脉冲袋式除尘器

脉冲喷吹袋式除尘器是20世纪50年代美国人莱因豪尔(Reinhauer)发明的,它是一种周期地向滤袋内喷吹压缩空气来达到滤袋积灰的袋式除尘器。属于除尘器,净化效率可达99%以上,压力损失约为1200~1500Pa,过滤负荷较高,滤布磨损较轻,使用寿命较长,运行稳定可靠,已得到普遍采用。清灰需要有压气源作清灰动力,消耗一定能量。
(一)分类
脉冲除尘器的分类依分类方法不同,可以分成以下几种。
1.按构造分类
按清灰装置的构造不同可以分为管式喷吹脉冲除尘器、箱式喷吹脉冲除尘器和移动喷吹脉冲除尘器、回转脉冲清灰除尘器四类。
(1)管式喷吹脉冲除尘器脉冲除尘器清灰时,压缩空气由滤袋口上部的喷吹管的孔眼与滤袋中心在一条垂直线上,管式喷吹是常用的一种清灰方式。其特点是容易实现所有滤袋的均匀喷吹,滤袋清灰效果好。
(2)箱式喷吹脉冲除尘器箱式喷吹是一个袋室用一个脉冲阀喷吹,不设喷吹管,一台除尘器分为若干个袋室。装设与袋式匹配的若干个脉冲阀。箱式喷吹的大优点是喷吹装置简单,换袋维修方便。但单室滤袋数量受限制如果滤袋数量过多,会影响滤袋的清灰效果。
(3)移动喷吹脉冲除尘器由一个脉冲阀与一根活动管和数个喷嘴组成一个移动式喷吹头,每组滤袋对应装有一个相互隔开的集气室,当喷头移动到某一集气室时,打开脉冲阀,高压由喷嘴喷入箱内,然后分别进入每条滤袋进行清灰,如图4-47所示。其特点是用一套喷吹装置喷吹若干排滤袋。移动喷吹虽然可以减少喷吹管的数量,但对喷吹管的加工和安装精度要求较严格,维修也不甚方便。
(二)结构
脉冲袋式除尘器由框架、箱体、滤袋、清灰装置和压缩空气装置、差压装置和电控装置组成。脉冲袋式除尘器与其他袋式除尘器的主要区别是清灰装置。
1.框架
脉冲袋式除尘器的框架由梁、柱、斜撑等组成,框架设计的要点在于要有足够的强度和刚度支撑箱体、灰重及维护检修时的活动荷载,并防范遇到特殊情况如地震、风雪灾害不至于损坏。
2.箱体
脉冲袋式除尘器的箱体分为滤袋室和洁净室两大部分,两室由花板隔开。在箱体设计中主要是确定壁板和花板,壁板设计要进行详细的结构计算,花板计算除了参考同类产品外基本是凭设计者的经验。
花板是指开有大小相同安装滤袋孔的钢隔板在花板设计中主要是布置滤袋孔的距离,该间距与袋径、袋长、粉尘性质、过滤速度等因素有关。例如,某台除尘器,其袋中心距离壁板是250mm,喷吹管上喷吹孔距离是20mm,袋直径160mm,长度6m。由于袋与袋之间距离只有
40mm,滤袋底部相互碰撞磨损,在运行数月内部分滤袋底部破裂。
如果袋与袋之间的距离太靠近,不但会产生以上问题,还会令箱体内气流上升速度太快,导致烟气排放量增加,滤料的局部过滤负荷太高和清灰力度不足。
根据经验,袋与袋之间的边缘根据滤袋长度、气流上升速度综合考虑后设计,至少大于滤袋直径的2/5(不小于40mm)。上例中应把喷吹管上的滤袋数量从16条减少到14条,每个袋长度增加到6.9m,喷吹孔距离增大到280mm,除尘器的过滤面积和壳体尺寸不变。这样设计更合理可靠。
工作原理
脉冲袋式除尘器一般采用圆形滤袋,按含尘气流运动方向分为侧进风、下进风两种形式。这种除尘器通常由上箱体(净气室)、中箱体、灰斗、框架以及脉冲喷吹装置等部分组成。更
工作时含尘气体从箱体下部进入灰斗后,由于气流断面积突然扩大,流速降低,气流中一部分颗粒粗、密度大的尘粒在重力作用下,在灰斗内沉降下来;粒度细、密度小的尘粒进入滤袋室后,通过滤袋表面的惯性、碰撞筛滤、拦截和静电等综合效应,使粉尘沉降在滤袋表面上并形成粉尘层。净化后的气体进入净气室由排气管经风机排出。
袋式除尘器的阻力值随滤袋表面粉尘层厚度的增加而增加。在此过程中除尘器进行过滤的任一时间的阻力△p值,可以由下式求出:
△p=μvc(A+Bpuovct)
式中,vc为过滤风速,m/s;μ为气体动力黏度系统,Pa·s;pvo为气体初始含尘量,kg/m3;A,B为系数,取决于滤料的孔隙率、几何特性和气体动力特性,其值用试验的方法确定;t为时间,s。
当其阻力值达到某一规定值时，必须进行喷吹清灰。
在给定除尘器压降△pmin的情况下,由下式可以求出必需的清灰周期tp:
tp=Ap/uvc-a/(buc-pv0)
式中符号同前。
但是应当指出,为达到较高的气体除尘效率,在清灰时从滤料上只是破坏和去掉一部分粉尘层,而不是把滤袋上的粉尘全部掉。
脉冲喷吹的清灰是由脉冲控制仪(或PLC)控制脉冲阀的启闭,当脉冲阀开启时,气包的压缩空气通过脉冲阀经喷吹管上的小孔,向滤袋口喷射出一股高速高压的引射气流,形成一股相当于引射气流体积若干倍的诱导气流,一同进入滤袋内,使滤袋内出现瞬间正压,急剧膨胀;沉积在滤袋外侧的粉尘脱落,掉入灰斗内,达到清灰目的。
(四)清灰的意义
袋式除尘器在过滤含尘气体期间,由于捕集的粉尘增多,以致气流的通道逐渐延长和缩小,滤袋对气流的阻力便渐渐上升,处理风量也按照所用风机和通风系统的压力风量特性而下降。当阻力上升到一定程度以后,如果不能把积灰及时就会产生这样一些问题:
①由于阻力上升,除尘系统电能消耗大,运行不经济;
②阻力超过了除尘系统设计允许的大值,则除尘系统不能满足需要;
③粉尘堆积在滤袋上后,孔隙变小,空气通过的速度就要增加,当增加到一定程度时,会使粉尘层产生“针孔”和缝隙,以致大量空气从阻力小的针孔和缝隙中流过,形成所谓“漏气”现象,影响除尘效果;
④阻力太大,滤料易损坏。
袋式除尘器在使用过程中都要通过某种方法滤袋表面上累积的粉尘。一般在清灰以后还有相当多的粉尘残留在织物的孔隙内,清灰后剩余阻力要比原来干净织物的阻力大。但残留粉尘还可以起相当大的捕尘作用,所以清灰不需要彻底。完全清灰在经济上是不可行的,因为它所需要的动力和时间以及从损伤织物的角度来看,这样做是不经济的。
一般在干净织物使用后的头几个过滤周期内,清灰所除去的沉积粉尘较多,以后越来越少。经过一段时间,清灰后残留的粉尘便达到大致是恒定的数值。这时,织物上沉积的残留粉尘已基本饱和。在这以后,过滤和清灰的压力降周期也就比较稳定。如果粉尘的黏附性强,经过多次的过滤清灰周期后,还不出现残留粉尘的平衡,则残留压力降可能会上升到不能容许的强度。有经验的设计者会给提高清灰强度留有余地,使得加强清灰成为可能。
清灰对除尘效果是有影响的,在滤袋的一个过滤周期内,以刚清灰之后漏出滤袋的粉尘为多,过一段时间后,滤袋上沉积的粉尘厚度增加到一定程度,漏出的粉尘即迅速减少而保持在几乎恒定的低水平。滤袋经过长时间使用,一般滤袋寿命为2~5年,由于机械屈曲和相对
运动,加上粉尘起磨作用,纤维逐渐受损,以致断裂,织物在屈曲点越磨越薄,于是这些地方的粉尘通过量增加,后薄的地方或裂缝发展到不能依靠捕集的粉尘来填补,这时滤袋就不能继续使用而需要更换或修理。通常滤袋破损数量达到2%~5%,则需更换为新滤袋。清灰是袋式除尘器作业过程中不可缺少的一环,它与除尘器运行状况的好坏有很重要的关系。要使清灰能发挥良好的作用,就必须存在以下过程。
①气包内的压缩空气经过脉冲阀的瞬间开启,迅速到达喷吹管和各个喷吹口。
②当压缩空气从喷吹管口喷出向滤袋内喷吹时,在滤袋内压力脉冲冲击织物处形成高的压力。随着离开这一点的距离增加,压力峰值开始下降,但在通过低值的位置后上升。
③由于在滤袋顶部压力迅速增加,滤袋膨胀到大时,压力峰值过后滤袋便突然收缩。由于这种快速变形,就有大的惯性力作用在滤袋上部的尘块上。
④当压缩空气压力峰值接近滤袋底部,滤料运动减慢,以致在底部单靠惯性力是不能除去附着的粉尘层的。在底部附近应当还有其他清灰机制在起作用。主要是由逆向气流所产生的压力除去的。
⑤增加气包压力或离线清灰可以提高清灰效果。如果用低的气包压力清灰,则需要增加压缩空气体积(耗气量)来完成清灰过程,这就是所谓低气压高体积的清灰机制,即低压脉冲机制。
清灰装置设计
1.脉冲清灰装置工作原理脉冲袋式除尘器清灰装置工作原理。脉冲阀一端接压缩空气包,另一端接喷吹管,脉冲阀背压室接控制阀,脉冲控制仪控制着控制阀。当控制仪无信号输出时,控制阀的排气口被关闭,脉冲阀喷口处关闭状态;当控制仪发出信号时控制排气口被打开,脉冲阀背压室外的气体泄掉,压力降低,膜片两面产生压差,膜片因压差作用而产生位移,脉冲阀喷吹孔打开,此时压缩空气从气脉冲阀经喷吹管小孔喷出。当高速气流诱导了数倍于一次风的周围空气进入滤袋,造成滤袋内瞬时正压和抖动,滤袋外粉尘脱落,实现清灰。