旋噴布袋除塵器設計淺談

劉立平

摘? 要：旋噴布袋除塵器是作為半干法脫硫后除塵的主要設備。它的結構特殊性使得其更適合于高濃度粉塵的處理。旋噴除塵器比傳統的行噴吹布袋除塵器在結構上更加緊湊，相同的面積上能比行噴吹布袋除塵器處理更多的煙氣量。它在粉塵沉降上有更大的沉降空間，容易實現粉塵的預沉降。它的超低壓旋轉噴吹技術能確保清灰時，壓縮空氣對濾袋過濾纖維層的膨脹影響最小，使得過濾的精度更高，能實現半干法脫硫后的粉塵超凈排放（<5mg/Nm3）。該文介紹了旋噴布袋除塵器的組成，提供了設計上的一些關鍵技術。

關鍵詞：旋噴布袋除塵器? 噴吹管? 旋噴裝置? 清灰系統? 灰斗流化風

中圖分類號：TU318 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（a）-0050-02

1? 結構組成

旋噴布袋除塵器一般是由煙氣進口、鋼架、灰斗、中箱體濾袋室、上箱體凈氣室、旋噴裝置、布袋清灰系統、灰斗流化風系統及灰斗流化布輸送裝置、灰斗蒸汽加熱系統等組成。

2? 關鍵技術

2.1 煙氣流速控制技術

煙氣進入旋噴布袋除塵器的流速需要進行控制，以保證除塵器的最佳運行效果和排放指標。根據工程經驗，進入中部箱體的流速一般控制在3～4m/s范圍內，在這個速度區間，高濃度粉塵的大顆粒粉塵將沉降到下部的灰斗中。煙氣流在中箱體濾袋室向上運動的速度0.8～1.2m/s，這可以保證在清灰時，堆積的粉塵下落時，不會被上升的煙氣流托起并重新吸附在濾袋外表面。濾袋底部距離煙氣進口上表面的高度一般維持在3～4m高度，以保證有充足的粉塵自由沉降空間，能讓煙氣中大部分大顆粒粉塵和小顆粒粉塵自沉降到灰斗中，減輕濾袋的過濾負荷。煙氣流速控制技術主要是對旋噴除塵器的結構設計提出了相關的要求。

2.2 花板布置技術

旋噴除塵器一般設為若干個倉，每個倉都有一個單獨的旋噴裝置和單獨的花板布置?；ò宀贾脼V袋孔以凈氣室單倉室花板平面中心點（旋噴裝置下部轉動軸中心）為圓心，依次分為第一環、第二環、到最外側第N環。環間距為固定值。最內側環布置的花板孔最少，最外側環布置的花板孔最多。花板孔為橢圓形魯奇結構，孔與孔邊緣的距離恒定。為了保證安裝精度和與濾袋安裝的密封效果，一般采用激光切割技術，這樣可以保證孔邊緣的粗糙度在6.3μm范圍內。花板孔外形尺寸常規控制在168mm×78mm，并成為旋噴除塵器的行業標配之一。

2.3 旋噴裝置設計技術

旋噴裝置技術包括旋轉驅動裝置和噴吹管技術。

旋噴裝置采用的是模糊噴吹策略。運行時，在某一噴吹時刻，羅茨風機提供的壓縮氣流可能會噴到濾袋袋口，也可能會噴到花板上。在外面的操作者看來，是不能確定旋噴裝置噴吹的準確位置的。旋噴是靠概率理論來完成噴吹作業，保證噴吹效果。且由于噴吹脈寬的設置，在某一噴吹脈寬內，噴吹氣流可能會噴吹花板后又劃入某一濾袋口噴吹。這種噴吹方式與傳統的行噴吹是完全不同的。

2.3.1 旋轉驅動裝置

該裝置（圖1）在組成上主要包括減速電機、旋轉配對大小齒輪組、固定齒輪箱、齒輪箱上部的儲氣罐脈沖閥組件、齒輪箱下部的與大齒輪一同轉動的中間管、下部轉動支撐裝置及上部固定管與中間管之間的轉動密封結構。考慮到結構形式及承載，大齒輪采用回轉支承結構。大齒輪外側為活動端，內測為固定端。大齒輪活動端帶動固定在其上的中間管組件一同緩慢轉動，提供給清灰的旋轉動力。大齒輪一般都很大，其分度圓直徑有時候可以達到550mm，內徑也能達到440mm以上，以方便中間導氣管穿過。大小齒輪加工精度要求很高，齒輪齒面粗糙度一般要求3.2μm。減速電機一般采用蝸桿蝸輪減速電機，電機輸出軸轉速一般為1～1.2r/min，電機功率一般為0.18kW左右。

2.3.2 噴吹管技術

與傳統的行噴吹布袋除塵器不同的是，旋噴噴吹管一般為方形結構，且越靠近中間導氣管，截面積越大，越遠離中間導氣管，截面積越小，這符合噴吹氣量變化性的要求。噴嘴為扁平狀結構，適合于對橢圓形濾袋進行噴吹。噴嘴出口截面尺寸一般為76mm×12mm，不論與中間導氣管距離的遠近。這形成旋噴行業的標配結構之一。應當注意：噴嘴長端與濾袋孔長端平行。

考慮到穩定性要求，每個旋噴結構一般配置3～4個噴吹管，最常見的是4個配吹管結構。噴吹管與中間導氣管用法蘭連接固定，遠離中間導氣管的末端用拉桿與中間導氣管頂部連接，起到增強噴吹的穩定性作用。單個噴吹管的噴嘴設置也是有特助要求的，需要4個噴吹管協作，通過概率論，達到每個橢圓形濾袋都能均勻受到噴吹氣流的清灰?；谶@種狀況考慮，噴吹管組中，可能只有一只噴吹管在靠近中間導氣管的第一個位置設置有噴嘴，其他都沒有設置。依次類推，第二個噴嘴或許在另外一只噴吹管上，而其他噴吹管都沒有設置。隨著距離中間導氣管越來越遠，根據概率論的要求，則所有噴吹管設置噴嘴的概率增大。直到最后幾個靠近邊緣的濾袋環，則幾乎每個噴吹管都設置該環的噴嘴。因此，根據概率論及平均噴吹原則，單個旋噴裝置所能達到的最大噴吹環數是有上限的，設計上需要合理考慮旋噴的能力。

如果處理較大的煙氣量，采用更多的濾袋，則考慮增加旋噴機構，實現分倉室旋噴清灰的技術。

2.4 清灰系統技術

采用了低壓力的羅茨風機提供約40kPa的壓縮氣流來滿足旋噴裝置的清灰氣流流量要求。傳統行噴吹提供的壓縮空氣壓力約為0.3MPa（300kPa）。因此，旋噴清灰是超低壓清灰，基本上不會造成濾袋的瞬時膨脹，纖維瞬時舒張，局部細微粉塵逃逸的狀況，能實現噴吹時的超精密過濾。旋噴清灰的機理是噴入濾袋的超低壓氣流造成濾袋的瞬時抖動，從而使粉塵層脫落。羅茨風機在設置上一般是一用一備（根據清灰氣量需要確定）。由于羅茨風機一直在運行中，清灰系統卻不一定在運行中，為了防止羅茨風機出現事故，需要設置安全閥及消音器，保證羅茨風機多余的氣量通過安全閥釋放，通過消音器消音，達到環保要求。根據工況不同，建議壓縮氣流經過加熱裝置加熱至90℃后送入旋噴系統。

清灰系統設計包括儲氣罐的選擇、脈沖閥的選取，這兩者都與噴吹管噴嘴對應的噴吹面積有一定的關系。確切來說，根據噴吹管噴嘴的面積，確定清灰設備中間導氣管總管的截面面積，根據總管的截面面積確定脈沖閥的尺寸，根據脈沖閥的噴吹氣量確定本身的儲氣罐的大小。根據工程經驗和經濟原則，總管截面積一般為噴嘴截面積之和的2～2.5倍。儲氣罐規格一般為脈沖閥一次噴吹氣量的5～7倍。

2.5 流化風系統技術

旋噴除塵器一般是為半干法脫硫配置，其灰斗采用船型灰斗，底部接流化布，將循環灰送入脫硫塔。因此，需要對流化布裝置提供壓縮氣流來流化積灰。采用羅茨風機提供流化風，壓力一般為40kPa，流量根據工況確定。對于流化風用量，一般有如下公式：

R=60QBL/1000

式中，R為耗氣量，單位m3/h;Q為單位面積耗氣量，單位m3/m2·min，Q=1.5～2.0;B為氣化布寬度，單位mm;L為氣化布長度，單位m。

根據當地氣溫和現場工況的不同，有的時候，需要考慮羅茨風機出來的流化風經過加熱裝置加熱至90℃后才能輸送到流化布裝置，防止低溫氣體進入流化布，其中的水汽冷凝造成流化布糊住失效的現象，這一點對于系統的運行十分重要。

3? 結語

旋噴布袋除塵器一般是配套半干法脫硫除塵工藝的首選除塵設備。它的超低壓噴吹技術和旋噴技術及流化灰輸送技術保證了整個除塵器性能的穩定和滿足CFB系統連續穩定運行的要求。由于其結構上與傳統的行噴布袋除塵器有較大的差異，因此，在設計旋噴布袋除塵器時，除了要考慮其結構上有足夠的大顆粒粉塵預沉降空間外，還要考慮花板的布置方式，旋轉清灰設備的結構方式及噴吹管的結構設計，還要注意噴吹清灰的壓縮空氣要求，只有注意了這些要點，才能設計出一個好的旋噴除塵器。

參考文獻

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