脈沖噴吹袋式除塵器清灰失效分析

詹亮亮

（福建龍凈環保股份有限公司，福建龍巖 364000）

0 引言

隨著我國經濟的發展和人們對環境質量要求越來越高，國家對于粉塵排放標準的日趨嚴格，降低粉塵排放濃度成為亟待解決的難題。袋式除塵器結構緊湊、占地面積小、簡單的工藝流程、低排放、無廢水污染等特點，被廣泛應用于各種煙氣凈化工藝中。袋式除塵器對煙氣粉塵的捕集，是通過“過濾—清灰—過濾”的模式進行的，當含塵煙氣進入除塵器后，濾袋表面沉積粉塵，隨粉層厚度的增加阻力逐漸加大，透氣性逐漸減小。只有通過周期性清灰使濾袋表面粉層剝落沉降，才能保證設備安全、穩定運行。因此清灰性能好壞決定了清灰效率、濾袋使用壽命、系統的運行阻力等。良好的清灰效果是基于對清灰系統進行合理和科學的設計和安裝，當清灰系統失效除塵器則無法正常穩定運行，因此分析清灰系統失效的具體原因具有重要意義。

1 脈沖噴吹清灰系統結構及清灰原理

1.1 脈沖噴吹清灰系統結構

清灰系統是袋式除塵器的核心部件之一，也是其技術的核心所在。噴吹清灰系統主要由氣箱、脈沖閥、噴吹管和脈沖控制儀組成。脈沖閥是噴吹氣流壓力波形成的發生裝置，與脈沖控制儀組成清灰噴吹系統，對濾袋進行循序清灰。脈沖閥的性能決定了清灰效果。氣箱是脈沖閥的承載體和氣源箱。隨著脈沖閥逐個噴吹，不斷釋放壓縮氣體，同時不斷補充壓縮氣體。氣箱必須承受一定的壓力和具有足夠的容量。氣箱儲氣量應該大于單個脈沖閥的噴吹量，滿足單個脈沖閥噴吹后，氣箱內剩余氣體壓力仍能保證該箱體其余脈沖閥可靠啟閉，確保每次噴吹后箱內壓力降不大于噴吹前壓力的35%，并在下一個脈沖閥噴吹前迅速補氣恢復到原壓力。脈沖閥噴出的氣流通過噴吹管上的噴嘴高速射出到達濾袋，在濾袋內形成壓力氣團并傳送至濾袋底部。脈沖控制儀是控制脈沖閥的啟閉，使其按編寫的程序進行自動清灰。

1.2 脈沖噴吹清灰原理

在噴吹時，高速氣流進入濾袋內后壓力急劇上升，濾袋迅速向外膨脹，當膨脹到極限時，濾袋因張力作用受到強烈沖擊振動，并獲得最大反向加速度開始向內收縮；而附著在濾袋表面的粉塵層不受張力作用，在慣性力的作用下從濾袋上脫落。其清灰原理可歸結為3點。

（1）反吹氣流的作用。清灰時噴吹管噴出的壓縮空氣通過結構的引流作用引射大量的空氣進入濾袋，造成濾袋內外壓差急劇變化，使得原本吸附在濾袋外表面的粉塵層從濾袋表面脫落。這種作用隨著清灰時粘附粉塵量得增加而增加，對于薄的粉塵層，粉塵之間存在大量的縫隙，造成反吹氣流穿過縫隙，此時需要更大的噴吹量才有好的清灰效果；而附著的粉塵層越厚，其表面基本無縫隙，在相同的氣流量，清灰效果越好。

（2）慣性作用。濾袋在噴吹氣流的作用下迅速向外膨脹，當膨脹到極限時，濾袋因張力作用受到強烈沖擊振動，并獲得最大反向加速度開始向內收縮，而附著在濾袋表面的粉塵層不受張力作用，在慣性力的作用下其運動軌跡朝反方向，從而從濾袋上脫落。粉塵的慣性力是由粉塵的加速度和粉塵的質量決定的，因此由慣性作用而產生的清灰效果也和粘附的粉塵面密度有關。相對厚的粉塵層，則較小的加速度就具有較好的清灰效果。

（3）彈性作用。濾料的彈性對清灰效果也有重要的影響。由于濾料的彈性，當膨脹到極限時將獲得額外的張力和擠壓力，使粉塵與濾料的界面之間形成裂縫，同時粉塵層與濾袋的相對加速度增大，更有助于粉塵層從濾袋上剝離下來，取得更好的清灰效果。

1.3 脈沖噴吹清灰系統的相關參數

清灰效果能否達到設計值與清灰系統各項參數的設置密切相關，任何一個參數的設置都會對清灰效果產生巨大影響，進而影響到除塵器的阻力及除塵效率。清灰系統的主要參數有4個。

（1）脈沖壓力是指脈沖閥開啟前與之連通的氣箱所設定的氣體壓力，其大小直接影響著清灰的效果。壓力越大，噴射到濾袋內的氣流量越大，則氣流反吹速度就越大所形成的壓力波越強，清灰效果顯著，阻力隨之下降。

（2）脈沖寬度是導通脈沖閥電磁線圈的脈沖電信號的持續時間。通常脈沖閥導通時間越大，其噴吹量越大，清灰效果越好，但到一定值后，其效果不明顯。

（3）脈沖間隔是指脈沖閥噴吹間隔時間。噴吹間隔時間長短影響運行阻力、耗氣量及其相關部件的壽命。通常粉塵入口濃度和過濾風速大小，決定了噴吹間隔時間的設定。

（4）壓縮空氣的消耗量主要取決于噴吹壓力、噴吹周期、脈沖寬度以及脈沖閥結構和除塵器的濾袋數等因素。

2 清灰系統的失效

清灰系統的失效是指由于某些故障或參數設置不合理引起的清灰系統失去規定功能的狀態，失效強調的是系統本身的功能狀態。清灰系統失效的原因是多方面的，可能是設計中引起的也可能是安裝運行過程中造成的，可能是結構缺陷也可能是由于參數設置不合理引起的。

2.1 結構缺陷引起的失效

結構缺陷引起的失效主要是由于設計階段系統結構設計不合理造成的清灰系統的失效。

（1）設計供氣管路直徑過小，造成在脈沖間隔時間內補氣不足，使得后續噴吹時未達到額定噴吹壓力，這樣會造成清灰效果不佳，設備阻力過高。

（2）脈沖閥的選擇不合理。脈沖閥根據結構及口徑的不同有很多種類及規格，設計時應按照實際需要來正確選擇脈沖閥的結構及口徑大小，避免脈沖閥結構與大小選擇不合理，使得清灰不能達到預期效果，影響除塵器的正常穩定運行。

（3）噴吹管噴嘴直徑設計不合理。噴嘴直徑設置過大，會造成靠近噴吹管末端的濾袋噴吹氣流大，靠近脈沖閥側的濾袋所受到的噴吹氣流小，造成噴吹管兩端濾袋清灰效果不均；噴嘴直徑設置過小則無法達到正常清灰所需的噴吹氣流，無法達到預期噴吹效果。

（4）噴吹管與濾袋口高度的設置不合理。噴吹高度直接關系到噴吹時的清灰力度，如果噴吹高度設計不合理，會影響到噴吹氣流對濾袋的作用，并且影響到引射氣流的流量，影響清灰效果或造成濾袋破損。

2.2 參數設置不合理引起的失效

（1）清灰壓力設置不合理。清灰壓力低，會導致粉塵不能有效的從濾袋表面剝離，造成整個除塵系統阻力過高；清灰壓力高，一方面會造成濾袋受太大的噴吹壓力而影響使用壽命，另一方面會造成過度清灰，使濾袋外側的一次粉塵層從濾袋表面剝離，使得粉塵輕易的穿過濾料，影響除塵效率。

（2）脈沖寬度設置不合理。通常脈沖閥導通時間越長，其噴吹量越大，清灰效果越好，但到一定值后，其效果不明顯。相反的，脈沖導通時間的增大必然會導致壓縮空氣的過量消耗，若氣路不能及時補氣就會影響到其他脈沖閥的清灰效果。

（3）脈沖間隔。當入口粉塵濃度高、過濾風速大時，為了保證給定的除塵器阻力，可縮短脈沖間隔；脈沖間隔越小，除塵器壓力損失越小，但由于噴吹次數增加，壓縮空氣消耗量也增大，另外由于噴吹過于頻繁會導致濾袋的壽命縮短。考慮減少耗氣量和相關部件磨損而延長噴吹間隔時間，但同時會引起除塵器壓力損失的增加。

2.3 安裝缺陷引起的失效

（1）氣路安裝氣密性不夠，氣包或脈沖閥漏氣等，會造成清灰系統氣路噴吹壓力不足，影響清灰效果。

（2）噴吹管安裝時由于現場條件限制，所以其安裝精確度很難達到設計要求，噴嘴無法做到完全對準濾袋中心，導致噴吹及引射氣流直接吹到濾袋內壁，造成濾袋破損。

3 結束語

清灰系統是脈沖袋式除塵器的核心部件，工程實踐應用中往往因設計、安裝的不合理以及運行維護不當，造成清灰失效使除塵器運行無法達到預期效果。因此有必要通過對清灰系統失效的原因進行探討和分析，保證除塵器高效穩定運行。