超長袋低壓脈沖噴吹袋除塵器的應用

鄭金平

超長袋低壓脈沖噴吹袋除塵器的應用

鄭金平

低壓脈沖噴吹袋除塵器清灰強度大，清灰效率高，已得到各行業的廣泛使用。傳統觀念認為袋長6m即可稱為長袋，因而數年來脈沖噴吹除塵器局限于此，造成除塵器占地面積大，換袋數量過多。在現實條件迫切的需求下，借助于實驗驗證、CFD模擬，超長袋低壓脈沖噴吹袋除塵器得到了初步應用，并取得了良好的效能，將進一步推動脈沖噴吹袋除塵器的發展與應用。超長袋低壓脈沖噴吹除塵器研制的核心在于導流裝置的使用以及運輸安裝的整體化思考，隨著傳統觀念的突破，超長袋低壓脈沖噴吹技術將得到廣泛應用。

低壓脈沖噴吹；長袋；超長袋；CFD模擬；導流裝置

1　前言

袋式除塵器是一種高效率的除塵設備，由于其過濾機理的特點，排放濃度可達10mg/m3甚至更低，已廣泛應用在水泥、電力、冶金等行業。

袋式除塵器按清灰方式分為機械振打清灰、逆氣流清灰、脈沖噴吹清灰三類。機械振打清灰不能保證振打均勻，加速度衰減過快使得濾袋不能過長，增加了鋼耗及占地面積。逆氣流清灰屬低效清灰方式，采用低過濾風速的濾料，設備體積龐大，總投資高。脈沖噴吹起源于早期的氣箱脈沖噴吹，目前仍在應用。氣箱脈沖噴吹僅使用一個噴嘴噴吹整個袋室，噴吹氣量有限，濾袋受噴氣量不均勻，效率不高，濾袋袋長一般≯4m。而低壓脈沖噴吹清灰強度大，每條濾袋對應一個噴嘴，受獨立的氣流噴吹，清灰效率高，可在低壓狀態下工作，濾袋壽命長，袋長可達到6m，稱之為低壓長袋脈沖噴吹。在工作期間，濾袋既能清灰又能過濾，允許的過濾風速也高，因而低壓長袋脈沖噴吹就成為了袋式除塵器的一種主流的清灰方式。

2　現狀

脈沖清灰除塵器理論上采用的濾袋越長，除塵器鋼耗、占地面積越小，經濟效能越高。隨著新環保法規的執行，很多電除塵器面臨因排放不達標而需改成袋除塵器的要求，可原有電除塵器受限于空間的狹窄，只能選用長濾袋。但濾袋多長比較合適，低壓噴吹是否仍然有效，是行業探求的焦點。

我公司在長期的實踐應用中，推出了用于水泥窯尾的新式超長袋低壓脈沖袋除塵器，采用9m袋長（?160mm，玻纖覆膜），噴吹壓力仍然為傳統的0.2～0.3MPa，一舉突破了低壓長袋的傳統范疇，已經應用在巴西拉法基4 000t/d窯尾電改袋項目，并取得了良好的效能指標。本文以該項目為例，予以說明。

表1　除塵器參數

3　方案確定

（1）進風方式

脈沖噴吹袋除塵器采用濾袋外濾粉塵的方式，因此要求含塵氣體采用濾袋側部進風或底部進風方式。底部進風要求保證can速度≯1m/s，這就限制了濾袋不能過長。而對于側部進風，雖沒有can速度的要求，但含塵氣流將直接沖刷濾袋，應降低氣流速度。但這樣會導致側部進風口過大，同樣造成鋼耗及占地面積增加。結合以上兩種進風方式的特點，超長袋脈沖袋除塵器采用底部與側部同時進風結合的方式，通過增加導流裝置合理分配兩種方式各自的進風量。

表2　進風管道CFD模擬結果

（2）導流裝置

導流裝置是保證超長袋低壓袋除塵器穩定工作的核心部件，經過CFD計算機模擬，確定導流裝置放置的位置、外形及構造。本項目除塵器配置3套導流裝置，其中1套安裝在進風管道，使各個分室獲得大致相等的風量。

圖1　進風管道CFD云圖

以質量流來表示各分室的進風量，分析CFD模擬結果可得，除塵器各個分室平均獲得8.5%進風流量，非常均勻。

另兩套導流裝置分別用于濾袋底部（灰斗內）和側部（殼體內），使得袋室內氣流流動均勻，避免氣流急劇沖刷。通過CFD模擬，在兩套導流裝置共同作用下，使70%的氣流從濾袋底部進風，其余的從濾袋側部進風，確保了底部進風滿足can速度要求。

（3）殼體結構

除塵器排列為2列，每列6個袋室。每個袋室都是獨立的箱體結構，各自帶有獨立的灰斗。考慮到箱體在制造廠需整體制作和整體發運，箱體架構應盡可能地減少不平度、應力集中等因素。而所用的板材都比較薄，在吊裝和焊接過程中難免有變形，特別是焊接受熱變形最為嚴重，因此箱體需選用原平板來制作。

箱體和灰斗在現場地面組裝后，可以整體吊裝，減少了高空作業量。相鄰的箱體之間，沿高度方向，使用型鋼連接，增加整體穩定性。獨立袋室箱體結構更有利于導流裝置發揮作用，不受臨近氣流的影響。

從圖3可以看到，袋室箱體內部還留有巨大的空間，具有運輸存儲功能。可以先將單個袋室的袋籠裝入一個小箱中，再鋪設導軌放入袋室箱體內部，到達現場后可整齊地取出。即使裝完了袋籠，袋室箱體內部空間仍然富余，保溫巖棉等其他物品也可以置入其中。

圖2　殼體內部導流板

（4）進出風管道

進出風管道作為一整體結構，被放置在兩列袋室的中間，進出風管道共用一個斜隔板。斜隔板之下為進風管道，與殼體下部通過手動蝶閥連接。斜隔板之上為出風管道，與殼體凈氣室通過氣動百葉排風連接。因為運輸的原因，進出風管道切割為與單列袋室數相對應的6件，需現場分別吊裝后，再相互間密封連接。

圖3　殼體箱體結構

圖4　進出風管道整體結構

（5）過濾裝置

過濾裝置包括濾袋和袋籠，是袋除塵器的核心。一般水泥窯尾除塵器濾袋使用玻纖或P84濾料，P84性能優良但價格昂貴，玻纖覆膜濾袋性價比高。濾袋材質需根據工況選擇，本項目氣流高溫高濕，P84易發生水解，因此不宜選用。隨著近些年覆膜技術的發展，玻纖覆膜耐溫、耐濕、耐腐蝕“表面”過濾性能提高，玻纖覆膜得到了廣泛應用。但玻纖不耐折，脈沖噴吹壓力較低，適合低壓噴吹。即使濾袋超長9～10m，根據實驗及CFD模擬驗證，普通3″脈沖閥在低壓（0.2～0.3MPa）噴吹條件下，袋底的壓力與普通濾袋（6m）比較，并無大變化，其產生的振幅，足以將濾袋表面的粉塵清除，因而長袋低壓脈沖袋除塵器并不需要更換更大規格的脈沖閥。

相較于普通濾袋，超長濾袋在氣流作用下產生的搖晃非常大。因此在孔板之上，需設置袋籠袋口的壓緊裝置。另外，為減少濾袋更換空間，與超長濾袋相配套的袋籠可以設置為3節。

相對于普通濾袋和袋籠，選用時應考慮超長濾袋和袋籠因自重和濾袋外表面積灰帶來的新增載荷。

（6）加熱裝置

含塵氣流通常含有高濕度的SO2或氯，尤其在水泥窯尾除塵或旁路放風系統中。氣流溫度一旦低于酸露點，將會導致濾袋和灰斗表面結垢。為防止這種事故的發生，一方面可控制工藝系統操作的穩定性，另一方面除塵器需有自身的防護措施。灰斗外表面增加電加熱裝置，通過程序控制，在設定的溫度范圍內啟動運行及停止，確保加熱的溫度至少高于酸露點40℃。本項目除塵器進風氣流含有高濃度的SO2，酸露點為140℃。灰斗外表面配備了電加熱云母片，其運行溫度在160～200℃之間。

4　運行與前景

目前，巴西項目超長袋低壓袋除塵器已在穩產運行中，各項指標均符合合同要求，證實了超長袋低壓脈沖袋除塵器的應用可行性。“超長袋”理念將進一步從國外應用推廣至國內，無論是在新除塵器還是改造型除塵器領域。超長袋低壓脈沖袋除塵器具有占地少、鋼耗少、維護少的優勢，應用前景廣闊。

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Application of Low-pressure Pulse-jet Filter with Super-long Bags

ZHENG Jinping
（Sinoma Technology&Equipment Group Co.，Ltd.300400）

Low-pressure pulse-jet bag filter has been widely used in various industries with high cleaning strength and high cleaning efficiency.The Conventional wisdom says that 6m long bag as long type.Therefore bag filter is limited to traditional idea over the years.Based on the experimental study，CFD simulation and verification with the realistic condition of urgent demand，super long bag and low-pressure pulse-jet bag filter has been applied，and achieved favourable performance.It will help promote the development and application of low-pressure pulse-jet bag filter further.The new bag filter depends on gas flow-guide devices usage and integral transportation and installation.With the breakthrough of traditional concept，it will be used widely.

low-pressure pulse-jet；long bag；super long bag；CFD simulation；flow-guide device

TQ172.688.3

A

1001-6171（2016）04-0078-03

通訊地址：中材裝備集團有限公司，天津300400；2015-10-27；編輯：孫娟