布袋除尘器中箱体结构设计技术说明

布袋除尘器中箱体结构设计技术说明

中箱体作为布袋除尘器的核心承压部件，其结构设计需兼顾密封性、耐负压强度及工艺可行性。以下从结构组成、材料选型、力学分析及设计要点等方面进行系统性阐述：

一、结构组成与制造工艺

中箱体采用模块化设计，由若干块壁板通过连续焊接工艺拼装而成，形成封闭式承压腔体。壁板标准厚度选用5mm Q235B普通碳素结构钢，该材料兼具良好的焊接性能与屈服强度（≥235MPa），可满足-5000Pa至+3000Pa工况下的形变控制要求。焊接接头采用双面V型坡口对接焊，焊缝等级按GB/T 19418-2003标准执行Ⅱ级检验，确保焊缝系数φ≥0.85。

二、关键结构组件设计

1. 斜隔板组件

斜隔板采用6mm厚Q345B低合金高强度钢板，通过激光切割下料后折弯成型，与水平面呈60°夹角布置。该角度设计可有效降低粉尘沉积速率，同时通过结构力学优化实现应力分散。隔板与箱体壁板采用塞焊+角焊复合连接方式，焊缝长度不小于板宽的2/3，确保在1.2倍设计负压下最大挠度≤L/400（L为隔板跨度）。

尘气/净气室隔离结构

斜隔板与箱体顶板、侧板交界处设置10mm厚Q235B加强筋板，形成封闭式加强框架。筋板间距按300mm等距布置，通过有限元分析验证其应力集中系数≤1.5。隔板底部预留50mm间隙并加装耐磨陶瓷衬板，防止高速气流冲刷导致结构失效。

三、耐负压强度设计

1. 设计参数

中箱体设计负压按风机全压的1.1倍安全系数取值，典型工况下计算压力P=-5500Pa。结构强度校核采用第四强度理论（形状改变比能理论），许用应力=σs/n（安全系数n取1.65）。

2. 计算模型

建立包含壁板、隔板及加强筋的三维壳单元模型，边界条件设定为四周固支约束。载荷工况考虑：

- 均布负压载荷q=P×A（A为投影面积）

- 粉尘自重载荷（按积灰厚度200mm计算）

- 温度梯度载荷（ΔT=±40℃）

3. 校核结果

通过ANSYS Workbench有限元分析得出：

- 壁板最大米塞斯应力σ_max=142MPa＜=142.4MPa

- 斜隔板根部应力集中区σ_max=187MPa，通过局部加厚至8mm后降至136MPa

- 整体结构安全系数K=1.85＞1.5设计要求

四、结构优化措施

1.防变形设计

在箱体高度方向设置3道水平加强圈，采用100×8mm扁钢制作，与壁板形成闭合环向刚度，有效控制壁板在负压作用下的椭圆度变形。

2.热补偿设计

在进风口与出风口位置设置U型膨胀节，补偿温度变化引起的线性膨胀（ΔL=α×L×ΔT，α=12×10^-6/℃）。

密封性保障

所有法兰连接面采用10mm厚硅橡胶密封垫，螺栓间距按200mm梅花形布置，预紧力矩控制在120N·m±10%，确保漏风率≤2%。

五、制造与检验规范

1. 壁板下料公差控制在±1mm，对角线误差≤2mm

2. 焊接完成后进行100%煤油渗透试验，24小时无渗漏

3. 整体组装后进行0.8倍设计负压的保压试验，持续2小时压降≤1%

4. 表面处理采用环氧富锌底漆（80μm）+丙烯酸面漆（60μm）防腐涂层

本结构设计方案通过理论计算与工程验证相结合，在保证设备安全运行的前提下，实现了材料成本与制造工艺的优化平衡，可满足各类工业除尘场景的长期稳定运行要求。