電袋復合除塵器控制氣路設計

吳激揚

摘 要：該文運用氣路邏輯和設計原理，根據電袋復合除塵器旁路煙道、凈氣通道、清灰系統結構與使用功能，研究一種新型電袋復合除塵器控制氣路，詳細闡述控制氣路設計主要原理、基本回路、氣壓傳動主要部件選擇和計算過程，確定電袋復合除塵器控制氣路的基本功能和組成結構，探討電袋復合除塵器控制氣路正確配置和選用氣壓傳動主要部件的方法，通過控制氣路設計達到電袋復合除塵器旁路煙道與凈氣通道氣動切換自動控制、清灰系統自動清灰目的。

關鍵詞：電袋復合除塵器 氣路設計 氣動元件 選擇計算

中圖分類號：X38 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0034-02

隨著國家對環保要求越來越高，環保監督日益嚴格。原有的袋式除塵器、電除塵器沒有設計煙氣旁路。電袋復合除塵器是治理霧霾消除PM2.5微小顆粒、實現新標準30mg/Nm3達標排放的新型除塵器，它吸取電除塵器與袋式除塵器的優點，但電區與袋區也不是簡單的結合，一般需要設計煙氣旁路、凈氣通道、自動清灰系統。電袋復合除塵器旁路煙道與凈氣通道實現自動化控制、切換一直是技術難點，濾袋實現自動清灰以降低壓差一直是研究方向。通過設計旁路控制氣路、凈氣控制氣路、清灰控制氣路來實現煙道的通行與閉合和濾袋自動清灰，達到保護濾袋、降低濾袋壓差、延長濾袋壽命、確保電袋復合除塵器高效運行目的，其結構主要由氣源裝置、氣動元件、儀表、管道連接件等組成。

1 氣路設計主要原理

發電機組在投運時一般都先投油助燃一段時間后再投煤燃燒，燃油對電袋復合除塵器袋區可能造成糊袋或板結危害，煙氣如走旁路煙道將避免對濾袋造成糊袋或板結，在正常投煤燃燒后旁路煙道需要關閉，同時開啟凈氣控制氣路。含油或未完全燃燒的油煙氣通過旁路煙道而保護袋區，旁路煙道需要設計旁路控制氣路，經氣動元件開、關實現旁路煙道開啟和閉合。投煤燃燒的含塵煙氣通過濾袋過濾，經凈氣煙道排向煙囪，凈氣煙道需要設計凈氣控制氣路，經氣動元件開、關實現凈氣煙道開啟和關閉。投煤燃燒的含塵煙氣在濾袋表面不斷疊加、累積，濾袋內外壓差增加造成機組運行電袋復合除塵器進出口壓差加大，從機組安全運行角度考慮必須及時清理濾袋表面積灰，基于容易清理又不損傷濾袋理念，通過設計清灰控制氣路，經氣動元件開、關實現濾袋內部噴吹清灰，實現濾袋內外壓差和電袋復合除塵器進出口壓差穩定在合理范圍，不致于損壞濾袋和機組非正常停運；清灰控制氣路還可以進行功能拓展，修改清灰周期和清灰間隔時間，實現定時或定壓清灰。電袋復合除塵器氣路系統設計由空壓機提供氣源到達儲氣罐，主氣路經過濾、減壓閥調壓至氣包，脈沖閥控制實現噴吹，清理濾袋表面積灰、降低進出口壓差的清灰控制氣路。另一分支氣路經氣源三聯件過濾、調壓，通過氣缸分別實現凈氣控制氣路和旁路控制氣路。

2 氣路基本回路（如圖1）

3 氣壓傳動主要部件選擇和計算

3.1 氣源裝置：空氣壓縮機、儲氣罐

選用空氣壓縮機型號時，主要考慮流量，壓力選擇固定參數為2MPa。電袋復合除塵器在正常運行時，分支氣路上的凈氣控制氣路和旁路控制氣路處于常開和常閉狀態，用氣量不大；主氣路上的清灰控制氣路因為要實現定時或定壓清灰，需要較大的流量，由此流量和濾袋數量有關，也就和發電機組大小有關。一般國內300MW發電機組電袋復合除塵器選擇2臺排氣量20～25m3螺桿式空氣壓縮機，600MW發電機組電袋復合除塵器選擇2臺排氣量30～40m3螺桿式空氣壓縮機。

已知空氣壓縮機的排氣量Q，求儲氣罐容積VC：

Q=6～30 m3/min時，VC=0.15Q m3 300MW發電機組電袋復合除塵器選擇2臺3～3.75 m3儲氣罐。

Q>30 m3/min時VC=0.1Q m3 600MW發電機組電袋復合除塵器選擇2臺3～4 m3儲氣罐。

儲氣罐一般設計系統供氣壓力為1.8MPa，儲氣罐起穩定壓力作用。

3.2 控制元件：減壓閥、氣源三聯件。

不論機組大小和濾袋數量多少，清灰控制壓力設計為0.3～0.4MPa，考慮壓力損失，主氣路減壓閥輸出壓力調整為0.5± 0.05 MPa，根據經驗，在此壓力下既能有效吹掃濾袋表面積灰，又不至于吹掃空氣摩擦導致濾袋織物厚度磨損和濾袋斷裂強力下降。

分支氣路的氣源三聯件設計工作壓力0.25～0.3MPa，該壓力主要克服密封件摩擦力和閥門自重，即使有壓力損失也能確保電袋復合除塵器運行中的凈氣控制氣路和旁路控制氣路處于常開和常閉狀態。

3.3 執行元件：脈沖閥、電磁換向閥、氣缸

（1）脈沖閥參數設計如下：工作壓力范圍為0.2～0.8MPa。

T1：凈氣控制氣路開啟后第一個脈沖閥間隔時間；整定值：4s；調整范圍：2～60s。

T2：脈沖開啟間隔時間（脈沖寬度）；0.1 ～0.2s。

T3：相鄰兩個脈沖閥開啟間隔時間（脈沖間隔）。

噴吹周期：T=Z[t1+（n-1）t3] z---凈氣通道數 n---每凈氣通道脈沖閥數。

（2）電磁換向閥控制氣缸行程方向，電袋復合除塵器正常運行時凈氣煙道要求常開、旁路煙道要求常閉，因此凈氣控制氣路選擇二位三通常斷型電磁換向閥，運行中電磁換向閥斷電，旁路控制氣路選擇二位三通常通型電磁換向閥，運行中電磁換向閥斷電。

（3）凈氣控制氣路氣缸缸徑計算：

氣缸上下運動與密封件摩擦力：f=μmg=0.5×160×9.8=784N。

氣缸上下運動的軸向負載力：F=mg+f=1568+784=2352N。

氣缸行程600mm，工作壓力p=0.3MPa，運行平均速度：v=s/t=600/1=600mm/s，氣缸負載率選擇ɑ=0.35。

氣缸的理論輸出力：Fo=F/ɑ=2352/0.35=6720N。

氣缸缸徑計算：D=，D2=4×6720÷（3.14×0.3），D=168.92mm。

氣缸缸徑選取170mm。

（4）旁路控制氣路氣缸缸徑計算：

氣缸上下運動與密封件摩擦力：f=μmg=0.5×225×9.8=1102.5N。

氣缸上下運動的軸向負載力：F=mg+f=2205+1102.5=3307.5N。

氣缸行程600mm，工作壓力p=0.3MPa，運行平均速度：v=s/t=600/1=600mm/s，氣缸負載率選擇ɑ=0.35。

氣缸的理論輸出力：Fo=F/ɑ=3307.5/0.35=9450N。

氣缸缸徑計算：D=，D2=4×9450÷（3.14×0.3），D=200.32mm。

氣缸缸徑選取200mm。

3.4 輔助元件：壓力表、過濾器、消聲器、管道連接件等

（1）根據系統工作壓力范圍和儀表量程選擇，儲氣罐壓力表選取0～2.5MPa量程，減壓閥壓力表選取0～1.6MPa量程，氣源三聯件壓力表選取0～1.6MPa量程。

（2）過濾器的作用是濾除壓縮空氣中的雜質，以保護吹掃濾袋不受傷害，過濾器選用主要考慮過濾精度。常用的過濾器有一次性過濾器（濾灰效率為50%～70%），過濾精度選取1μm；二次過濾器（濾灰效率為70%～99%），過濾精度選取0.01μm。

（3）電袋復合除塵器在氣缸傳動工作中，排氣噪聲主要是中、高頻噪聲，選用吸收型消聲器直接安裝在氣缸排氣出口，具有良好的消除中、高頻噪聲的性能。

（4）主氣管和分支氣管等一些固定不動的、不需要經常裝拆的地方，選用硬管。連接運動部件、希望裝拆方便的管路選用軟管，軟管選用尼龍管。氣動系統中使用的管接頭設計為法蘭連接、螺紋連接、卡套式連接等方式。

4 結語

電袋復合除塵器氣路設計氣動動作迅速、反應快、無污染，氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關閉氣閥，但儲氣罐中仍然可以維持一個穩定的壓力。氣動元件可靠性高、壽命長。氣路設計結構簡單、成本低、維護方便、過載能自動保護。工作環境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優越。

參考文獻

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