超長袋低壓脈沖噴吹袋除塵器的應(yīng)用

鄭金平

超長袋低壓脈沖噴吹袋除塵器的應(yīng)用

鄭金平

低壓脈沖噴吹袋除塵器清灰強(qiáng)度大，清灰效率高，已得到各行業(yè)的廣泛使用。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為袋長6m即可稱為長袋，因而數(shù)年來脈沖噴吹除塵器局限于此，造成除塵器占地面積大，換袋數(shù)量過多。在現(xiàn)實(shí)條件迫切的需求下，借助于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、CFD模擬，超長袋低壓脈沖噴吹袋除塵器得到了初步應(yīng)用，并取得了良好的效能，將進(jìn)一步推動(dòng)脈沖噴吹袋除塵器的發(fā)展與應(yīng)用。超長袋低壓脈沖噴吹除塵器研制的核心在于導(dǎo)流裝置的使用以及運(yùn)輸安裝的整體化思考，隨著傳統(tǒng)觀念的突破，超長袋低壓脈沖噴吹技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。

低壓脈沖噴吹；長袋；超長袋；CFD模擬；導(dǎo)流裝置

1　前言

袋式除塵器是一種高效率的除塵設(shè)備，由于其過濾機(jī)理的特點(diǎn)，排放濃度可達(dá)10mg/m3甚至更低，已廣泛應(yīng)用在水泥、電力、冶金等行業(yè)。

袋式除塵器按清灰方式分為機(jī)械振打清灰、逆氣流清灰、脈沖噴吹清灰三類。機(jī)械振打清灰不能保證振打均勻，加速度衰減過快使得濾袋不能過長，增加了鋼耗及占地面積。逆氣流清灰屬低效清灰方式，采用低過濾風(fēng)速的濾料，設(shè)備體積龐大，總投資高。脈沖噴吹起源于早期的氣箱脈沖噴吹，目前仍在應(yīng)用。氣箱脈沖噴吹僅使用一個(gè)噴嘴噴吹整個(gè)袋室，噴吹氣量有限，濾袋受噴氣量不均勻，效率不高，濾袋袋長一般≯4m。而低壓脈沖噴吹清灰強(qiáng)度大，每條濾袋對應(yīng)一個(gè)噴嘴，受獨(dú)立的氣流噴吹，清灰效率高，可在低壓狀態(tài)下工作，濾袋壽命長，袋長可達(dá)到6m，稱之為低壓長袋脈沖噴吹。在工作期間，濾袋既能清灰又能過濾，允許的過濾風(fēng)速也高，因而低壓長袋脈沖噴吹就成為了袋式除塵器的一種主流的清灰方式。

2　現(xiàn)狀

脈沖清灰除塵器理論上采用的濾袋越長，除塵器鋼耗、占地面積越小，經(jīng)濟(jì)效能越高。隨著新環(huán)保法規(guī)的執(zhí)行，很多電除塵器面臨因排放不達(dá)標(biāo)而需改成袋除塵器的要求，可原有電除塵器受限于空間的狹窄，只能選用長濾袋。但濾袋多長比較合適，低壓噴吹是否仍然有效，是行業(yè)探求的焦點(diǎn)。

我公司在長期的實(shí)踐應(yīng)用中，推出了用于水泥窯尾的新式超長袋低壓脈沖袋除塵器，采用9m袋長（?160mm，玻纖覆膜），噴吹壓力仍然為傳統(tǒng)的0.2～0.3MPa，一舉突破了低壓長袋的傳統(tǒng)范疇，已經(jīng)應(yīng)用在巴西拉法基4 000t/d窯尾電改袋項(xiàng)目，并取得了良好的效能指標(biāo)。本文以該項(xiàng)目為例，予以說明。

表1　除塵器參數(shù)

3　方案確定

（1）進(jìn)風(fēng)方式

脈沖噴吹袋除塵器采用濾袋外濾粉塵的方式，因此要求含塵氣體采用濾袋側(cè)部進(jìn)風(fēng)或底部進(jìn)風(fēng)方式。底部進(jìn)風(fēng)要求保證can速度≯1m/s，這就限制了濾袋不能過長。而對于側(cè)部進(jìn)風(fēng)，雖沒有can速度的要求，但含塵氣流將直接沖刷濾袋，應(yīng)降低氣流速度。但這樣會(huì)導(dǎo)致側(cè)部進(jìn)風(fēng)口過大，同樣造成鋼耗及占地面積增加。結(jié)合以上兩種進(jìn)風(fēng)方式的特點(diǎn)，超長袋脈沖袋除塵器采用底部與側(cè)部同時(shí)進(jìn)風(fēng)結(jié)合的方式，通過增加導(dǎo)流裝置合理分配兩種方式各自的進(jìn)風(fēng)量。

表2　進(jìn)風(fēng)管道CFD模擬結(jié)果

（2）導(dǎo)流裝置

導(dǎo)流裝置是保證超長袋低壓袋除塵器穩(wěn)定工作的核心部件，經(jīng)過CFD計(jì)算機(jī)模擬，確定導(dǎo)流裝置放置的位置、外形及構(gòu)造。本項(xiàng)目除塵器配置3套導(dǎo)流裝置，其中1套安裝在進(jìn)風(fēng)管道，使各個(gè)分室獲得大致相等的風(fēng)量。

圖1　進(jìn)風(fēng)管道CFD云圖

以質(zhì)量流來表示各分室的進(jìn)風(fēng)量，分析CFD模擬結(jié)果可得，除塵器各個(gè)分室平均獲得8.5%進(jìn)風(fēng)流量，非常均勻。

另兩套導(dǎo)流裝置分別用于濾袋底部（灰斗內(nèi)）和側(cè)部（殼體內(nèi)），使得袋室內(nèi)氣流流動(dòng)均勻，避免氣流急劇沖刷。通過CFD模擬，在兩套導(dǎo)流裝置共同作用下，使70%的氣流從濾袋底部進(jìn)風(fēng)，其余的從濾袋側(cè)部進(jìn)風(fēng)，確保了底部進(jìn)風(fēng)滿足can速度要求。

（3）殼體結(jié)構(gòu)

除塵器排列為2列，每列6個(gè)袋室。每個(gè)袋室都是獨(dú)立的箱體結(jié)構(gòu)，各自帶有獨(dú)立的灰斗。考慮到箱體在制造廠需整體制作和整體發(fā)運(yùn)，箱體架構(gòu)應(yīng)盡可能地減少不平度、應(yīng)力集中等因素。而所用的板材都比較薄，在吊裝和焊接過程中難免有變形，特別是焊接受熱變形最為嚴(yán)重，因此箱體需選用原平板來制作。

箱體和灰斗在現(xiàn)場地面組裝后，可以整體吊裝，減少了高空作業(yè)量。相鄰的箱體之間，沿高度方向，使用型鋼連接，增加整體穩(wěn)定性。獨(dú)立袋室箱體結(jié)構(gòu)更有利于導(dǎo)流裝置發(fā)揮作用，不受臨近氣流的影響。

從圖3可以看到，袋室箱體內(nèi)部還留有巨大的空間，具有運(yùn)輸存儲(chǔ)功能。可以先將單個(gè)袋室的袋籠裝入一個(gè)小箱中，再鋪設(shè)導(dǎo)軌放入袋室箱體內(nèi)部，到達(dá)現(xiàn)場后可整齊地取出。即使裝完了袋籠，袋室箱體內(nèi)部空間仍然富余，保溫巖棉等其他物品也可以置入其中。

圖2　殼體內(nèi)部導(dǎo)流板

（4）進(jìn)出風(fēng)管道

進(jìn)出風(fēng)管道作為一整體結(jié)構(gòu)，被放置在兩列袋室的中間，進(jìn)出風(fēng)管道共用一個(gè)斜隔板。斜隔板之下為進(jìn)風(fēng)管道，與殼體下部通過手動(dòng)蝶閥連接。斜隔板之上為出風(fēng)管道，與殼體凈氣室通過氣動(dòng)百葉排風(fēng)連接。因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)脑颍M(jìn)出風(fēng)管道切割為與單列袋室數(shù)相對應(yīng)的6件，需現(xiàn)場分別吊裝后，再相互間密封連接。

圖3　殼體箱體結(jié)構(gòu)

圖4　進(jìn)出風(fēng)管道整體結(jié)構(gòu)

（5）過濾裝置

過濾裝置包括濾袋和袋籠，是袋除塵器的核心。一般水泥窯尾除塵器濾袋使用玻纖或P84濾料，P84性能優(yōu)良但價(jià)格昂貴，玻纖覆膜濾袋性價(jià)比高。濾袋材質(zhì)需根據(jù)工況選擇，本項(xiàng)目氣流高溫高濕，P84易發(fā)生水解，因此不宜選用。隨著近些年覆膜技術(shù)的發(fā)展，玻纖覆膜耐溫、耐濕、耐腐蝕“表面”過濾性能提高，玻纖覆膜得到了廣泛應(yīng)用。但玻纖不耐折，脈沖噴吹壓力較低，適合低壓噴吹。即使濾袋超長9～10m，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及CFD模擬驗(yàn)證，普通3″脈沖閥在低壓（0.2～0.3MPa）噴吹條件下，袋底的壓力與普通濾袋（6m）比較，并無大變化，其產(chǎn)生的振幅，足以將濾袋表面的粉塵清除，因而長袋低壓脈沖袋除塵器并不需要更換更大規(guī)格的脈沖閥。

相較于普通濾袋，超長濾袋在氣流作用下產(chǎn)生的搖晃非常大。因此在孔板之上，需設(shè)置袋籠袋口的壓緊裝置。另外，為減少濾袋更換空間，與超長濾袋相配套的袋籠可以設(shè)置為3節(jié)。

相對于普通濾袋和袋籠，選用時(shí)應(yīng)考慮超長濾袋和袋籠因自重和濾袋外表面積灰?guī)淼男略鲚d荷。

（6）加熱裝置

含塵氣流通常含有高濕度的SO2或氯，尤其在水泥窯尾除塵或旁路放風(fēng)系統(tǒng)中。氣流溫度一旦低于酸露點(diǎn)，將會(huì)導(dǎo)致濾袋和灰斗表面結(jié)垢。為防止這種事故的發(fā)生，一方面可控制工藝系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性，另一方面除塵器需有自身的防護(hù)措施。灰斗外表面增加電加熱裝置，通過程序控制，在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)啟動(dòng)運(yùn)行及停止，確保加熱的溫度至少高于酸露點(diǎn)40℃。本項(xiàng)目除塵器進(jìn)風(fēng)氣流含有高濃度的SO2，酸露點(diǎn)為140℃。灰斗外表面配備了電加熱云母片，其運(yùn)行溫度在160～200℃之間。

4　運(yùn)行與前景

目前，巴西項(xiàng)目超長袋低壓袋除塵器已在穩(wěn)產(chǎn)運(yùn)行中，各項(xiàng)指標(biāo)均符合合同要求，證實(shí)了超長袋低壓脈沖袋除塵器的應(yīng)用可行性。“超長袋”理念將進(jìn)一步從國外應(yīng)用推廣至國內(nèi)，無論是在新除塵器還是改造型除塵器領(lǐng)域。超長袋低壓脈沖袋除塵器具有占地少、鋼耗少、維護(hù)少的優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。

［1］王浩明，等.水泥工業(yè)袋式除塵技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2001.

［2］孫一堅(jiān)，沈恒根.工業(yè)通風(fēng)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］馬人樂，等.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2008.

［4］張殿印，王純.除塵工程設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［5］孫熙，柳靜獻(xiàn).除塵技術(shù)基礎(chǔ)［M］.沈陽：東北大學(xué)出版社，2003.

［6］李海濤.新型干法水泥生茶技術(shù)與設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［7］中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)袋式除塵委員會(huì).袋式除塵應(yīng)用百例［G］.撫順，2007.

［8］王瑞金，等.FLUENT技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

Application of Low-pressure Pulse-jet Filter with Super-long Bags

ZHENG Jinping
（Sinoma Technology&Equipment Group Co.，Ltd.300400）

Low-pressure pulse-jet bag filter has been widely used in various industries with high cleaning strength and high cleaning efficiency.The Conventional wisdom says that 6m long bag as long type.Therefore bag filter is limited to traditional idea over the years.Based on the experimental study，CFD simulation and verification with the realistic condition of urgent demand，super long bag and low-pressure pulse-jet bag filter has been applied，and achieved favourable performance.It will help promote the development and application of low-pressure pulse-jet bag filter further.The new bag filter depends on gas flow-guide devices usage and integral transportation and installation.With the breakthrough of traditional concept，it will be used widely.

low-pressure pulse-jet；long bag；super long bag；CFD simulation；flow-guide device

TQ172.688.3

A

1001-6171（2016）04-0078-03

通訊地址：中材裝備集團(tuán)有限公司，天津300400；2015-10-27；編輯：孫娟