要求花板框架必須有足夠的安全強(qiáng)度，防止濾袋過濾外表積灰和操作人員檢修維護(hù)時(shí)，對(duì)花板的平整度有不利的影響計(jì)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(qiáng)度計(jì)算也按此公式進(jìn)展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)時(shí)，應(yīng)該注意脈沖閥的選擇、噴吹氣包容量的大小及噴吹管詳細(xì)構(gòu)造的設(shè)計(jì)9.1脈沖閥的選取有的脈沖閥廠家還提供關(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)，要注意噴吹氣量是標(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)下的氣量比方，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氣包容量確實(shí)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工作壓力的70%在入行氣包容量的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按最小容量入行設(shè)計(jì)，確定氣包的最小體積，然后在此根基上，對(duì)氣包的體積進(jìn)展擴(kuò)容氣包體積越大，氣包內(nèi)的工作氣壓就越穩(wěn)定我們也可以先設(shè)計(jì)氣包的規(guī)格，然后用最小工作容量進(jìn)展校正，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2～3倍為好9.3氣包構(gòu)造強(qiáng)度的設(shè)計(jì)參考《鋼制壓力容器》/GB150-1998進(jìn)展9.4噴吹管構(gòu)造的設(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、噴吹短管的構(gòu)造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)標(biāo)準(zhǔn)，一般是，噴吹管直徑與脈沖閥口徑相對(duì)應(yīng)比方，采用3寸的脈沖閥，則噴吹管直徑也為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(jīng)濟(jì)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(gè)噴吹管設(shè)計(jì)的核心在脈沖閥型號(hào)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寸脈沖閥所帶著的噴嘴數(shù)量建議最多不要超過20只〔一般來說，16只以下對(duì)比適宜〕根據(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，噴吹管上所有噴嘴口徑的面積之和應(yīng)該為噴吹管內(nèi)徑的60～80%，即：〔60～80%〕A噴吹管=nA噴嘴應(yīng)當(dāng)注意，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，是要保證噴吹管上所有噴嘴噴射出的壓縮氣流均衡〔壓縮氣量和壓力的差異控制在10%以內(nèi)〕假設(shè)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(shè)計(jì)噴吹短管的作用是導(dǎo)向和引流〔誘導(dǎo)噴嘴周圍的數(shù)倍于噴吹氣流的上箱體內(nèi)凈氣流一同對(duì)濾袋進(jìn)展噴吹清灰〕根據(jù)澳大利亞高原控制的多年噴吹試驗(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〕向軸線周圍超音速膨