脈沖式布袋除塵器的過濾與清灰

張家飛，徐兆春

(馬鋼股份公司第一鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

脈沖式布袋除塵器的過濾與清灰

張家飛，徐兆春

(馬鋼股份公司第一鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

過濾與清灰技術是布袋除塵器設計的核心內容。內容包括：脈沖式布袋除塵器過濾和清灰的普遍工作機理。

過濾；清灰；脈沖閥

脈沖噴吹式布袋除塵器常用的濾料有：丙綸(PP)﹑滌綸(PE)﹑聚苯硫醚(PPS)﹑玻璃纖維﹑特富龍(Teflon)及其ePTFE覆膜濾料等。針對脈沖噴吹清灰能力強的特性，脈沖噴吹式布袋除塵器一般選用針刺氈類的濾料。針刺氈類濾料具有容塵量大過濾效果好的特點，立體式表面結構相對于編織型濾料更有利于粉塵層的形成，并且價格便宜，這些優點使針刺氈類濾料在除塵中得到了廣泛的應用。

圖1 濾料過濾機理示意圖(左圖為針刺氈類；右圖為編織類)

圖1展示兩種不同結構濾料的過濾機理。通過比較可以看出，針刺氈類濾料由于獨特的纖維組成方式使其在保證高透氣率的同時具有著更高的容塵能力。所以，以針刺氈形式編織的濾袋過濾速度比較高(一般1 m/min-2 m/min)。透氣特性﹑阻力特性﹑強力特性等參數是濾料選擇的重要依據。濾袋的使用壽命一般在2-3年，也有些情況下可達5至6年，但是大多數情況下只使用1到1.5年。對于大型除塵器換袋的費用很高，如150×104m3/h的除塵器，換一次袋需要600萬-800萬元，同時換袋還可能影響生產。[1]滌綸針刺氈(PE)化學性能穩定并且價格實惠，在煙氣工況溫度130 ℃內表現出良好的工作性能。鋼鐵冶金行業大多數的布袋除塵器采用這類濾料。

1 原理

當含塵氣體通過濾袋時，大部分粉塵顆粒被截留在濾料表面。隨著時間的變化濾料表面形成一層粉塵層。在過濾過程中粉塵層起到了積極的作用。粉塵層使微小顆粒受到阻攔被截留，從而提高了濾料的過濾效率。隨著濾袋表面粉塵層變厚，運行阻力也變得越來越大。

圖2 布袋除塵器運行阻力時間變化曲線圖

圖2展示了布袋除塵器阻力-時間變化曲線圖。通過圖2可看出，阻力值隨著時間上升，當阻力值到達設定上限值時，噴吹系統開始清灰，這樣就完成了一個過濾周期。壓縮空氣在極短的時間(8 ms-14 ms)內沖擊布袋，濾料發生變形使吸附在布袋表面的粉塵層發生強烈振動而脫落，以達到良好的清灰效果。從圖中可以看出，如果運行工況穩定且清灰條件良好的話，每次清灰后阻力值的連線是收斂的。反之，如果清灰力度不夠或由于粉塵性質發生變化導致濾料無法正常工作(比如講，煙氣濕度太大導致濾孔堵塞等原因)時，濾料的過濾效果會變得越來越差，清灰后的阻力值呈上升趨勢。

2 脈沖閥

如何合理的設計清灰系統是脈沖噴吹式布袋除塵器能否高效運行的關鍵。隨著脈沖閥設計的改進，清灰噴吹能力也得到了很大提高。應用在布袋除塵器脈沖噴吹系統上脈沖閥主要有直通式﹑直角式和淹沒式三種(見圖3)。

圖3 脈沖閥(GOYAN)

直通式脈沖閥一般用在氣箱反吹布袋除塵器上。直角式和淹沒式脈沖閥則大量應用在長袋脈沖噴吹式除塵器上。噴吹清灰能力的提高使長布袋(6 m)的應用成為可能。同時，一個噴吹閥對應的布袋數最多可達到18個，這樣大大縮小除塵器的體積，降低了造價。為了滿足布袋除塵器用脈沖閥價格低﹑性能穩定﹑易安裝維護等需求，國外一些公司(比如：美國世格ASCO)還開發了活塞式的脈沖閥。圖4展示了活塞式脈沖閥的工作原理。活塞式脈沖閥的閥體結構相比傳統膜片式設計方式氣流阻力值更小，氣流出口處設計成文式管形式，起到了氣流加速的作用，加強了噴吹力度。實驗室數據顯示，活塞式脈沖閥在測試中比傳統式脈沖閥表現出了更好的效果。在國內市場使用在長袋脈沖式布袋除塵器上的脈沖閥類型還是以淹沒式和直角式類型為主。

圖4 活塞式脈沖閥工作示意圖

3 系統的分析及總結

清灰時，打開脈沖閥進行噴吹，濾袋發生膨脹變化，從上往下，逐漸到濾袋的極限。當濾袋底部也有氣流通過并開始膨脹時，整個濾袋此時依舊全部發生膨脹，就像一個倒過來的圓臺，并不是只有一個壓力氣泡從上往下依次在濾袋內通過[2]。把握好噴吹氣流的動態物理特性是合理設計噴吹系統的基礎。

圖5 濾袋上部測試點清灰時內外壓差時間變化曲線[3]

圖5展示了噴吹清灰時濾袋上部測試點內外壓差時間變化曲線?？梢钥闯觯咚賴姶禋饬飨犬a生一個正壓區，接著的二次誘導氣流會產生一個負壓區，然后壓力差值逐漸恢復到平衡狀態。如何設定壓縮氣體噴吹壓力和噴吹時間跨度以及噴吹管的結構形式是研究人員關注的問題。

袋式除塵器由于材質的特性，可以視為一種柔性介質，通過慣性力作用和反吹氣流作用可以使濾袋及粉塵層為達到清灰。脈沖閥打開，濾袋發生膨脹，在這個過程中，脈沖閥發出的脈沖氣流的動能將轉變為濾袋及粉塵層的慣性能以及吹掃消耗能，如果袋式除塵器中的濾袋彈性比較弱，整個清灰過程中起主導作用的就是脈沖氣流，要靠比較高的脈沖壓力和比較大的脈沖氣流才可吹動粉塵層，實現該種濾袋的清灰；如果袋式除塵器中的濾袋彈性比較大，那么整個清灰過程中起主導作用的將是慣性能，一般來說，提供比較低的脈沖壓力和比較小的脈沖氣流就可以實現該種濾袋的清灰。

在反吹清灰系統中，有兩個衡量請灰效率的特性參數，即反向氣流的壓力峰值和反向氣流的壓力上升速度；通常來說，控制者兩個參數，就可實現對清灰效率的提升，但在某些條件下，例如過濾的介質其阻力系數比較大，利用氣流質量流量的峰值和氣流質量流量的上升速度來衡量清灰效率具有相同的意義，控制好了可以達到同樣的效果。

脈沖閥的特性各有不同﹑噴吹管的管頭結構以及其布置位置和方向﹑氣流管道的長度等對脈沖氣流的曲線影響都比較大，其中脈沖閥的不同，其響應時間也不一樣，直接影響到脈沖氣流的壓力上升速度；噴吹管管頭上的噴嘴直徑﹑噴嘴高度通過實驗和計算求得一個最佳值，這將直接影響到脈沖氣流；脈沖氣流道的長度越長，將會降低脈沖氣流壓力的上升速度，脈沖氣流的寬度也會隨之變大。[4]另外，外界其他因素也會對清灰產生一些影響，在設計時需要全面的考慮及處理，處理好這些問題，通過合理的計算和設計，可以達到完美的脈沖氣流曲線，使清灰效率及效果實現最佳。

[1] 孫熙，柳靜默.袋式除塵器濾料檢測[C].東北大學學術論文，2010

[2] 肖寶恒.淺談脈沖袋式除塵器的兩大功能：過濾與清灰[C].中國環境科學學會2006年學術年會優秀論文集(下卷)，2006.7

[3] 李然然.脈沖袋式除塵器清灰過程優化研究[D].北京科技大學學位論文，2006

[4] 杜柳柳，沈恒銀，婁可賓.袋式除塵器清灰過程的研究進展及分析探討[J].建筑熱能通風空調，2007.5

Filtration and Dust out of the Bag-Type Dust Remover by a Pulse

ZHANG Jia-fei，XU ZHAO-chun

The core of the cloth pocket dust catcher is technology of filtration and dust out. The content include the ordinary mechanism about the filtration and dust out of the cloth pocket dust catcher by a pulse.

filtration；dust out；pulse-valve

2013-10-10

張家飛(1981-)，男，馬鋼股份公司第一鋼軋總廠，工程技術人員。

TF805.3

B

1672-9994(2014)01-0011-03