电捕焦油器的核心功能是利用高压静电场捕集气体中的焦油雾滴。其高效稳定运行的关键在于支撑整个电场系统、保障高压安全导入以及确保气流均匀分布的三大基础结构：壳体、绝缘装置和气体分布板。它们共同构成了设备的“骨架”。

一、 壳体设计：保护与容纳的坚固屏障

基本结构与功能：

壳体是整个设备的外层保护结构，通常设计成立式圆筒形（常见）或箱形。

主要功能是：

容纳：内部安装沉淀极（管/板）、电晕极（极线/极丝）、绝缘装置、气体分布板等核心部件。

承压：承受内部气体（通常为常压或微负压）和外部环境压力，需符合压力容器设计规范。

密封：确保设备内部气体（尤其是含焦油、可燃或有毒气体）不泄露到环境中，外部空气（特别是湿气）不侵入内部破坏绝缘。

支撑：为内部的极板/极管系统、分布板、走台等提供安装基础和支撑。

安全防护：隔离高压区域，保护人员和环境安全。

设计要点与原理：

材料选择： 常用碳钢（内壁需考虑防腐，如衬玻璃钢、喷铝、涂耐温防腐涂料）或不锈钢（耐腐蚀性好，成本高）。选择依据是处理气体的腐蚀性、温度、成本等因素。

结构强度： 根据设计压力、负压、设备直径、高度、风载、雪载、地震载荷等进行强度计算和设计，确保刚度和稳定性。通常设置加强圈。

密封性： 所有接口（人孔、检修门、进出口法兰、绝缘子引入口、测量仪表接口等）必须采用可靠的密封结构（如法兰+垫片、密封填料函）。

保温设计： 对于需要维持内部温度高于气体露点（防止冷凝水析出破坏绝缘或腐蚀）或高温操作的场合，壳体外部需敷设保温层。

防腐设计： 内壁防腐至关重要，防止焦油、水汽、酸性气体等腐蚀壳体。外壁也需进行防腐涂装。

人孔与检修门： 设置足够数量和尺寸的人孔或检修门，便于内部极线更换、极板清理、分布板维护和整体检查。

二、 绝缘装置：高压导入与隔离的安全枢纽

核心功能：

高压电引入： 将数万伏特（通常30-100kV）的直流高压电安全、可靠地引入设备内部的电晕极系统。

电气隔离： 严格地将高压电晕极系统与接地的设备壳体（以及整个大地）进行电气隔离，防止高压对地短路（爬电、击穿）。

环境隔离： 阻止设备内部含焦油、水汽、粉尘的污染气体接触绝缘子表面，防止表面污染导致绝缘性能下降甚至闪络（沿面放电）。

结构原理与设计要点：

核心部件 - 绝缘子： 通常采用瓷绝缘子（经济耐用）或石英玻璃绝缘子（耐温性好、表面光滑不易积污）。其具有极高的体积电阻率和表面电阻率，能承受高压。

关键设计 - 保温箱： 绝缘子并非直接暴露在设备内部气体中，而是安装在一个独立的、与壳体相连的保温箱（绝缘箱）内。

密封隔离： 保温箱与设备内部相通，但通过可靠的密封（如密封垫、填料压盖）与外部大气隔绝。

气体保护： 向保温箱内持续通入清洁、干燥、热的气体（通常是经加热净化的空气或氮气）。其原理是：

正压保护： 保持箱内微正压（略高于设备内部压力），阻止设备内部污染气体渗入箱内接触绝缘子。

干燥加热： 清洁热气体带走可能侵入的微量湿气，维持绝缘子表面干燥清洁，提高其绝缘强度和爬电距离的有效性。

温度控制： 加热气体确保保温箱温度（尤其是绝缘子表面温度）始终高于气体露点温度，防止水汽在绝缘子表面冷凝，这是防止绝缘失效的关键。

高压引入结构： 高压电缆通过密封接头接入保温箱，连接到绝缘子上端的金属吊杆或支撑件上。绝缘子下端通过金属吊杆或框架与设备内部的电晕极系统（如极线框架）连接。

机械支撑与调节： 绝缘装置还需承担悬挂和定位整个电晕极系统（重量和可能的摆动）的作用，设计上需考虑机械强度和必要的调节功能（如调整极线垂直度）。

三、 气体分布板：流场均匀的“守门人”

核心功能：

均匀分布气流： 这是其最主要的功能。迫使进入设备的气体均匀地分布在整个电场横截面上，避免出现“短路”、“死角”或高速射流区域。

稳定气流： 减少气流的湍流度，使气流尽可能平稳地、垂直地（对于立式管式或板式）流过电场区域。

预除尘/除雾（次要）： 部分较大的液滴或颗粒可能在碰撞分布板时被捕集下来。

结构原理与设计要点：

基本结构： 通常是一块或多块（多层布置效果更好）布满特定形状开孔的钢板（需防腐处理）。开孔形状常见圆孔、方孔、条缝等。

关键参数 - 开孔率：

指分布板上开孔总面积占整个分布板面积的百分比。

开孔率是设计的核心，需根据处理气量、允许压降、气体性质（粘度、密度）精确计算和试验确定。开孔率过低会导致压降过大，能耗增加；开孔率过高则起不到均匀气流的作用。

通常开孔率在30%-60%范围内，具体需优化设计。

导流结构：

简单的分布板是平板开孔。更有效的设计会在孔洞处增加导流叶片或在分布板下方设置导流锥/导流板。

导流结构的作用是引导气流，使其更有效地转向，填充电场截面，改善边角区域的流场均匀性。

安装位置： 通常安装在气体入口喇叭口与电场区域之间。距离入口喇叭口和电场起始端需有合适的距离（一般1.5-2倍管径/板间距），形成稳定的流场。

支撑与刚度： 分布板本身需有足够的刚度，防止在气流冲击下变形或振动。通常需要设置加强筋和可靠的支撑梁。

可拆卸性： 设计上需考虑方便拆卸清理，因为长时间运行后孔洞可能被焦油或粉尘部分堵塞，影响分布效果。

骨架协同工作原理

气体路径： 含焦油气体从壳体的进气口进入，首先经过气体分布板，被强制均匀分布后，平稳地进入由沉淀极和电晕极构成的高压电场区域。

电力路径： 高压电通过绝缘装置（在保温箱保护下）安全引入设备内部，加载到电晕极上，在电晕极和接地的沉淀极（通常固定在壳体或内部支撑上）之间建立强电场。

焦油捕集： 均匀流经电场的气体中，焦油雾滴在电场力作用下被捕集到沉淀极上。

洁净气体排出： 净化后的气体继续向上（立式）或向前流动，经壳体顶部的出气口排出。

结构支撑： 整个过程中，壳体提供密闭空间和支撑，绝缘装置保障高压安全导入和隔离，气体分布板确保电场发挥最大效率。

总结

壳体、绝缘装置和气体分布板共同构成了电捕焦油器稳定、高效、安全运行的物理基础——“骨架”。壳体是保护与容纳的坚固外壳；绝缘装置是实现高压导入与安全隔离的精巧枢纽，其保温箱和正压热风保护是核心；气体分布板则是确保气流均匀分布的精密“筛网”与“导流器”，其开孔率与结构设计直接影响电场效率。这三者的设计合理性、制造质量和维护状态，直接决定了电捕焦油器的整体性能和寿命。

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