关于电除尘器改电袋除尘器的壳体失稳分析和加强措施

郭浩志

摘 要：文章通过河北某电厂电除尘器改造为电袋复合除尘器后壳体稳定性发生失稳情况的原因进行分析，总结预防措施和处理办法。

关键词：电除尘改造；壳体失稳；加强措施

中图分类号：TK227.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0009-02

我国火电厂的燃煤锅炉使用较多的是电除尘器，但随着国家烟气排放标准的提高，老旧的电除尘器已经无法满足国家烟气排放的新标准，对电除尘器进行超低排放的改造势在必行，其中对电除尘改造为电袋复合除尘器也是一种现在被市场接受的选择，但改造的技术协议阶段，设计阶段容易把注意力都放在排放要求上，会忽视其他的技术要求。因由电除尘器改成电袋除尘器负压是有比较大的增加，在技术协议阶段和设计阶段对结构的受力必须要进行核算或者加固，以保证运行的结构安全。

1 壳体失稳实例

北方某电厂2×320 MW机组项目为保证烟尘浓度排放达标，对运行年限近20年的电除尘器改造为电袋复合除尘器半年后进行停炉检修，在检修期间发现除尘器壳体的4通道12面共24根中部承压件多数发生严重变形，甚至个别承压件在拆除过程中发现已经对中折断，变形中部承压件将袋笼和阴阳极板挤压变形，如图所示。而阴阳极板被挤压变形接触在一起发生电场短路。壳体内部走道也受力变形，壳体墙板和双室中间的宽立柱向内凹陷变形。由于中部承压件都发生严重变形甚至折断，整个除尘器的壳体已经无横向受力能力，并且壳体墙板也有部分面积发生凹陷变形。如果在此情况下继续运行，在引风机出现极端高负压，或者灰斗排灰不畅堵灰严重的情况下，后果将不可挽救。

2 壳体失稳计算分析

上述的壳体失稳实例中壳体墙板只有小面积的发生凹陷变形，出现明显严重变形的是中部承压件，所以以下对壳体的承压件进行受力分析。

2.1 电袋除尘器运行压力

电袋除尘器正常运行压力在负压700～1 200 Pa之间，但在出现以下情况：SCR脱销的氨逃逸生成NH4HSO4等粘性物质导致滤袋糊袋，喷吹管未对中或者喷吹压力不够造成滤袋的附灰过厚，滤袋对煤粉的选型错误导致滤袋纤维堵灰，过滤面积设计过小导致过滤风速过大，这些都会造成除尘器运行高阻现象，并且从运行高阻的情况最高负压有出现4 000 Pa的负压，而引风机由于操作失误或者设备故障出现甩负荷的情况下，更会出现6 000 Pa左右的负压。这就要求电袋除尘器的设计压力要达到6 000 Pa才能保证运行结构安全。

因为对改造的除尘器在停炉前厂家无法进除尘器内部实际测量，需要找出原图纸资料先进行强度核算。如果强度核算不能满足强度要求就必须对原承压件进行加强设计。另一方面在停炉后首先要对承压件要进行实际测量和核算，对承压件的磨损情况也要查看，确认强度消减情况，将强度消减量考虑进强度计算中。

2.2 对失稳实例电除尘器中部承压结构进行受力分析

实例电除尘器的壳体中部承压件的布置和结构图，如图2所示。

中部承压件的材料为φ168x6的无缝钢管，横向管撑的间隔为5 830 mm，长度为10 075 mm。另通过查看机组历史运行日志引风机入口烟气压力最高达到-6 048 Pa，如图3所示。

根据以上计算条件进行计算：管撑截面积截面积A=30.54 cm2， 承受负荷面积为A=5.8X5=29 m2 ，并取最大负荷为6 000 Pa，管撑长细比为185，稳定系数为0.21。计压轴为F=6*29*1.4=244 kN，则最大稳定应力为：σ=244 000/3 054/0.21=380 N/mm2大于材料的屈服应力[σ]=235 N/mm2，由此计算得知在负荷为6 000 Pa时，管撑受力无法满足实际运行。

2.3 对承压件已经产生严重变形的现场处理方案

因中部的承压件都发生变形，已经不具受力条件，需要先把变形的承压件都先拆除，再新装承压件，每面新增3层承压件，新增的承压件的布置位置要注意和滤袋袋笼的干涉。新装承压件的位置和尺寸如图4所示。

加固后计算：

中部承压件管撑按φ219x6，截面积A=40.15 cm2，计算长度为10 075 mm，承受最大负载为8 000 Pa，承受负荷面积为A=5.8X3.45=20 m2 ，通过计算表明，负压轴为F=8*20*1.4=224 kN，管撑长细比为141，稳定系数为0.34，则最大稳定应力为：

σ=224 000/4 015/0.34=164 N/mm2<[σ]=215 N/mm2

由上计算得知，此加固方案在负压8 000 Pa时，承压件应力不会到屈服应力，结构稳定。

中部承压件按负压8 000 Pa进行加固设计也必须要对中部承压件的受力面的宽立柱进行加固设计。宽立柱的加固方案为宽立柱的两侧采用25#槽钢通长加固。

2.4 现场的加固施工方案

此次加固施工主要内容是要拆装中部承压件和宽立柱的槽钢加固，如果要拆除顶部的净气室拆除滤袋袋笼代价太大，只能在壳体内部施工，并且在焊接和动火作业时要有安全距离，保护滤袋不被着火。

2.5 运行情况

该项目加固完成后的19个月时间正常稳定运行，期间进行了两次设备检修，经进设备内部检修未发现变形失稳情况，内部受力部件都完整完好，证明加固措施可行。

3 结 语

电除尘器改造为电袋除尘器是保证国家超低排放比较简单有效稳定的一种选择，但是由于后级除尘方式改造为布袋过滤，运行压力会在异常工况下出现超高负压的情况，所以在改造项目设计负压在6 000 Pa以上，具体设计负压还是要根据机组实际运行的稳定性来确定。对壳体的受力部件必须检查和核算，需要补强和强度实在无法更换的要落实保证设计强度能达到。在设备运行过程中必须监控设备结构稳定情况，比如设备出现阴阳极短路，灰斗壁板和壳体墙板出现严重变形，要进行结构安全判断，为避免设备运行重大事故，在设备出现严重结构安全问题时应及时作出停机处理。

参考文献：

[1] 张秀琨，郑刚.电袋复合除尘器研究与应用[J].能源技术与管理，2007，（3）.

[2] 杨小海.电改电袋复合除尘器的设计与模拟[D].北京：华北电力大学，2012，（12）.