袋式除塵器噴吹脈沖式與側(cè)進(jìn)氣式結(jié)構(gòu)對比

袋式除塵器噴吹脈沖式與側(cè)進(jìn)氣式結(jié)構(gòu)對比

用于水泥工業(yè)的袋式車床主要有兩種類型：風(fēng)式和脈沖式，其中脈沖類型分為氣箱脈沖和噴吹脈沖。以前,由于反吹風(fēng)式的濾袋較長(10m),在處理大煙氣量的場合相對占地面積較小,多用于窯系統(tǒng)的除塵,而脈沖式的雖然有很多優(yōu)點(diǎn),限于當(dāng)時的技術(shù)水平濾袋較短(2m～3.5m),多用于處理小煙氣量的場合。近年來噴吹脈沖式的濾袋已經(jīng)可以做到8m,完全克服了處理大煙氣量后占地面積大的缺點(diǎn),在窯系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用,并取代了反吹風(fēng)式,因而本文所探討的袋式除塵器均指噴吹脈沖式。噴吹脈沖式的濾袋長度從2m～3.5m發(fā)展到8m是袋式除塵器最重要的突破,這一突破最主要的原因是袋式除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了一系列新技術(shù)。1側(cè)通氣方式的影響進(jìn)氣方式是指煙氣進(jìn)入過濾區(qū)(濾袋組)的流動方向。以前袋式除塵器多采用下進(jìn)氣方式(見圖1)。這種進(jìn)氣方式有很多缺點(diǎn),首先煙氣在過濾區(qū)內(nèi)的流動方向與粉塵的沉降方向相反,清灰時易產(chǎn)生二次吸附;其次,濾袋上下部粉塵粗細(xì)顆粒分布不均,粗顆粒多在底部而細(xì)顆粒多在上部;第三,受煙氣在濾袋之間運(yùn)動速度(上升速度)的限制,濾袋間距不能太小。這些缺點(diǎn)隨濾袋的長度增加而增加,這就是當(dāng)初濾袋被限制在3.5m以內(nèi)的原因。而側(cè)進(jìn)氣方式與下進(jìn)氣方式完全不同(見圖2),煙氣不再通過灰斗而是直接從過濾區(qū)的側(cè)面進(jìn)入,再從過濾區(qū)內(nèi)向下運(yùn)動,相對于過濾區(qū)來說,煙氣是從側(cè)部進(jìn)入的,所以稱為側(cè)進(jìn)氣方式。側(cè)進(jìn)氣方式有很多優(yōu)點(diǎn),首先,煙氣在過濾區(qū)內(nèi)的流動方向與粉塵沉降方向垂直或一致,提高了清灰效果;第二,煙氣直接從側(cè)部進(jìn)入過濾區(qū),濾袋上下部的粉塵顆粒分布均勻,粉塵層的阻力低,清灰容易;第三,煙氣直接從側(cè)部進(jìn)入過濾區(qū),煙氣在濾袋之間運(yùn)動速度與濾袋的長度無關(guān)。這些優(yōu)點(diǎn)正好與下進(jìn)氣方式相反,而且濾袋越長優(yōu)點(diǎn)越明顯,從而解決了濾袋長度問題。2采用噴吹方式控制清灰能力噴吹技術(shù)的突破一是高性能大規(guī)格脈沖閥的出現(xiàn),如澳大利亞高原公司開發(fā)的3″淹沒式脈沖閥,相對于2.5″的角形閥來說,不但規(guī)格增加了,而且直接安裝在分氣箱上,所以噴吹阻力小,噴氣量大。目前他們又開發(fā)出4″甚至更大規(guī)格的淹沒式脈沖閥,可提供更大的噴氣量。高原公司早已開發(fā)出8″～12″的脈沖閥,用于魯奇的回轉(zhuǎn)管噴吹脈沖技術(shù)中。另一個突破是對噴吹機(jī)理認(rèn)識的提高,以前人們擔(dān)心濾袋增長會影響清灰效果,噴吹氣流不能有效到達(dá)袋底。通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明,濾袋的清灰強(qiáng)度最薄弱的部位不是袋底而是袋口,袋底的清灰強(qiáng)度僅稍低于濾袋中部,說明長袋不是清灰的障礙。也有資料認(rèn)為,清灰時袋口以下0.5m處壓力最大,底部其次,而中部最小,雖然與前面的說法不同,但袋底不是最薄弱的結(jié)論是一致的。澳大利亞高原公司的計(jì)算軟件也表明,只要噴吹裝置設(shè)計(jì)合理,8m長的濾袋清灰時的袋底壓力完全能達(dá)到2000Pa的要求。更有意思的是,同樣的噴吹裝置,對6m～8m的濾袋來說,清灰時的袋底壓力值變化不大,也證明了清灰能力不是袋長的障礙。有人擔(dān)心濾袋增長會增加袋口風(fēng)速,從而使阻力增大并加速袋口磨損。根據(jù)富樂公司當(dāng)初的技術(shù),要求脈沖式的袋口風(fēng)速控制在3m/s左右,后來人們發(fā)現(xiàn),袋口風(fēng)速取到5m/s時對阻力并沒有明顯影響,而袋口的磨損或損壞主要是清灰氣流的沖擊,與袋口風(fēng)速關(guān)系不大,說明袋口風(fēng)速也不是長袋的障礙。3保證清灰效果考慮到運(yùn)輸條件和成本,大部分袋式除塵器的花板、噴吹管等都在現(xiàn)場安裝,這樣很難保證花板的平面度和噴吹孔與花板孔的對中質(zhì)量,而這一切又與濾袋的壽命密切相關(guān)。試想,如果噴吹孔與花板孔對中不好,甚至噴吹孔不垂直與花板,那么在噴吹時強(qiáng)大的噴射氣流很容易將濾袋吹破,更談不上清灰效果,現(xiàn)場因?yàn)檫@一安裝問題造成的破袋事故很常見。如將花板、噴吹管等在工廠內(nèi)組裝成整體結(jié)構(gòu)發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場,能從根本上解決這一問題,這就是整體凈氣箱結(jié)構(gòu)。整體凈氣箱結(jié)構(gòu)雖然運(yùn)輸成本較大,但工廠內(nèi)的專業(yè)生產(chǎn)能夠保證花板、噴吹管等關(guān)鍵部位的組裝質(zhì)量,這對保證清灰效果和濾袋壽命致關(guān)重要。且整體凈氣箱結(jié)構(gòu)安裝方便快捷,便于現(xiàn)場維護(hù),讓用戶真正能夠放心。4減少漏風(fēng)的常用技術(shù)為由于噴吹脈沖袋式除塵器的安裝和更換濾袋都在頂部進(jìn)行,所以在頂部設(shè)計(jì)有非常多的檢修門,這些檢修門是主要漏風(fēng)點(diǎn)。除塵器的漏風(fēng)不但增加運(yùn)行能耗,還會加速噴吹時煙氣和壓縮氣體中的水分析出,使濾袋上的粉塵受潮粘接,造成濾袋嚴(yán)重掛灰甚至無法工作,所以袋式除塵器的漏風(fēng)控制是相當(dāng)重要的,為此在《水泥工業(yè)除塵技術(shù)工程規(guī)范》中對漏風(fēng)率作了最低要求的規(guī)定。為了減少漏風(fēng),目前比較好的技術(shù)有兩種,一種技術(shù)是頂部采用大規(guī)格檢修門,即一個除塵室設(shè)置一個檢修門,檢修門規(guī)格增大后,同樣的檢修門面積可大大減少密封條的長度。以一臺處理900000m3/h風(fēng)量的除塵器為例,采用大規(guī)格檢修門后其密封條長度比普通小檢修門減少一半以上,僅這一點(diǎn)就可使漏風(fēng)率降低一倍。由于采用了大規(guī)格檢修門,除塵器頂部的門框剛度很容易得到加強(qiáng),更有利于保證密封效果。減少漏風(fēng)的另一技術(shù)是采用高凈氣室結(jié)構(gòu),即在花板的上部設(shè)計(jì)有較高空間的凈氣室,安裝和更換濾袋均在凈氣室內(nèi)進(jìn)行,所以也稱內(nèi)換袋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的每個凈氣室只要設(shè)計(jì)一個供濾袋袋籠進(jìn)出的檢修門即可(如果是在線清灰結(jié)構(gòu),則每臺除塵器只要有1～2個這樣的檢修門),因而檢修門的密封條長度更少,漏風(fēng)率更低。以上兩種技術(shù)中高凈氣室結(jié)構(gòu)的漏風(fēng)率最低,但結(jié)構(gòu)較大,而大規(guī)格檢修門的漏風(fēng)率雖不如高凈氣室結(jié)構(gòu),也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《規(guī)范》中的要求,且結(jié)構(gòu)相對較小。目前,國際上這兩種結(jié)構(gòu)都有大量應(yīng)用,尤其是整體凈氣室結(jié)構(gòu),為設(shè)計(jì)制作大規(guī)格檢修門創(chuàng)造了條件,兩者的結(jié)合可謂集上述優(yōu)點(diǎn)之大成,是目前袋式除塵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個亮點(diǎn)。5氣路串聯(lián)設(shè)計(jì)的必要性噴吹技術(shù)對長袋的影響,除了采用大口徑脈沖閥外,噴吹氣路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否得當(dāng)也相當(dāng)重要。水泥工業(yè)因玻纖覆膜濾料而多采用低壓(≤0.3MPa)大流量清灰方式,由于清灰壓力較低,清灰氣量顯得相當(dāng)重要,也就是說,當(dāng)脈沖閥工作時,應(yīng)保證在極短時間內(nèi)(0.1～0.2s)噴出足夠的壓縮氣體量才能滿足清灰要求。如高原公司的3″淹沒式脈沖閥在噴吹壓力0.3MPa時一次的噴氣量大約0.8Nm3,這就要求氣路系統(tǒng)應(yīng)有在這個時間內(nèi)提供≥0.8Nm3氣源的能力,這種能力稱為補(bǔ)氣能力。要滿足補(bǔ)氣能力,僅僅選擇足夠能力的空壓機(jī)和貯氣罐是不夠的,因?yàn)樗鼈兺ǔ＞嗝}沖閥較遠(yuǎn),氣路中還有管網(wǎng)的阻力等,而脈沖閥的工作時間很短,靠它們來補(bǔ)氣,時間上來不及。也就是說,氣路系統(tǒng)在脈沖閥工作前不但能提供足夠的壓縮氣體,而且這些壓縮氣體必須貯存在距脈沖閥很近的位置。脈沖閥大多安裝在由方管或圓管制成的分氣箱上。分氣箱除用于固定脈沖閥外,其容積是貯存壓縮氣體最理想的地方。但一個分氣箱的容積是有限的,仍以3″淹沒式脈沖閥為例,假定分氣箱采用準(zhǔn)400mm的鋼管制作,長度3000mm(一個分氣箱上安裝12個脈沖閥,脈沖閥間距230mm),則一個分氣箱的容積僅為0.377m3,還未扣除脈沖閥和噴吹管占去的空間。顯然靠一個分氣箱的容積來滿足一個脈沖閥的噴氣量(0.8Nm3)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須是多個分氣箱的容積共用才行,這就涉及到分氣箱之間的氣路聯(lián)接問題。通常的氣路聯(lián)接都是在主氣路與每個分氣箱之間設(shè)計(jì)一個截止閥(見圖3),這種聯(lián)接稱并聯(lián)設(shè)計(jì)。它有一個很大的缺陷,當(dāng)一個脈沖閥工作時,其它分氣箱的氣體要通過兩個截止閥和四次轉(zhuǎn)向的管路才能向正在工作的分氣箱進(jìn)行供氣,顯然談不上多個分氣箱的容積共用,或者說補(bǔ)氣能力很差。比較好的氣路聯(lián)接是主氣路通過截止閥接第一個分氣箱,分氣箱之間直接用和脈沖閥規(guī)格相當(dāng)?shù)纳炜s式聯(lián)接器進(jìn)行聯(lián)接(見圖4),這種聯(lián)接稱串聯(lián)設(shè)計(jì)。當(dāng)一個脈沖閥工作時,其它分氣箱的氣體能快速向該分氣箱進(jìn)行供氣,因而串聯(lián)設(shè)計(jì)才能真正做到多個(整排)分氣箱的容積共用,補(bǔ)氣能力非常好。任何一種設(shè)計(jì)都有利弊兩方面,關(guān)鍵要進(jìn)行利弊的主次分析和功能效益的分析。氣路設(shè)計(jì)中,補(bǔ)氣能力是主要的,而方便檢修是次要的,補(bǔ)氣能力的好壞在運(yùn)行中始終影響清灰效果,而檢修功能在整個運(yùn)行期間很少用到幾次,相比之下,串聯(lián)接法抓住了主要功能,功能效益也比并聯(lián)高。6離線清灰結(jié)構(gòu)從清灰方式上分,有定時清灰和定阻清灰。定時清灰是清灰操作按固定的時間間隔進(jìn)行,適合工藝狀況較穩(wěn)定的場合。定阻清灰是清灰操作由除塵器的運(yùn)行差壓決定,當(dāng)差壓達(dá)到設(shè)定值時開始清灰,直到差壓低于設(shè)定值,適合工藝狀況不太穩(wěn)定的場合。定阻清灰能使除塵器的整體阻力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi),對工藝操作有利,定阻清灰不會造成清灰過度或清灰不足等情況,有利于保護(hù)濾袋和節(jié)省能源,相比之下,定阻清灰應(yīng)用較多。從結(jié)構(gòu)上分,有離線清灰結(jié)構(gòu)和在線清灰結(jié)構(gòu)兩種。離線清灰是指清灰時,被清灰的濾袋(室)通過離線閥切斷過濾煙氣(離線)而脫離過濾狀態(tài),清灰完成后再打開離線閥恢復(fù)過濾狀態(tài),即清灰和過濾分開進(jìn)行。在線清灰則在清灰時并不將被清灰的濾袋(室)脫離過濾狀態(tài),而是清灰過濾同時進(jìn)行。這里要注意清灰結(jié)構(gòu)和清灰方式的區(qū)別,離線清灰結(jié)構(gòu)是帶離線閥的,可實(shí)現(xiàn)離線清灰或在線清灰(離線閥不工作)。在線清灰結(jié)構(gòu)是不帶離線閥的,只能實(shí)現(xiàn)在線清灰。從清灰效果上看,離線清灰由于清灰和過濾分開,因而清灰時不易產(chǎn)生二次吸附,有利于粉塵的沉降,清灰效果好,在相當(dāng)長一段時間內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。然而它也不是完美無缺的,首先離線清灰必須設(shè)置離線閥。離線閥不但增加成本和故障點(diǎn),也增加了機(jī)械阻力,據(jù)估算,當(dāng)離線閥的風(fēng)速在10m/s時,閥本身加煙氣的轉(zhuǎn)向等阻力將達(dá)到100Pa以上;第二,對整臺除塵器來說,總有一個室的過濾面積在離線和在線兩種狀態(tài)下轉(zhuǎn)換,因而整機(jī)阻力波動較大,分室數(shù)越少這種波動越大,影響工藝系統(tǒng)的操作;第三,由于經(jīng)常有一個室的過濾面積在離線狀態(tài)下不參加過濾,全部過濾面積不能得到充分利用。所以國際上現(xiàn)在都比較提倡在線清灰結(jié)構(gòu),因?yàn)樵诰€清灰結(jié)構(gòu)對除塵器來說就是節(jié)能———機(jī)械阻力低,降耗———濾袋數(shù)量少。從清灰效果上看,只要采用側(cè)進(jìn)氣方式,粉塵沉降方向與煙氣流動方向垂直或一致,與離線清灰并沒有明顯差別。7不停機(jī)檢修功能國內(nèi)的袋式除塵器大多有不停機(jī)檢修功能,也就是說當(dāng)某一個室的濾袋發(fā)生破損后,可以不用停止主機(jī)設(shè)備的運(yùn)行而進(jìn)行更換濾袋等檢修操作。這一功能在濾袋破損不能得到保證的情況下相當(dāng)有用,因而得到了用戶的歡迎。實(shí)現(xiàn)不停機(jī)檢修功能就是將除塵器從結(jié)構(gòu)上分成若干個獨(dú)立的室,每個室的進(jìn)口和出口均設(shè)有切斷閥門(出口閥門也就是離線閥),當(dāng)某室的濾袋發(fā)生破損后則關(guān)閉該室的進(jìn)氣和出氣閥門,將該室從過濾狀態(tài)隔離出來而其它室仍然正常工作。不停機(jī)檢修功能確實(shí)起到了應(yīng)有的作用,為用戶的正常生產(chǎn)提供了保證,因而大多數(shù)用戶都要求有這種功能也是非常合理的。但這種功能也有很多不足,這一點(diǎn)并沒有引起足夠的重視。由于每個室都要設(shè)置進(jìn)口和出口閥門,僅離線閥的機(jī)械阻力就在100Pa左右,現(xiàn)在再加上進(jìn)氣閥,其機(jī)械阻力產(chǎn)生的能耗不可忽視。對于高濃度除塵來說,由于煙氣中的粉塵濃度很高,進(jìn)氣閥的運(yùn)行阻力會更大。8破袋檢測功能由于一臺除塵器的濾袋數(shù)量很多,當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生個別破袋時,廠家總希望知道哪個袋子破了,以便快速地更換處理,這就是破袋檢測功能。目前比較常用而又可靠的方法是采用帶破袋檢測功能的在線粉塵濃度儀,將濃度儀安裝在除塵器出氣口的煙道上,利用破袋后排放超標(biāo)的特點(diǎn)來確定破袋的位置(嚴(yán)格講應(yīng)當(dāng)是排數(shù))。這種方式有兩種基本的應(yīng)用,一種用于在線清灰結(jié)構(gòu),另一種用于離線清灰結(jié)構(gòu),現(xiàn)分別介紹如下:8.1在線粉碎濃度儀的距離由于在線清灰結(jié)構(gòu)不設(shè)離線閥門,所以一旦發(fā)生破袋,清灰時粉塵排放的突變與脈沖閥的動作和破袋距在線粉塵濃度儀的距離有相應(yīng)的關(guān)系,見圖5。圖5中的左圖為沒有發(fā)生破袋時的情況,測到的粉塵排放濃度均低于設(shè)定值,而右圖則有破袋的情況,即第8～11排(上部橫座標(biāo))的濾袋發(fā)生破損,這是利用每排濾袋到在線粉塵濃度儀的距離不同而測得的,現(xiàn)場只要調(diào)試好,一般都比較準(zhǔn)確。8.2關(guān)閉或關(guān)閉相關(guān)室離線清灰結(jié)構(gòu)在清灰時離線閥是關(guān)閉的,因而無法利用每排濾袋到在線粉塵濃度儀的距離不同,此時采用的方法是,