袋式除塵器結構、工藝優化升級研究

楊成安　胡東方

摘 要：隨著我國經濟持續增長，人們對環保意識的不斷增強，國家政府對工業除塵的要求不斷提高，新材料、新產品不斷的應用以及國家裝備水平的提升，除塵設備結構設計、工藝優化，具有進一步提升除塵效率高，濾袋壽命長以及鋼耗比小等技術特點。

關鍵詞：除塵器鋼耗比；結構設計優化；工藝優化

中圖分類號：TH131 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）18-0008-02

環境保護是國家實現經濟可持續發展的基本保障，進入二十一世紀以來，隨著我國經濟持續高速增長，資源能源需求不斷提高，環境壓力日益突出。“霧霾”、“PM2.5”等一系列社會熱點環境問題的出現，更使得環境保護關切度尤為突出。2013年12月27日，國家環境保護部發布《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915-2013），標準規定水泥工業顆粒物排放標準由≤50 mg/Nm3調整為≤30 mg/Nm3，其中重點區域為≤20 mg/Nm3?，F有的電除塵器無法滿足排放標準要求，電除塵器改造為袋式除塵器或電袋復合式除塵器是除塵發展的必然趨勢；袋式除塵器迎來了大規模應用時期。

1 袋收塵概況

為滿足大氣污染治理領域需要，早在2007年河南中材環保有限公司開發成功了LJP長袋脈沖袋式除塵器。該項目采用側向進氣技術、整體凈氣室技術、壓氣聯接器技術等多項技術，具有除塵效率高，濾袋壽命長以及鋼耗比小等技術特點。但其整體結構偏重，安裝周期長，成為市場競爭中重要瓶頸。

2 結構優化

河南中材環保有限公司基于LJP長袋脈沖噴吹除塵器的基礎上，吸收其側進氣方式，整體凈氣箱設計，各分氣箱相互串聯增加氣包容積等諸多優點，并引入ALSTOM（阿爾斯通）活塞式電磁脈沖閥的清灰方式和模式，袋式除塵器的進氣方式與西安建筑科技大學合作進行流量分配與阻力對比數值模擬，以確定更好的氣流均布性能。除塵器的結構設計引入結構動態仿真分析和三維建模輔助設計軟件。項目設計參數如下：

處理煙氣量： ≤2 000 000 Nm3/h（10%余量）；

處理煙氣溫度：≤260 ℃；

系統阻力：≤1 500 Pa；

運行壓力：-54 mbar；

出口排放濃度：≤30 mg/m3；

本體漏風率：≤2.5%；

耗鋼量：25 kg/m2；

活塞式電磁閥的使用壽命：

5年或100萬次；

濾袋的使用壽命：3年以上；

濾袋龍骨的壽命：5年以上；

2.1 脈沖清灰系統設計

脈沖清灰系統是袋式除塵器的核心系統之一，直接影響到袋式除塵器清灰效率、濾袋壽命、設備阻力等設備性能參數。當待處理煙氣風量、濃度等參數一定的情況下，濾袋長度越長，其除塵器的占地面積及單位過濾面積的比鋼耗越?。欢斦荚诿娣e相同時，單機的處理風量更大。脈沖清灰系統設計主要涉及脈沖閥與濾袋的匹配，噴吹參數同時與花板孔的布置、凈氣室的設計相關聯。脈沖清灰系統中噴吹參數根據長濾袋噴吹試驗，并結合項目實際進行確定。

脈沖閥與濾袋匹配方面：結合長濾袋脈沖噴吹試驗，決定脈沖清灰系統采用“柱塞式脈沖閥+φ130×8 000 mm” 設計方案。與φ160濾袋相比，φ130濾袋與柱塞式脈沖閥配合，使濾袋布置行間距更小。柱塞式閥與淹沒式脈沖閥相比，單次噴吹，耗氣量更大，能夠滿足長濾袋清灰需要；同時，柱塞式脈沖閥采用活塞結構，壽命比采用膜片的淹沒式脈沖閥壽命更長，同時可以滿足電力、冶金等煙氣環境。

2.2 花板孔的布置設計

目前，國內外的袋式除塵器的花板孔有多種布置方式，其布置方式最終的目的都是盡量的減少袋子之間的間隙，盡可能的降低除塵器的阻力。原LJP長袋脈沖袋式除塵器采用φ160×7 000 mm濾袋，其花板孔布置采用矩陣形布置方案，其參數尺寸為：行距×孔距=230×200，孔徑φ165，噴吹管最大孔數為22孔。結合脈沖閥、濾袋的選型，決定采用蜂窩型布置方案，即噴吹管孔數22孔、21孔交錯排列，花板孔布置參數尺寸：行距×孔距=180×160，孔徑φ135。下面對兩種方案進行單位面積花板布置濾袋過濾面積比較：

2.2.1 花板孔矩形布局

花板尺寸：4 700 mm×2 340 mm，花板面積有：S1=10.998 m2?；ò蹇讌担盒芯唷量拙?230×200，孔徑φ165；脈沖閥數量：9個，每根噴吹管孔數為22孔，可布置濾袋數量：共9×22=198條。

濾袋規格：φ160×7 000 mm，總過濾面積為：198×7 000×160×π≈696.68 m2（換算單位后）。

單位面積花板布置濾袋過濾面積：696.68÷10.998≈63.35 m2/每平方花板

2.2.2 花板孔蜂窩型布局

花板尺寸：3 737 mm×2 390 mm，花板面積有：S1≈8.93 m2?；ò蹇讌担盒芯唷量拙?180×160，孔徑φ135；脈沖閥12個，6根21孔噴吹管，6根22孔噴吹管，可布置濾袋數量：共6×（22+21）=258條。

濾袋規格：φ130×8 000 mm，總過濾面積為：258×8 000×130×π≈842.95 m2（換算單位后）

單位面積花板布置濾袋過濾面積：842.95÷8.93≈94.40 m2/每平方花板

“袋式除塵器結構優化升級”花板蜂窩型布置方案圖，如圖1所示。

圖1新設計方案的單位花板面積可布置的濾袋過濾面積是舊設計方案的1.49倍?？娠@著降低設備鋼耗比、降低設備占地面積。

2.3 凈氣室的設計

脈沖清灰系統與濾袋的匹配安裝質量對袋式除塵器的清灰效果有直接影響，為此在LJP長袋脈沖袋式除塵器開發過程中，采用整體凈氣室結構承載脈沖清類系統和濾袋、袋籠。即將花板、噴吹管設計到凈氣箱內，在公司組裝好發運到現場，使安裝質量提高，設備安裝工期縮短。凈氣箱是本袋式除塵器制造中最核心的部件，其中的部件組裝與焊接量特別大，花板的平面度、花板孔與噴吹孔的中心度與垂直度偏差、噴吹管的直線度、噴吹彎管的直線度以及檢修門的門框平面度等關系到濾袋的使用壽命、排放是否達標以及漏風率的大小。在原設計方案中，凈氣室與出氣口百頁閥、頂板是分開制作，現場組裝，結構復雜，安裝周期長。新設計的脈沖清灰系統和花板，設計開發新型凈氣室，將出氣口控制閥門由原來的分離式氣動百頁閥改為提升式氣動閥門，并整合到凈氣室上，簡化設備結構，降低設備安裝難度。新設計的凈氣室，大檢修門降低漏風率；船型結構更利于除塵器頂部雨水等的排放?！癓JP袋式除塵器”凈氣室新（左）、舊（右）方案圖，如圖2所示。

2.4 氣流分布部分

原LJP技術有專門的氣流分布部件，分布板。它包含了分布板、進氣口阻流板、前部阻流板和擋灰板等部件。其零部件的種類放多且其形狀各異，其加工類型有輥圓、折邊、軋弧等難度可想而知。

優化結構將氣流分布整合在了灰斗和袋室里，用灰斗阻流板和袋室的阻流板來實現氣流分布。不僅減輕了加工難度還簡化了整體的結構，同時把原LJP技術用于氣流分布重量給節省了下來。

3 加工工藝優化

3.1 花板加工工藝優化

在LJP長袋脈沖袋式除塵器制造方面：凈氣室是承載脈沖清灰系統的核心部件，是影響LJP長袋脈沖袋式除塵器清灰效率的重要因素。而花板是裝載清灰原件濾袋以及袋籠的重要部件，花板加工質量直接影響濾袋、袋籠裝配尺寸?；ò宓募庸すに囘M行革新，首先對花板的分解由原來的橫向4段式調整為縱向2段式，以減少拼接焊縫，降低焊接形變。

在加工方式方面：花板采用激光切割加工（±0.2 mm） 代替模具沖制（±0.5 mm），根據激光切割機行程及來料規格，將花板拼接焊縫沿著噴吹管方向，拼接焊縫不留間隙采用開破口焊接，同時增加橫向扁鋼支撐，有效保證花板孔與噴吹管孔同軸度，減少了花板后期整形工作量，顯著提高產品部件的加工質量。

3.2 凈氣室制作工藝優化

在凈氣室加工方面，設計制作了自動焊接工裝夾具，代替原來的純手工焊接，既提高了生產效率，也顯著提高的加工質量，使凈氣室的精度顯著提高。由于噴吹管、花板、濾袋三者的裝配尺寸是關鍵尺寸，所以凈氣室均在工廠內進行噴吹管和花板匹配，加上花板、濾袋、袋籠的尺寸匹配，有效保證了產品的加工質量。

4 結 語

通過對基于LJP長袋脈沖噴吹除塵器的基礎上技術、工藝優化升級，使其結構設計更加緊湊，生產安裝周期縮短，產品的質量更易保證，收塵效率進一步提高，可以應用領域更多，使產品更具有市場競爭力。

參考文獻：

[1] 張志茹.制冷站工藝設計優化[J].冶金動力，2010，（2）.

[2] 楊秀奎.脈沖袋式除塵器工作原理及使用和維護[J].應用能源技術，2010，（2）.