袋式除塵器設計要點分析

　　袋式除塵器設計要點

　　　 袋式除塵器設計優劣涉及到諸多因素,文章從處理風量、使用溫度、氣體成分等方面簡要介紹了袋式除塵器的設計要點。

　　 袋式除塵器的工作機理是含塵煙氣通過過濾材料,塵粒被過濾下來,過濾材料捕集粗粒粉塵主要靠慣性碰撞作用,捕集細粒粉塵主要靠擴散和篩分作用,濾料的粉塵層也有一定的過濾作用。

　　 袋式除塵設備設計優劣涉及到諸多因素,文章從以下因素介紹了袋式除塵器的設計要點。

　　 1、處理風量

　　 處理風量決定著袋式除塵器的規格大小。一般處理風量都用工況風量。設計時一定要注意除塵器使用場所及煙氣溫度,若袋式除塵器的煙氣處理溫度已經確定,而氣體又采取稀釋法冷卻時,處理風量還要考慮增加稀釋的空氣量；考慮今后工藝變化,風量設計指值在正常風量基礎上要增加5%～10%的保險系數,否則今后一旦工藝調整增加風量,袋式除塵器的過濾速度會提高,從而使設備阻力增大,甚至縮短濾袋使用壽命,也將成為其他故障頻率急劇上升的原因,但若保險系數過大,將會增加除塵器的投資和運轉費用；過濾風速因袋式除塵器的形式、濾料的種類及特性的不同而有很大差異,處理風量一經確定,即可根據確定的過濾風速來決定所必須的過濾面積。

　　 2、使用溫度

　　 袋式除塵器的使用溫度是設計的重要依據,使用溫度與設計溫度出現偏差,會釀成嚴重后果,因為溫度受下述兩個條件所制約: 一是不同濾料材質所允許的***高承受溫度(瞬間允許溫度和長期運行溫度)有嚴格限制；二是為防止結露,氣體溫度必須保持在露點20℃以上。對高溫氣體,必須將其冷卻至濾料能承受的溫度以下,冷卻方式有多種,較為典型的有自然風管冷卻、強制風冷、水冷等,具體可按不同的工藝及冷卻溫度、布置尺寸要求等進行設計選型。

　　 3、氣體成分

　　 除特殊情況外,袋式除塵器所處理的氣體,多半是環境空氣或爐窯煙氣,通常情況下袋式除塵器的設計按處理空氣來計算,只有在密度、黏度、質量熱容等參數關系到風機動力性能和管道阻力的計算及冷卻裝置的設計時,才考慮氣體的成分。在許多工況的煙氣中多含有水分,隨著煙氣中水分的增加,袋式除塵器的設備阻力和風機能耗也隨之變化。含塵氣體中的含水量,可以通過實測來確定,也可以根據燃燒、冷卻的物質平衡進行計算。煙氣中有無腐蝕性氣體是決定濾料、除塵器殼體材質及防腐等選擇所必須考慮的因素。另外,若煙氣中有有毒氣體,一般都是微量的,對裝置的性能沒有多大影響,但在處理此類含塵煙氣時,袋式除塵器必須采用不漏氣的結構,而且要經常維護,定期檢修,避免有毒氣體泄露造成安全事故。

　　 4、入口含塵濃度

　　 入口含塵濃度常以標態體積含塵質量表示,就入口含塵濃度,袋式除塵器設計時要作如下考慮

　　 (1) 設備阻力和清灰周期。入口含塵濃度增大,相同過濾面積情況下,設備阻力也增加,為維持一定的設備阻力, 清灰周期也相應縮短；

　　 (2) 濾料和箱體的磨損。在粉塵具有強磨損的高濃度狀況下,磨損量與含塵濃度成正比,在除塵器入口處應有導流耐磨等處理技術,如燒結粉塵、氧化鋁粉、硅砂粉等；

　　 (3) 預除塵器及過濾風速。在入口含塵濃度很高的情況下,應設計較低的過濾風速及設計預除塵器,但如果設計具有初級沉降功能的結構形式,也可取消預除塵器；

　　 (4) 排灰裝置。排灰能力是以能排出全部收集的粉塵為標準,排出的粉塵量,等于入口、出口含塵濃度差值與處理風量之積,多級排灰裝置能力設計應以下一級大于上一級排灰能力為準。

　　

5、出口含塵濃度

出口含塵濃度必須低于環境保護法規及國家衛生標準的***值。袋式除塵器的出口含塵濃度,依除塵器的結構形式、濾料種類、粉塵性質而有所不同,一般介于1～50mg/m3之間。對于含有鉛、鎘等有害物質的情況下,要求出口濃度特別低,設計時按不同的用途及工藝特性,選用不同的袋式除塵器結構及濾料材質。

　　 6、粉塵性質

　　 粉塵的性質對袋式除塵器的設計有很大影響,對粉塵一些特殊性質,要根據設計經驗采取有效的措施。

　　 (1) 附著性和凝聚性。附著性和凝聚性粉塵進入袋式除塵器,粉塵稍經凝聚就會顆粒變大,堆積于濾袋表面的粉塵在被抖落的過程中,也能繼續進行凝聚,清灰效能和通過濾料的粉塵量也與粉塵的附著性和凝聚性有關。因此,設計時對附著性和凝聚性非常顯著的粉塵,或者幾乎沒有附著性和凝聚性粉塵,必須按粉塵種類、用途的不同,根據設計經驗采取不同的處理措施。

　　 (2) 粒徑。粒徑分布對袋式除塵器的主要影響是阻力損失和磨損。微細粉塵對壓力損失影響比較大,粗粒粉塵對磨損起決定性作用,但只有入口含塵濃度高和硬度大的顆粒,其影響才比較大。

　　 (3) 粒子形狀。一般認為,針狀結晶粒子和薄片狀粒子容易堵塞濾料的孔隙,降低除塵效率。能夠凝聚成絮狀物的纖維狀粒子,若采取很高的過濾速度,就很難從濾料表面脫落,設計時按粒子狀及特性選擇不同的過濾風速。

　　 (4) 粒子的密度。粉塵的堆積密度與粒徑、凝聚性、附著性有關,也與袋式除塵器的阻力損失、過濾面積有關。堆積密度越小,清灰越困難,設計時要選擇較低過濾風速。此外,粉塵的堆積密度對選定除塵器灰斗及排灰裝置能力至關重要。

　　 (5) 吸濕性和潮解性。吸濕性和潮解性強的粉塵,在袋式除塵器運轉過程中,極易在濾料表面上吸濕而固化,或遇水潮解而成為稠狀物,造成清灰困難、設備阻力增大,以至影響除塵器正常運轉。例如對含有KCl、MgCl2、NaCl、CaO等強潮解性物質的粉塵, 要采取必要的技術措施。

　　 (6) 靜電性。容易帶電的粉塵在濾料上一旦產生靜電,就不易脫落,對非常容易帶電的粉塵,必須采用防靜電濾料等技術措施,以避免因靜電產生火花而引起爆炸。

　　 (7) 可燃性。對于可燃性粉塵,雖然不一定都引起爆炸,但如除塵器前的工藝流程中出現火花,且能進入除塵器內時,就應采用防爆措施,如增設火花捕集器、設防爆門等。

　　 7、設備阻力

　　 所謂設備阻力是指除塵器入口至出口在運行狀態下的全壓差。布袋除塵器的壓力損失通常在1000～2000Pa之間,脈沖袋式除塵器壓力損失通常小于1500Pa。設備阻力是風機選型的主要依據,設備運行過程中允許壓力損失有某種變動范圍,設計時應考慮設備阻力變動余量來確定風機的選型。

　　 8、設備耐壓

　　袋式除塵器的耐壓是根據工藝要求及風機的靜壓等確定的,必須按照袋式除塵器正常使用的壓力來確定設備的設計耐壓。作為一般用途的袋式除塵器,設備耐壓為4000～5000Pa,對于長袋脈沖除塵器一般為6000～8000Pa,對于采用以羅茨鼓風機為動力的負壓型空氣輸送裝置,除塵器的設計耐壓為15～50kPa。另外,某些特殊如高爐煤氣干法脈沖袋式除塵器,其設計耐壓要求達到0.3MPa或更高,設備一般均設計為圓形,以滿足耐壓要求。

　　9、清灰壓力

　　 清灰壓力是袋式除塵器設計的重要參數,根據所用壓縮空氣壓力不同,分成高壓(0.5-0.7MPa)、中壓(0.35～0.5MPa)、低壓(0.2～0.35MPa)及超低壓(0.2MPa以下), 并把脈沖閥根據氣包內壓力區分為高壓閥(直角閥)和低壓閥(淹沒閥)。設計選型高壓或低壓脈沖閥是按壓縮氣體供氣條件及除塵工藝工況決定,目前小型除塵器使用較多的為高壓清灰壓力,而長袋脈沖采用較多的為低壓清灰壓力。不同清灰壓力設計選用不同的噴吹管清灰結構,噴吹管開孔尺寸、結構型式、噴吹管與花板的高度尺寸等,將直接影響設備清灰性能。脈沖清灰對壓縮空氣要求不十分嚴格,含塵、含水、含油等指標分別達到ISO8573-1表中三級、五級即可,當壓縮空氣質量不達標,噴吹時進入除塵濾袋的氣流含油、含水量相對增加,一旦油、水進入濾袋,將貼附堵塞部分過濾面積,導致除塵器阻力加劇上升。

　　 10、清灰方法

　　 (1) 在線清灰和離線清灰。脈沖袋式除塵器可采用在線清灰和離線清灰兩種方法。在線清灰是指在進行脈沖噴吹時,濾袋仍然進行含塵氣體過濾,在線清灰過濾及清灰時對系統波動影響小,但清灰不徹底,不能在線檢修。離線清灰是指把除塵器內部分成若干個過濾室,每個袋室的凈氣室上獨立安裝離線閥、氣缸和電磁脈沖閥等壓縮氣控制系統,在對每個過濾室進行脈沖清灰噴吹前,通過離線閥首先關閉這個袋室,使該濾室在沒有煙氣過濾情況下進行清灰,因此離線清灰效果更徹底,且能在線檢修,缺點是增加離線機構、造價高、清灰時對系統煙氣波動有影響等。

　　 如何選擇在線或離線清灰,應視除塵工藝及用戶條件等諸多方面進行綜合考慮,對于小型且入口粉塵濃度低的除塵器,一般采用在線清灰,反之采用離線；對于大型除塵器一般設計為離線結構并具有離線、在線兩種可以切換的清灰功能,當工況條件允許不離線清灰時,可切換為在線清灰,但無論在線或離線清灰,均應具有通過離線閥實現不停機的在線檢修功能。

　　 (2) 管式噴吹和箱式噴吹。管式噴吹是在每排濾袋上方設噴吹管,屬有序噴吹,即通過管上的噴嘴向每條濾袋內噴吹清灰氣流,噴吹孔徑各不相同,保證各條濾袋清灰強度均勻,對于大型長袋脈沖除塵器管式噴吹結構大大優于箱式噴吹。箱式噴吹不設噴吹管,屬無序噴吹,清灰氣流靠脈沖閥直接噴入上箱體并使之增壓,進而將能量傳遞至該室每條濾袋以實現清灰；箱式脈沖噴吹除塵器中,處于不同部位的各條濾袋,清灰強度存在較大差異,且一般氣耗量較大,濾袋長度受到限制,清灰效果對離線閥的氣密性依賴較大,所以箱式噴吹多用于中小型除塵器。

　　 11、氣流上升速度

　　 在除塵器內部,濾袋低端含塵氣體能夠上升的實際速度,就是氣流上升速度。氣流上升速度的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損及因脈沖清灰而脫離濾袋的粉塵隨氣流重新返回除塵布袋表面有重要影響。氣流上升速度是除塵器內煙氣不應超過的***大速度,達到和超過這個速度,煙氣中的顆粒物就會磨壞濾袋或帶走粉塵,甚至導致設備運行阻力偏大。

　　 袋式除塵器進行過濾時分為內濾和外濾兩種,前者含塵氣流由濾袋內部流向外部,后者含塵氣流由濾袋外部流向濾袋內部。

　　 內濾式袋式除塵器氣流上升速度按下式計算:

　　 Vk = Sa?Vc/S

　　 式中　 Vk———除塵器氣流上升速度,m/min;

　　 Sa———單條濾袋過濾面積,m2;

　　 Vc———過濾速度,m/min;

　　 S ———濾袋口的截面積,m2。

　　 外濾式袋式除塵器氣流上升速度按下式計算:

　　 Vk =Qv/(SA-nS)

　　 式中　Vk———除塵器氣流上升速度,m/min;

　　 Qv———濾袋室的處理風量,m3/min;

　　 SA———濾袋室袋低處的截面積,m2;

　　 n ———濾袋室濾袋數量, 個。

　　過濾速度和氣流上升速度二者在袋式除塵器內各處都應保持在一定范圍內。如果過濾風速選擇不當或分室分布不均,會影響濾袋的壽命,同樣,氣流上升速速選擇不當或分室的氣流上升速度不均,也會影響濾袋使用壽命。因此,在設計中不僅要設計合理的因此,在設計中不僅要設計合理的過濾風速及使氣流分布均勻的導流技術,而且要按粉塵的粒徑、濃度、工況條件設計選擇合理的氣流上升速度,才能確保延長濾袋使用壽命。

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