支承刚架设计及柱间支撑作用

1.柱网布置

柱网的间距尺寸取决于布袋的工艺布置，例如，脉冲袋式除尘器一般布袋的直径为φ110～160，布袋与布袋之间的距离为50～80mm，如布袋长度大于6m，布袋的间距宜大于60mm。布袋与周边结构（横梁或加劲杆）的间距应等于大于50mm。如距离过小，布袋外皮沾上灰后，整个箱体内透气性很差，影响过滤效率，并且安装时布袋如有较大偏差，则反吹风或脉冲时，布袋会互相碰撞、摩擦，降低布袋寿命。在脉冲式除尘器中，每根脉冲管喷吹的布袋最多为18根，即一排布置18个布袋。如布袋长度超过6m，则还应适当减少。

布袋布置好以后，柱纲的尺寸大体上就确定了。除尘设备是环保方面的辅助设备，一般其总图位置不能随心所欲，如所给总图位置呈条形，则除尘器设计为单排（即横向有两根柱主）；如所给位置为方形或长方形，则设计为双排（即横向四根立柱有两根滤袋室箱体及两个灰斗）。最终应根据所需的过滤面积来定。

柱子的截面型式常用是工字型（见图4-1），过去是用三块板焊接而成，又称焊接H型钢，现在可在市场上买到轧制H型钢。另外在设备较轻，柱纲尺寸小的除尘器也可以用冷弯方钢，或两个槽钢合焊来做立柱（见图4-2）。这种型式呈闭合状，各方面刚度都好，但其尺寸不宜过大，否则柱间支撑及大梁连接处容易引起局部失稳，因为柱子里面无法加横隔。

图4-1 H型钢

a）焊接H型钢 b）轧制H钢

图4-2 小型除尘器立柱型式

a）冷弯方钢 b）槽钢焊

2.柱间支撑的设置

除尘设备的结构基本上由上部滤袋室箱体及下部支承刚架组成。支承刚架又由立柱、横梁及柱间支撑构成，柱间支撑是保证刚架稳定的必不可少的部件，它承担着整个设备的水平荷载，使其能传递到柱脚及基础。水平荷载是指风荷载及地震产生的地震力，除尘设备中一般没有工艺设备产生的水平力。

柱间支撑的布置，在横向（设备短方向，有单跨或双跨之分）一般每排柱都设置纵向（设备长方向，一般有若干个箱体及灰斗）则视具体情况而定，可以空开一个柱间设置，使纵向人流物流能畅通，也可减少温度应力。

通常在除尘设备下部刚架柱高范围内会设置数层操作平台，如输灰刮板机平台、进风风量调节阀平台、灰斗人孔、料位计、震捣器或空气炮平台等。因此支撑将被平台横梁分割成几层，在没有平台梁处则设置柱间连系杆，以保证立柱在平面内外的稳定。

支撑设置的位置还必须考虑到支撑杆件要躲开设备，并保证平台通道畅通，更不能堵塞走梯的出入口。同时几层支撑与柱子的交汇点在纵横四个方向最好在一个平面上，这样柱子受力最好，但有时很难照顾到各个方面。

支撑的形式如图4-3所示，这几种形式以图4-3a为最好，其余几种都是因为要躲开设备或通道不得已而为之，其中图4-3c最弱。

图4-3 柱间支撑的形式

支撑杆的断面通常都是单根或双根角钢做成，受力较大的也可以用单或双槽钢、钢管、方形闭口冷弯型钢等，如图4-4所示。

图4-4 柱间支撑杆

a）单角钢 b）双角钢 c）、d）双槽钢 e）钢管 f）方形冷弯型钢

支撑与柱用连接节点板连接，开口杆件只须夹住节点板施焊，闭口杆件可在端部开槽口插入节点板施焊。然后将杆两端头用小钢板封死，使之单面腐蚀，延长使用寿命。

3.滤袋室箱体结构设计

布袋除尘设备中，滤袋室箱体（包括顶部净气室）是设备的主体。它是决定一台除尘设备能否有效地过滤烟尘的关键。首先箱体的外形尺寸在前面柱纲布置中已提到是由布袋的外径、数量、布袋间的间距，布袋与四周结构的净空等因素决定的，这是设计箱体的前提。当前有两种不同的布袋除尘方式，即反吹风式和脉冲式，它们对箱体内的构造各不相同，下面分别介绍。

脉冲袋式除尘器：脉冲式布袋除尘器的结构型式，可以采用梁柱式，也可以采用无柱无梁而用冷弯型钢作支撑的结构型式。

脉冲式的箱体顶部与反吹风式不同，顶盖上满铺检修门，门侧放置脉冲阀及分气包，如果是双跨双排箱体，则分气包在两跨中间，如果单排箱体则分气包在边上，检修人员只能在检修门盖上走动，否则要在箱体外再悬挑平台。由于箱体内布袋排列很紧凑，没有太多的空隙余地，而顶上的检修门要插入或拔出布袋，检修门的洞口必须与布袋对齐，所以门盖的尺寸要求制造时要精确，否则会盖不上。门的尺寸也不能过大（如第一节第三种型式检修门尺寸大致是1.7m×0.5m），重量要控制在40kg以下，两名检修工能抬起。一般设计时分割成小块，门上要设硅橡胶密封条及压紧螺栓（如1.7m×0.5m尺寸的门用8个螺栓）螺栓宜用不锈钢，以免日久生锈打不开。喷吹管由屋面从布袋一侧下来呈水平状，每个喷嘴对准一个布袋，喷吹管要考虑前后左右能微调，即在管端部的固定处采用可调螺栓，脉冲喷吹时水平管与垂直管会引起反座力，并有微量震动，因此管必须有支座夹住，夹具设计成可卸的，抽换布袋时必须将管卸开。

有的喷嘴两侧带有斜管，高压空气从喷嘴喷出可将周围空气一起带入袋内，增加清灰效果。

分气包是一个低压容器，其设计及制造按脉冲喷吹类袋式除尘器用分气箱标准进行。其容积要求由除尘设备设计者根据计算或经验确定。

吹喷管与分气包连接处及垂直管与水平管弯头处要设置两个活动接头，以便检修时装卸，管段、接头的设计要考虑到易拆卸又不漏气。

脉冲式除尘器与反吹风式相反，布袋里面是净化气体，箱体内是带尘气体。布袋的固定端也与反吹风式相反，固定在布袋上端的花板上，花板上开了许多固定布袋的孔，为保证花板的刚度和强度，在孔与孔之间的板下方设扁钢加劲（见图4-5）。制作时要仔细考虑焊接工艺，避免引起花板过大的焊接变形。

图4-5 某除尘设备的花板平面图

无梁无柱式的箱体壁板用薄钢板作围护，要求密封焊，壁板在箱体里侧用方形冷弯型钢支撑，箱体外侧以扁钢加劲。支撑杆与地面平行，可设若干道，扁钢与地面垂直，两者将壁板分割成小块，在验算板的强度挠度时以此为计算单元。

箱体内的撑杆外皮与布袋外皮之间必须留有50mm以上的间隙，以免磨损。撑杆的壁厚宜大于等于4mm。杆与杆焊牢，杆与箱体壁板可产用间断焊，焊后空120～150。壁板外的扁钢加劲也可以用间断焊，但加劲的两端必须有焊肉，不得跳开。如果箱体内压力过大（一般大于5000Pa），可将扁钢改成冷弯槽钢或方形加劲。

箱体的高度一般由布袋长度而定，布袋较长者可将箱体分成几段，段与段之间用法兰连接。法兰通常用角钢做成，用安装螺栓固定，然后密封焊。(www.xing528.com)

无梁无柱式的箱体结构，其优点是重量轻、耗钢量小，并且滤袋室可以在工厂分段制造好到现场安装。现场只施焊其连接法兰的焊缝，而不像梁柱式的壁板，要一块块地在现场焊到梁柱上去，可以提高现场施工的进度。

反吹风袋式除尘器：反吹风式的布袋，上端悬挂在结构梁上，过去用弹簧卡在梁上以便拉紧布袋使之垂直绷紧，后改用链条锁在梁上的一个卡具内，链条是一节节的，也可以用来调节拉紧，此弹簧简单实用。布袋的下端是用箍卡紧在灰斗顶花板上的短管上，带尘气体由进风管进入灰斗上部通过导流板进入布袋内，因此箱体内应是净化气体，大部分尘灰落入灰斗中，箱体顶部是用钢板封闭的，板上面放置三通换气阀和用支座托起的排风管及反吹风管在整个箱体两侧，靠底端及顶端各设一个检修门，门外设走道，它用来检查布袋使用情况及更换布袋所用。

反吹风式的构造一般在顶部设立一个桁架，上弦支承屋面钢板及屋面外的管道，下弦则架设次梁，吊挂一排排的布袋，如箱体横向跨度较小也可以用板梁，不设桁架，通常这种结构在箱体内四角设柱，柱的高度是布袋长加上净气室的高度，如布袋用6m长，则柱高约7.5～8m，沿柱子每隔1.5～2m设横梁若干道，梁上贴围护钢板封闭箱体，两侧开检修门供人进出，门尺寸为0.6mm×1.2mm，门上须要加密封条密封，门外在箱体上焊三角架牛腿做通道，宽度不小于1m，在通道两头设落袋管，一直通到地坪，是换布袋时用的，使淌灰的旧布袋顺管滑下，不致灰尘满天飞。

构造的箱体内不设撑杆，四周的梁和柱足以保证箱体的刚度，因此箱内全部空间可用来布置布袋。这种梁柱式的箱体，因四角有柱做骨架，又有多道横梁相围形成牢固的框架，整个箱体刚度较好，立柱做成工字形或方形均可，但截面不会像下部钢架立柱那么大，所以施焊时应注意其变形。横梁主要抗箱体的内压力，如采用工字形应水平放即腹板平行地面，绝缘垂直地面。如采用封闭方形或长方形也可，本形式的箱体壁板是贴在柱和横梁上的，要现场施焊，所以现场安装周期长，整个设备的耗钢量也比较大。每个箱体之间必然会有一些安装缝隙，为了达到各室独立密闭，这些小缝隙必须给以焊补。

反吹风式的布袋下面是固定在灰斗花板上焊好的短管上的，布袋上端吊挂在梁上，为了达到布袋中心垂直，安装时在吊挂梁顶面用激光仪对准短管中心，以此来定吊挂点（一个有缺口的角钢）的位置，然后焊牢。

4.灰斗设计

灰斗上口尺寸的大小取决于滤袋室的大小。一台布袋除尘设备的除尘能力是以其过滤总面积（即布袋总面积）来衡量的。同样的过滤面积可以设计成小滤袋室小灰斗，而室数多；也可设计成大室大灰斗，而室数少；采取哪种方案本章中不予讨论。灰斗尺寸较大时，斗内应设导流板，即使进入灰斗上部的带尘气体通过导流板较均匀地进入滤袋式箱体（脉工）或布袋（反吹风式）中，导流板的结构要简单。斗内焊接量要减少。灰斗结构示意图如图4-6所示。

图4-6 灰斗构造示意图（左右两种不同）

灰斗上一般有许多配件，有振动器、料位器、检修人孔或空气炮，一般都在灰斗的下方。灰斗下口连接卸灰阀。灰斗的斜壁与地面的夹角要大于斗内散状体的自然休止角。灰斗与下部钢架的立柱，可以有各种连接方法，有的立柱顶四周设大梁，灰斗上口的壁板直接焊接在大梁上，有的灰斗上口四角设支座，直接座在柱头上。这种灰斗上口四周壁板要加强也做成梁式，上承滤袋箱体重，下承灰斗中的灰重，这种结构型式一般用在上部箱体较轻的除尘设备中，在支座与头柱头顶板的连接螺栓孔可以处理成椭圆孔，设备温度异常高时，可以有微量的移动，以消除温度的应力。

灰斗设计成正方形或近似正方形为宜，一般上口尺寸为3m左右时，壁板厚采用4～5mm。如上口尺寸为5m左右时，壁板厚采用6～8mm。考虑到磨损及腐蚀，太薄会影响使用寿命。灰斗外壁有环向加劲，用槽钢或角钢制作。环向加劲之间还有竖向加劲，用角钢或扁钢制作，斗壁薄则加劲密，斗壁厚加劲可以稀一些。须根据灰斗的大小及灰的比重计算确定。灰斗上口尺寸大于5m，高度也大于5m的灰斗有时在斗内增设几层支撑，支撑用圆钢管制作。一般灰斗壁板上口的直段较小，下面的斜壁段很长，而且是悬空的，要考虑其刚度，过长时可将灰斗分节，以利制造、运输、安装，节与节之间用法兰连接，法兰可用角钢制作。

5.梯子、平台、栏杆的设计

梯子、平台、栏杆的设置应根据工艺操作的需要，设备维修的方便，人、物流的畅通来考虑。如果说设备服务于生产而梯子、平台是服务于人的，应考虑以人为本的设计原则，在现代化企业中是不可忽视的。

（1）平台 除尘设备一般有几层平台，用链式刮板机作输灰设备的要设操作维修平台，一般在刮板机两侧各设宽800～1000mm的平台。此平台也可检修卸灰阀用，在灰斗下口向上1m左右设平台是维修、操作灰斗料位器、振动器、空气炮以及进入灰斗人孔用，再向上有控制进入灰斗的风管风量的调节阀要设操作平台。此外在滤袋式箱体两侧有检修门的，一般在箱体上下端各设一道通长平台，其宽度不小于1m。

脉冲式的箱体顶有时也要在设备两端设平台，不然满铺的检修门和长条的分气包使维修人员无法跨越。一般平台设计负荷为200～300kg/m²。当平台梁跨度小于5m则10号槽钢即可。平台铺板可采用钢板网（见图4-7）或钢格板（见图4-8）。如采用8mm×40mm×100mm的钢板网（8mm是网筋的高度），则网的跨度（也就是平台梁的间距）最好不大于500mm。这样人踩上去不致下挠太大，否则网下还要加劲。如采用钢格板则其规格甚多，可不受跨度的限制。这两种铺板都不易积灰，而且目前价格已较接近。过去搁栅板要贵很多，但网板订货是像钢板一样成张供应。现场可任意切割铺在梁上两侧点焊即可，此较简单。搁栅板要绘分隔板型图，不能任意切割，遇到穿管开孔还要另行焊补，比较麻烦。

图4-7 钢板网

图4-8 钢格板

平台的宽度范围内不允许有任何阻碍物，如支撑杆及其连接板，两层平台之间的净高必须保证2.1m，使戴着安全帽的员工行走有安全感。

（2）栏杆 凡有平台的四周必须设置栏杆，全面封死，不得有缺口。栏杆高度在设备箱体标高以下为1.1m，在以上为1.2m。

扶手采用焊接钢管DN32（φ42.5×3.25）。立柱采用角钢50×6，间距不大于1m。横杆采用圆钢φ16，间距不大于380mm，栏板采用扁钢100×4，离铺板上表面20mm。

扶手在转弯处必须圆弧过渡，不得有尖角。

栏杆与平台梁的连接有3种方式，如图4-9所示。

图4-9 栏杆与平台槽钢梁连接的3种方式

（3）梯子 大中型袋式除尘器的高度大约在12～25m之间，至少有一道梯子直通设备顶部，通常设置在设备一端的外侧，梯子使用频繁，所以都设计成斜梯与水平成45°，宽为700～800mm，它从地面起步，位置要紧靠设备，要求通到各层平台，然后沿箱体而上直达顶部。斜的支承三角架只能焊在立柱上，或滤袋室箱体上（注意要焊在箱体的加劲肋上不要焊在围护板上），一道梯子要满足各方面条件尚需动些脑筋。

斜梯的主梁采用18号槽钢，因为往往为了凑到柱上的支承三角架，梯子要做沿长平台（见图4-10）。主梁如用扁钢则刚度不够，而且45°斜梯主梁18号槽钢的水平宽度为254mm，正好是踏步的宽度250mm，踏步之间的高度在200mm左右。由于各平台的高度不同，梯高不同，踏步高度往往不是正数。

不经常上去的操作平台，如果位置不够可做成大于45°的斜度，但不超过60°，宽度也可减小至600mm。

斜梯高度如超过5m，则必须设过渡平台。

图4-10 斜梯设计示例

1—踏板 2—梯梁 3—扶手 4—立柱 5—横杆

H—梯高 H₁—扶手高 R—踏步高 t—踏步宽