電袋復合除塵器脈沖閥噴吹性能實驗分析

楊偉興

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

0 引言

隨著社會經濟的發展和環境質量要求的提高，我國制定的粉塵排放標準越來越嚴格。自GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》執行以來，燃煤鍋爐排放濃度限制為30 mg/Nm3，地方上對火電廠的排放甚至提出了更嚴格的限值要求。依靠單一的電除塵技術已難以保證設備的穩定運行和高效排放，通過電除塵技術捕集粗顆粒，布袋過濾攔截細顆粒，1+1＞2的技術集合能更好地達成超低排放的目標。脈沖噴吹系統是常見的應用于袋式除塵器及電袋復合除塵器的清灰技術，脈沖閥作為噴吹系統的核心部件，其性能優劣關系到清灰效率和濾袋的使用壽命等。為了研究脈沖閥的噴吹性能問題，通過在大型脈沖噴吹實驗臺對國內外各廠商脈沖閥進行實驗，對脈沖閥的性能進行了比較分析。

1 實驗平臺介紹

大型脈沖噴吹實驗臺（圖1）主體長13 m、寬3.4 m、高12 m，是目前國內最大的脈沖噴吹實驗臺。實驗濾袋長度最長可達10 m；噴吹管設計為可調節式，最大行噴吹數量可以在18～35之間自由配備；使用脈沖閥轉接頭設計，可以在氣包使用各種常規脈沖閥，整個實驗系統采用噴吹管上設置壓力傳感器，濾袋上加裝加速度傳感器，通過計算機采樣控制的技術，構成了一整套脈沖噴吹清灰過程從儲氣罐到濾袋的全程測量系統。通過該實驗平臺，已進行了脈沖閥、濾袋、噴吹管等相關實驗，為噴吹系統的設計、脈沖閥和濾袋的選型提供了積極的參考和依據。

圖1 脈沖噴吹實驗臺整體實拍

2 實驗方法

實驗將通過脈沖閥的噴吹量、噴吹波形、噴吹管壓力分布、濾袋內壓力分布等數據對脈沖閥的噴吹性能進行對比研究。對五種較為常用的3寸淹沒式脈沖閥[1]進行實驗，編號分別為G閥、X閥、D閥、T閥、A閥。在同一位置、同一噴吹管的配置下，通過特制轉接頭更換安裝不同的脈沖閥，在同一噴吹壓力、脈沖閥導通時間等實驗條件下，通過儲氣罐、氣包及噴吹管上的壓力傳感器、濾袋上的加速度傳感器獲得數據，進行數據分析，并以此對比分析脈沖閥的性能。

3 實驗結果

3.1 噴吹量

設定噴吹壓力為0.3 MPa，設置脈沖閥導通時間為150 ms，固定單行噴吹19條8 m濾袋情況下[2]，采用G閥、X閥、D閥、T閥、A閥進行實驗，測得各脈沖閥噴吹量數據如圖2所示。

圖2 各種脈沖閥的噴吹量

3.2 噴吹波形

設定噴吹壓力為0.3 MPa，設置脈沖閥導通時間為150 ms，固定單行噴吹19條8 m濾袋情況下，采用G閥、X閥、D閥、T閥、A閥進行實驗，測得各種脈沖閥噴吹管內壓力波形如圖3所示。

圖3 不同3寸脈沖閥噴吹管壓力波形圖

從圖3五種3寸脈沖閥噴吹管壓力波形比較可知，各脈沖閥膜片開啟速度相當，而膜片關閉速度各異，其中A閥與G閥的膜片最快，T閥膜片最慢。

3.3 噴吹氣流在噴吹管內形成的壓力分布

采用常用的五種3寸脈沖閥，單行噴吹19條8 m濾袋，噴吹壓力為0.3 MPa，脈沖閥導通時間為150 ms。測點布置及噴吹管主要尺寸如圖4所示[3]。

圖4 噴吹管上壓力傳感器分布位置

分別對五種脈沖閥進行測試，測試結果如表1所示。

表1 采用不同脈沖閥測試時各測點壓力值單位：bar

從表中數據計算得出，采用G閥噴吹時，噴吹管內壓力分布首尾壓力峰值相差13.58%，采用X閥、D閥、T閥及A閥時，前后相差分別為15.06%、13.25%、7.16%與9.55%。由數據可知，氣流從氣包流向噴吹管底部的整個過程中，氣流壓力受噴吹管底部封盤影響逐漸增大，脈沖閥壓力峰值越大，首尾峰值相差越大。

3.4 濾袋壓力分布

設定噴吹壓力為0.3 MPa，設置脈沖閥導通時間為150 ms，采用五種3寸閥、單行噴吹19條8 m濾袋，濾袋材質為PPS+PTFE浸漬，測試濾袋壓力分布，測試結果如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示。

圖5 采用G閥時濾袋上的壓力分布情況

圖6 采用X閥時濾袋上的壓力分布情況

圖7 采用D閥時濾袋上的壓力分布情況

圖8 采用T閥時濾袋上的壓力分布情況

圖9 采用A閥時濾袋上的壓力分布情況

從圖中可以看出，五種閥在濾袋上形成的壓力分布情況整體趨勢是一致的，從濾袋口至下，壓力越來越小，直到底部，氣體積壓，壓力略微上升。其中T閥和A閥由于在噴吹管上形成的壓力較小，其袋口處壓力比其他脈沖閥也小些。另外，由于T閥的開啟時間相對長得多，其在濾袋底部積壓的壓力明顯大于其他脈沖閥。

4 結論

根據以上實驗結果，對五種脈沖閥噴吹過程中在噴吹量、噴吹管內壓力波形、噴吹管內壓力分布、濾袋上的壓力分布情況四個方面的性能表現總結如下：

（1）T閥的噴吹量最大，從圖3可以看出，其噴吹量大是因為開啟持續時間長。A閥最小，其他三種閥相差不多。

（2）T閥在噴吹管上形成的壓力最低，且壓力分布比較均勻，即噴射到濾袋的氣量比較均勻。

（3）對于在濾袋上的壓力分布，G閥、X閥、D閥相差不多，T閥與A閥袋口處壓力比其他三種閥小，T閥的袋底處壓力比其他脈沖閥都大，這應該是其開啟時間較長、壓力積累引起的。

由以上總結可知，脈沖閥開啟持續時間影響到了整個過程數據，脈沖閥開啟持續時間長，其噴吹量大，在噴吹管上形成的壓力峰值小，且噴吹管上各個噴口的壓力分布較均勻，即對濾袋的沖擊比較均勻，而濾袋上的壓力最小峰值相對于其他脈沖閥并沒有減小，所以適當增加脈沖閥的開啟時間對濾袋整體壽命有一定的益處。