摘要：CDY2型脉冲袋式除尘器是废钢厂中包切割加工作业的主要环保设备，但由于除尘器的设计缺陷等原因，使得分气箱经常爆裂，一直影响我厂的安全环保生产，因此对除尘器分气箱开裂等主要问题产生的原因进行分析，对分气箱进行了改造，提出了全新的故障分析及其处理措施。

关键词：除尘器 分气箱  改造

1. 引言 

      废钢厂使用的除尘器为CDY2型低压脉冲袋式除尘器，是用于处理加工作业烟尘尾气的专用环保设备，可将加工中包、方坯等产生的各类粉尘及烟气进行回收及尾气净化处理，排放浓度达到国家标准排放要求以下。但是在使用过程中，除尘器分气箱频繁发生箱体爆裂等故障问题，造成设备无法正常使用,严重制约了除尘设备正常的生产使用，造成十分严重的安全隐患，必须对除尘器分气箱重新进行设计改造。经过分析，主要原因有设计缺陷及施工方面的原因，因此对分气箱进行了合理化改造，改造后的分气箱具备受力均匀、材料及焊接性能将大幅提升等优点。 

2. 除尘器的工作原理及基本概况

  我厂现使用的除尘器为移动式除尘器，具有灵活方便，就地集尘，就地处理等优点，能有效地保证空气的洁净度。其基本结构由切割烟罩、预除尘装置、滤袋组件、导流装置、脉冲喷吹系统、出灰系统、控制系统、箱体等组成，各部件安装在箱体的立式框架内。（见图1）    

1—除尘罩 2—预除尘 3—分气箱 4—烟囱 5—灰斗 6—风机

图1 

       除尘器的基本工作原理及流程为含尘气体通过除尘罩及除尘管道进入预除尘装置，大颗粒物质及较重物体由于重力作用将落入预除尘装置中，其余小颗粒微尘将通过进风口进入除尘装置中，在导流装置的作用下,较大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流均匀进入各仓室过滤区, 通过滤袋进行过滤，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。当滤袋表面积尘达到一定厚度时,由清灰控制装置按设定程序关闭提升阀,控制当前单元离线,并打开电磁脉冲阀，此时分气箱中的压缩空气瞬间进入到喷吹管中完成喷吹，抖落滤袋上的粉尘，落入灰斗中的粉尘经由卸灰阀排出。 

  但是，使用一年多来，除尘器却出现了一些故障，由表1可知问题主要集中但是，使用一年多来，除尘器却出现了一些故障，由表1可知问题主要集中在分气箱、伸缩软管、卸灰阀等部件上。由于分气箱的频繁爆裂，严重制约了除尘器的生产使用率，问题比较突出。因此，本论文只针对分气箱的开裂进行分析及设计改造。

表1（08年7月-09年6月）

名称	除尘器顶盖	除尘器软管	分气箱	电磁阀	车轮
故障次数	18次	26次	43次	17次	9次

 

 

3. 除尘器分气箱故障原因分析 

3.1 设计缺陷 

3.1.1分气箱的箱体设计缺陷

  我厂现使用的CDY2型脉冲袋式除尘器分气箱为长方体状，设计中未对箱体受力情况进行全面分析，由于分气箱为气体压力容器，而方形分气箱则存在应力集中区，在受到内应力、弯曲变形、动载荷等的影响下，箱体不能承载内部应力而开焊。加之焊接时没有按标准焊接要求进行焊接（其采用未熔透的搭接焊接），因此压缩空气对箱体内壁施加的内应力分布不均，钢板易出现鼓包等形变，使焊缝受到裂纹失稳扩展的影响，最终导致箱体爆裂。

3.1.2分气箱端头联接设计缺陷 

  我厂现分气箱端头联接方式为刚性法兰盘联接，由于施工精度不足，使得分气箱体受到较大的拉应力；在分气箱工作振动影响下，由于法兰盘使用螺栓刚性联接，分气箱之间会产生相互影响，产生不同方向的几个内应力，这些内应力最终也将施加于分气箱箱体上。

3.1.3分气箱下部喷吹管联接设计缺陷 

  分气箱下部喷吹管联接也为法兰盘刚性联接方式，由于设计材料、施工质量及场地等的限制，分气箱焊接平面及除尘器顶盖不平整。因此，在安装时，就使得分气箱受到不均匀的拉应力，在受到分气箱振动影响时，法兰盘的螺栓刚性联接将会产生不同方向的几个内应力，最终施加于分气箱箱体上。

3.2施工缺陷 

  由于除尘设备在现场焊接制作，受作业条件的影响，分气箱底座法兰盘焊接的高低不平，使得分气箱安装精度不足；加之分气箱焊接方式采用搭接焊接，出现未熔透搭接焊接，因此存在严重的应力集中问题，最终也影响了分气箱的安全使用。

3.3维修缺陷 

  由于分气箱的频繁爆裂，维修时只能采用补焊措施，由于在二次焊接时焊接材料将发生变化，同时该焊接属于表面焊接，材料强度不能达到原有的强度要求，因此补焊措施不能从根本上解决该问题。

 

  综合以上几点缺陷，使得现有分气箱频繁爆裂，已经严重影响了除尘设备的正常使用，已不能满足使用要求，有必要对分气箱进行改造设计。

4分气箱的改造方案 

4.1将方形分气箱改造为圆筒形分气箱（如图4） 

圆筒形分气箱较方形分气箱具有平衡分散受力、焊接强度更高、受外力影响小等特点。

图4 

4.1.1圆筒形分气箱箱体应力状态分析

      由材料力学强度理论分析可知圆筒形分气箱内部为二向应力状态，材质选为Q235。（如图4）由于分气箱壁厚δ=10mm,远小于它的直径D=320mmδ  

           

      在F力作用下，圆筒横截面上应力σ＇的计算，属于轴向拉伸问题。因为薄壁圆筒的横截面积是A=πDδ ，固有  

                             1  

      用相距为l的两个横截面和包含直径的纵向平面，从圆筒中截取一部分，如图4，若在筒壁的纵向截面上的应力为σ＇＇，则内力为 

            

       在这一部分圆筒内壁的微分面积 上，压力为  。它在y方向的投影为   。通过积分求出上述投影的总和为 

            

       积分结果表明，截出部分在纵向平面上的投影面积lD于p的乘积就等于内压力的合力。由平衡方程Σfy=0，得 

            

                      2 

由公式（1）和（2）看出，纵向截面上的应力σ＇＇是横截面上应力σ＇的两倍。 

因此，由（1）和（2）式得 

             

           

4.1.2圆筒形分气箱箱体的强度校核 

由强度校核公式得（φ=0.7  为焊接接头系数） 

      

       

由上述校核结果可得圆筒形分气箱力学性能满足要求。 

4.1.3圆筒形分气箱箱体焊接强度校核 

      对接接头的焊缝形状产生了结构不连续性，因而引起不同的应力分布，在焊缝与母材的过渡处引起应力集中，最大应力集中部位在焊趾。熔透的焊接接头有较小的应力集中系数。 

根据对接接头的静载荷强度计算 

      对接接头的焊缝形状产生了结构不连续性，因而引起不同的应力分布，在焊缝与母材的过渡处引起应力集中，最大应力集中部位在焊趾。该焊接为单面对接焊接，则由单面对接焊焊缝的强度公式得。 

 

 

 

其中：   

因此由于 ，所以焊接强度满足要求。 

4.2将法兰盘联接改造为独立分气箱 

由于方形分气箱各箱体间的联接方式为刚性法兰盘联接，会产生内应力，因此将改造为独立式分气箱联接方式。下面将对独立式分气箱气体流动量进行分析计算。 

4.3将分气箱下部刚性法兰盘联接改造为不锈钢软管联接 

法兰连接装置由螺栓与喷吹管法兰盘连接。由于将刚性法兰盘联接改造为不锈钢软管联接，即将刚性联接方式改造为柔性联接方式，这样将极大的减小了振动产生的内应力，保证了分气箱原有的强度。 

5结论 

通过对除尘分气箱的设计改造，可以解决分气箱焊缝爆裂，减少喷吹时的振动关联影响，使得分气箱受力更均匀、强度更高、焊接方法及联接方式更合理，从而保证除尘设备安全高效地运行。 

在这次对分气箱的改造过程中，还发现除尘伸缩软管的连接方式不完善以及滤袋掉落和卸灰口的设计不合理等问题，需要进一步对除尘设备的其他设计制造缺陷进行研究与探索，以保证除尘设备的正常运行。 

参考文献 

⑴  成大先 《机械设计师手册》 化学工业出版社 

⑵  刘鸿文 《材料力学》 高等教育出版社 

⑶  徐忠   《670t/h燃煤锅炉布袋除尘器工程应用分析》 国电环保研究所 

⑷  龚立贤，黎政 《天津开发区5号热源厂75t/h炉采用布袋除尘器技术分析》 华北电力设计院