脈沖袋式除塵器濾袋機械破損的原因及其預(yù)防措施

王春麗，李志軍，王興

濾袋是袋式除塵器的核心部件，直接影響到除塵器的除塵效率和使用壽命。防止濾袋的破損并延長濾袋使用壽命，對提高整個除塵器的穩(wěn)定運行、降低除塵器的運行成本、滿足環(huán)保排放要求具有重要意義。導(dǎo)致濾袋破損的原因有高溫燒損、酸堿腐蝕、結(jié)露水解、機械破損等，本文僅就濾袋機械破損的原因及其預(yù)防措施作一介紹。

1 濾袋與濾袋、濾袋與殼體邊壁間距設(shè)計不合理導(dǎo)致濾袋磨損

濾袋與濾袋之間距離a或b、濾袋距殼體邊壁距離A或B過小，濾袋之間或濾袋與殼體邊壁碰撞摩擦導(dǎo)致濾袋破損，如圖1所示。

脈沖清灰袋除塵器濾袋間距一般取0.5倍濾袋直徑，最小不小于40mm；邊部濾袋到壁板距離不小于100mm，根據(jù)除塵器的大小、結(jié)構(gòu)、型式而有所不同。

2 花板變形導(dǎo)致濾袋磨損

花板變形，袋籠的垂直度得不到保證，造成濾袋底部相互間的直接碰撞，導(dǎo)致濾袋底部損壞。

為增加花板的剛度，花板上應(yīng)增設(shè)加強筋?；ò寮訌娊畹暮缚p應(yīng)避開花板開孔位置，以保證花板不變形，如圖2所示?；ò逋庥^應(yīng)平整、光潔，不應(yīng)有翹曲或凹凸不平等缺陷，其平面度偏差不大于花板長度的2/1000，且孔的加工宜采用激光加工。

3 袋籠的影響

袋籠質(zhì)量好壞、濾袋和袋籠匹配程度、袋籠的縱筋數(shù)量、支撐環(huán)之間的間距等細節(jié)設(shè)計都會影響到濾袋的使用壽命。圖3所示為由于袋籠缺陷（包括焊瘤、筋變形、圈開焊等）引起的濾袋破損。

袋籠的設(shè)計及加工應(yīng)滿足如下要求：

（1）袋籠的支撐環(huán)和縱筋應(yīng)分布均勻，并應(yīng)有足夠的強度和剛度，能承受濾袋在過濾及清灰狀態(tài)中的氣體壓力，能防止在正常運輸和安裝過程中發(fā)生的碰撞和沖擊所造成的損壞和變形。

（2）袋籠所有的焊點均應(yīng)焊接牢固，不允許有脫焊、虛焊和漏焊的情況。

（3）袋籠與濾袋接觸的表面應(yīng)平滑光潔，不允許有焊疤、凹凸不平和毛刺。

（4）袋籠表面必須經(jīng)過防腐蝕處理，根據(jù)不同需要進行電鍍、噴塑或涂漆。比如，經(jīng)有機硅處理的袋籠具有防腐蝕、耐高溫、耐低溫、拒水、抗酸堿等優(yōu)點，可應(yīng)用在惡劣的工況環(huán)境。

圖1 濾袋與濾袋間距和濾袋與殼體邊壁間距示意圖

圖2 花板加強筋焊縫示意圖

圖3 袋籠缺陷引起濾袋破損

另外，根據(jù)多個現(xiàn)場的實踐經(jīng)驗可知，袋籠上部不加保護套即可滿足濾袋的使用壽命要求，加保護套反而會增加袋口的局部阻力。

4 不合理的Can速度的影響

脈沖噴吹袋除塵器氣流上升速度（Can Velocity）這一概念是從國外引入的,指袋式除塵器過濾時,煙氣在濾袋之間空間內(nèi)的流動上升速度，可表示為：

式中：

V——氣流上升速度，m/s

Q——煙氣量，m3/s

A——橫截面積，m2

D——濾袋直徑，m

h——濾袋長度，m

vF——過濾風速，m/s

n——濾袋個數(shù)

L1，L2——花板長和寬，m。

以圖4所示一塊花板為例。實踐證明，在相同處理風量的條件下，Can速度取值大，說明在有效的袋室空間內(nèi)濾袋與濾袋之間的間距較小，布置較緊湊，除塵器的外形尺寸較小。但其值如果過大則會引起清灰效果差，煙氣在濾袋上負荷分布不均，濾袋磨損大，除塵器的運行阻力也會相應(yīng)增大。

Can速度V是一個算術(shù)平均值，其影響因素包括濾袋布置的緊密程度、過濾風速和濾袋長度等。事實上含塵氣流在上升過程中沿濾袋高度方向速度是不均勻的，所以Can速度只是反映結(jié)構(gòu)設(shè)計特征的參數(shù)（對不同的粉塵其值有所區(qū)別，對于水泥窯尾粉塵一般不超過1.2m/s）。國內(nèi)外越來越多的人開始重視這一參數(shù)，以此作為衡量結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣及技術(shù)性能的依據(jù)。

圖4 花板尺寸和濾袋投影分布圖

5 過濾阻力的影響

脈沖袋式除塵器的濾袋與袋籠之間的摩擦是隨著過濾—清灰過程周期性變化的，在正常阻力下磨損并不嚴重。如果脈沖袋式除塵器清灰不良，則阻力變大。過濾阻力ΔP可表示為：

式中：

ΔP——過濾阻力，Pa

ΔPf——濾料阻力，50～100Pa

ΔPd——沉積粉塵層的阻力，500～1500Pa

ξf——濾料的阻力系數(shù)

μ——氣體的粘滯系數(shù)，kg/m·s

vF——過濾風速，m/s

ξd——堆積粉塵層的阻力系數(shù)，108～1011

α——堆積粉塵的比阻力，109～1012m/kg

表1為根據(jù)實測孔板上下壓差與過濾風速的關(guān)系（僅作參考，不同公司產(chǎn)品有所區(qū)別）。

表1 孔板上下壓差與過濾風速的關(guān)系

由此可見，過濾阻力與過濾風速成正比。過濾風速越大，過濾阻力越大，導(dǎo)致濾袋與袋籠之間的摩擦力加大，造成濾袋物理磨損加快。這是因為，兩物體之間的摩擦力與外力大小成正比，即：

式中：

f——摩擦力，N

μ——摩擦因數(shù)

FN——濾袋受到的壓力，N

外部壓力愈大則摩擦力也愈大，濾袋受到的摩擦力加大，則濾袋損壞加快。

要避免濾袋阻力過大，可采取良好的清灰方式、適當降低過濾風速等技術(shù)措施。

6 清灰引起濾袋破損

清灰系統(tǒng)的設(shè)計是關(guān)鍵因素，為此，許多公司采用了不同的措施來降低袋口的磨損，如雙文丘里管、雙噴嘴系統(tǒng)、環(huán)隙噴吹、集束噴頭等。對于水泥窯尾袋除塵器，我們提倡采用集束噴頭的低壓噴吹系統(tǒng)，它既可保證清灰效果，同時也可減少正常工作時消耗在文丘里管上的阻力。

另外，清灰壓力過高也會引起濾袋破損。對于清灰壓力，有人誤認為壓力越高清灰效果越好。實際上，并非所有場合都需要強度高的高壓噴吹清灰。比如，對于粉塵濃度低、顆粒較粗、水分低的粉塵，采用＜0.3MPa壓力的壓縮氣體噴吹清灰就可以滿足要求。壓力過高不僅會傷害濾袋，而且會增加壓縮空氣的消耗。故在確保清灰效果的前提下，將清灰壓力調(diào)整得越低越好。

清灰頻率不合理也會引起濾袋破損。清灰頻率與壓差是密切相關(guān)的，清灰越頻繁，濾袋阻力越低（當然應(yīng)該在一定范圍內(nèi)），相應(yīng)的壓縮空氣消耗越大，對濾袋損傷也越大。

7 氣流分布不均引起濾袋磨損

氣流分布不均造成煙氣高速沖刷濾袋，使濾袋局部磨損，理論上含塵氣流接近濾袋的速度高于3m/s均會造成濾袋的較早磨損，包括除塵器入口風管偏斜并無有效校正措施，采用雙進風口的除塵器兩支路之間風量差異較大，多袋室除塵器各室之間風量不均勻，以及袋室入口風速過高（＞8m/s），個別袋室灰斗積灰，造成局部風速過大等。

預(yù)防措施：每項工程結(jié)合進出口非標管道對整臺除塵設(shè)備氣流分布做計算機數(shù)值模擬（CFD）或做物理模擬實驗，根據(jù)結(jié)果采取措施，確保進氣方式、分室方式、排列方式等方面的合理性。

8 結(jié)語

多年以來，中材裝備集團有限公司在濾袋預(yù)防機械磨損方面積累了非常寶貴的經(jīng)驗，除塵器的濾袋使用壽命均在3年以上。袋式除塵器濾袋機械破損的因素很多也很復(fù)雜，在實際使用中除了單一因素導(dǎo)致濾袋機械破損之外，往往是由很多因素綜合導(dǎo)致的。所以在著手解決濾袋機械破損問題之前，要查明原因，有的放矢，才能有效地解決濾袋機械破損問題。