脈沖袋式除塵器濾袋機械破損的原因及其預防措施

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定運行、降低除塵器的運行成本、滿足環保排放要求具有重要意義。導致濾袋破損的原因有高溫燒損、酸堿腐蝕、結露水解、機械破損等，本文僅就濾袋機械破損的原因及其預防措施作一介紹。

1 濾袋與濾袋、濾袋與殼體邊壁間距設計不合理導致濾袋磨損

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，根據除塵器的大小、結構、型式而有所不同。

2 花板變形導致濾袋磨損

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，導致濾袋底部損壞。

為增加花板的剛度，花板上應增設加強筋。花板加強筋的焊縫應避開花板開孔位置，以保證花板不變形，如圖2所示。花板外觀應平整、光潔，不應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

袋籠質量好壞、濾袋和袋籠匹配程度、袋籠的縱筋數量、支撐環之間的間距等細節設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。

袋籠的設計及加工應滿足如下要求：

（1）袋籠的支撐環和縱筋應分布均勻，并應有足夠的強度和剛度，能承受濾袋在過濾及清灰狀態中的氣體壓力，能防止在正常運輸和安裝過程中發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）袋籠表面必須經過防腐蝕處理，根據不同需要進行電鍍、噴塑或涂漆。比如，經有機硅處理的袋籠具有防腐蝕、耐高溫、耐低溫、拒水、抗酸堿等優點，可應用在惡劣的工況環境。

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，根據多個現場的實踐經驗可知，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

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增大。

Can速度V是一個算術平均值，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速度只是反映結構設計特征的參數（對不同的粉塵其值有所區別，對于水泥窯尾粉塵一般不超過1.2m/s）。國內外越來越多的人開始重視這一參數，以此作為衡量結構設計的優劣及技術性能的依據。

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

μ——氣體的粘滯系數，kg/m·s

vF——過濾風速，m/s

ξd——堆積粉塵層的阻力系數，108～1011

α——堆積粉塵的比阻力，109～1012m/kg

表1為根據實測孔板上下壓差與過濾風速的關系（僅作參考，不同公司產品有所區別）。

表1 孔板上下壓差與過濾風速的關系

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

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措施。

6 清灰引起濾袋破損

清灰系統的設計是關鍵因素，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、環隙噴吹、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，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的，清灰越頻繁，濾袋阻力越低（當然應該在一定范圍內），相應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。

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

8 結語

多年以來，中材裝備集團有限公司在濾袋預防機械磨損方面積累了非常寶貴的經驗，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雜，在實際使用中除了單一因素導致濾袋機械破損之外，往往是由很多因素綜合導致的。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。