袋式除塵器降低阻力的研究及電除塵器改造的思考

時間：2015-08-28作者：江蘇匯能環(huán)境工程有限公司瀏覽：54

	隨著環(huán)保標準的日益提高，地區(qū)對大氣粉塵顆粒排放標準越來越嚴格，原有一些采用電除塵器的企業(yè)不得不面臨對原除塵器的改造，近年來，袋式除塵器以其除塵**、粉塵排放濃度長期穩(wěn)定達標而得到迅猛的發(fā)展。但是，袋式除塵器的設備阻力正常情況下在800～1200Pa左右，高時可達1500Pa以上，與電除塵器的200～300Pa運行阻力相比其后期的運行成本較高，高阻力（電耗）已成為現(xiàn)在袋式除塵器**面對的難題。因此，如何降低袋式除塵器的阻力和電除塵器改袋除塵器已成為行業(yè)發(fā)展的方向。


	一、袋式除塵器降低阻力的研究：


	袋式除塵器阻力與除塵器結(jié)構(gòu)、濾袋布置、粉塵層特性、清灰方法、過濾風速、粉塵濃度等因素有關(guān)。袋式除塵器的阻力(ΔＰ)一般由除塵器的結(jié)構(gòu)阻力(ΔＰg(shù))、濾料阻力(ΔＰo)和粉塵層阻力(ΔＰC)三部分組成，即


	ΔＰ=ΔＰg(shù)+ΔＰo+ΔＰC   Pa                  （1）


	式中ΔＰg(shù)——除塵器結(jié)構(gòu)阻力，Pa；


	        ΔＰo——濾料本身的阻力，Pa；


	        ΔＰC——粉塵層阻力，Pa。


	除塵器結(jié)構(gòu)阻力是指設備進、出口及內(nèi)部流道內(nèi)擋板等造成的流動阻力。通常ΔＰg(shù)=200～500Pa。


	濾料阻力：


	ΔＰo=ξ0μνF/60   Pa             （2）


	式中μ——空氣的粘度，Pa·s;


	        νF——過濾風速，即單位時間每m2濾料表面積所通過的空氣量，m3/min·m2；


	        ξ0——濾料的阻力系數(shù)，m-1。


	棉布ξ0=1.0×107m-1；呢料ξ0=3.6×107m-1；滌綸絨布ξ0=4.8×107m-1。


	濾料上粉塵層阻力：


	


	式中δc——濾料上粉塵層厚度，m；


	        Gc——濾料上堆積的粉塵量，kg；


	        F——濾料的表面積，m2；


	        αm——粉塵層的平均比阻，m/kg。


	αm是隨粉塵粒徑、真密度及粉塵層內(nèi)部空隙率的減小而增加。這就是說，處理粉塵的粒徑愈細小，ΔＰC愈大。


	粉塵器運行τ秒種后，濾料上堆積的粉塵量：


	


	式中τ——濾料的連續(xù)過濾時間，s；


	        y——除塵器進口處含塵濃度，kg/m3。


	把公式（4）代入（3）則得


	


	 除塵器處理的氣體及粉塵確定以后，am、μ都是定值。從公式（5）可以看出，粉塵層的阻力取決于過濾風速、氣體的含塵濃度和連續(xù)運行的時間。除塵器允許的ΔPc。確定以后，ΔPc這三個參數(shù)是相互制約的。處理含塵濃度低的氣體時，清灰時間間隔（即濾袋連續(xù)的過濾時間）可以適當加長，處理含塵濃度高的氣體時，清灰時間間隔應盡量縮短；進口含塵濃度低、清灰時間間隔短、清灰效果好的除塵器，可以選用較高的過濾風速；相反，則應選用較低的過濾風速。不同的清灰方法要選用不同的過濾風速就是這個原因。


	為了使袋式除塵器保持*運行，清灰不能過于**，要求在濾料表面保留一定的粉塵層（即初層），這時的阻力稱為殘留阻力。清灰后隨濾料上粉塵的積聚，阻力也相應增大，當阻力達到允許值時又再次清灰。因此，在除塵器中積塵、清灰是不斷循環(huán)進行的，除塵器阻力也是循環(huán)變化的。下圖是在兩個清灰周期中分室清灰袋式除塵器的阻力變化。圖中的ΔPc是殘留阻力，Δtc為清灰時間，t1為兩次清灰的時間間隔。


	                                     袋式除塵器阻力


	一臺袋式除塵器設備阻力的產(chǎn)生有很多方面的原因，就其主要方面有以下幾點：


	1.除塵器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻力


	不同結(jié)構(gòu)的除塵器產(chǎn)生的阻力不同，就低壓行噴脈沖袋式除塵器而言，目前有灰斗進風的下進風方式和垂直于濾袋的水平進風方式，這兩種方式產(chǎn)生的阻力不同，下進風方式避免了分風不均及氣流與濾袋的垂直沖撞，顯然產(chǎn)生的阻力要小。


	相同結(jié)構(gòu)的除塵器如果進出風口尺寸、箱體尺寸、閥口尺寸不同，氣流通過時的速度不同，產(chǎn)生的阻力也就不同；袋與袋之間的間距不同，氣流上升速度就不同，產(chǎn)生的阻力也不同；除塵器的過濾面積不同，過濾風速就不同，產(chǎn)生的運行阻力也就不同?？傊瑲饬魉俣仍降?，產(chǎn)生的阻力就越小。


	2.清潔濾袋產(chǎn)生的阻力


	袋式除塵器是利用多孔的袋狀過濾元件從含塵氣體中捕集粉塵的一種除塵設備，含塵氣體需要從濾袋的一個個微孔中通過，不同的孔隙其氣體通過微孔的速度不同，新濾袋產(chǎn)生的阻力一般在50Pa～200Pa之間。


	3.濾袋上堆積的粉塵層產(chǎn)生的阻力


	含塵氣體通過濾料時，粉塵被阻留在濾料的表面，相互之間搭接形成粉塵層，粉塵層是除塵器產(chǎn)生阻力的重要構(gòu)成，不同的粉塵層產(chǎn)生的阻力可達 500Pa～2500Pa不等。因此，清灰效果的好壞對除塵器的運行阻力有重要的影響。


	降低袋式除塵器阻力的措施


	針對以上袋式除塵器產(chǎn)生阻力的3個方面，我們在設計除塵器時需要采取相應的措施，盡量將這幾方面產(chǎn)生的作用降至較低。筆者根據(jù)多年從事袋式除塵器設計方面的經(jīng)驗，認為降低袋式除塵器運行阻力的措施有很多，其主要方面有以下幾個：


	1.合理確定過濾風速


	袋式除塵器的阻力在很大程度上取決于過濾風速，除塵器結(jié)構(gòu)、清潔濾袋、粉塵層的阻力都隨過濾風速的提高而增加。一臺行噴脈沖袋式除塵器不管用什么樣的濾料，其凈過濾風速都不應**過1m/min，對微細粉塵層，由于粉塵粒子相互搭接細密，過濾風速需要較低，否則除塵器的運行阻力會大大增加。但往往不少除塵設備廠家在選型時為了產(chǎn)品能在市場競爭中較有競爭力而惡意提高過濾風速，從而達到降低設備成本的目的，這種除塵器的設備阻力一定會**正常值。


	2.合理控制氣流上升速度


	氣流上升速度是指煙氣在濾袋空間內(nèi)的流動速度，氣流上升速度是衡量除塵器結(jié)構(gòu)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)，對低壓行噴脈沖袋式除塵器的性能影響較大。在相同處理風量的條件下，氣流上升速度**大，說明在有效的袋室空間內(nèi)濾袋與濾袋之間的間距較小，濾袋布置較緊湊，除塵器的外形尺寸較小，但氣流上升速度過大，除塵器的運行阻力也會相應增大。通常情況下，氣流上升速度控制在1m/s左右較能發(fā)揮除塵器的使用性能。


	3.合理控制局部氣流速度


	低壓行噴袋式除塵器的局部氣流速度包括進出風口風速、進風支閥風速、提升閥口風速、凈氣室風速、花板孔風速等，這些風速對除塵器的阻力都會產(chǎn)生一定的影響。在除塵器設計過程中，我們需要盡量加大進出風口、進風支閥口和提升閥口的尺寸，以降低氣流的通過速度，從而降低除塵器的運行阻力。凈氣室的風速需要通過抬高凈氣室的高度來實現(xiàn)，但抬高凈氣室的高度就意味著設備成本的增加，所以風速的選取要有一個合理的范圍，正常情況下凈氣室的風速控制在 3m/s～5m/s?；ò蹇椎娘L速與濾袋長徑比成正比，相同直徑的濾袋長度越長，花板孔風速就越高。濾袋的長徑比**小于60，否則不僅增加除塵器的運行阻力，還會影響濾袋的清灰效果。濾袋越長，產(chǎn)生的阻力也會隨之增大。


	4.均勻分布氣體流量


	袋式除塵器在設計時即使理論過濾風速和其他風速**都很合理，但如果氣流均布措施不到位，每個袋室的實際處理風量就會有高有低；即便在一個袋室內(nèi)，如果氣流均布措施不到位，每條濾袋的實際過濾風速也會不同。所以，在除塵器的進風口處需要有氣體導流板和均風板，需要調(diào)節(jié)進風支閥的開度以平衡各個袋室的風量，在灰斗內(nèi)需要設置均風板來分布單個袋室的風量。


	5.科學提高清灰效果


	濾袋表面粉塵層對除塵器的運行阻力有很大影響，因而清灰效果尤其重要。影響低壓行噴袋式除塵器清灰效果的因素有很多，如噴吹壓力、清灰周期、濾袋長度、濾袋與濾袋的間距等。沒有足夠的噴吹壓力和能量，就不能**清除濾袋表面的粉塵層。但噴吹壓力也不宜過大，否則濾袋的使用壽命就會大大縮短。噴吹壓力需要控制在一個合理的范圍，需要根據(jù)粉塵的黏稠性程度靈活調(diào)整，噴吹壓力應控制在0.2MPa～0.4MPa之間。從降低除塵器運行阻力角度講，濾袋表面始終處于清潔狀態(tài)時的阻力較小，這就需要頻繁對濾袋進行噴吹清灰，但這樣是以犧牲濾袋的使用壽命為代價的。所以在實際操作過程中，我們需要根據(jù)煙氣中粉塵的濃度大小、粉塵的黏稠性靈活調(diào)整清灰周期。


	6.預除塵


	除塵器阻力的上升速度與煙氣中的粉塵濃度大小有關(guān)，如果通過相應的措施將煙氣中的粉塵先收集部分，然后再通過濾袋過濾凈化，這樣就能減輕除塵器的過濾負荷，阻力上升速度也會大大降低。預除塵的措施有很多，比如：在除塵器**加一個旋風除塵器或在除塵器的進口內(nèi)部增加旋風裝置，通過旋風離心效應聚集粉塵達到預除塵的目的；下進風方式的袋式除塵器由于煙氣從灰斗內(nèi)通過，由于氣流空間的突然擴大，粗顆粒和部分細粉塵會沉降下來，因此，下進風方式是公認的袋式除塵器中較科學的進風方式。


	7.覆膜布袋的使用


	覆膜濾料是在濾料表面復合一層聚四氟乙烯（PTFE）薄膜而行成的一種新型濾料。這層薄膜相當于起到了“一次粉塵層”的作用，物料交換是在膜表面進行的，使用之初就能進行有效的過濾。薄膜特有的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使粉塵無法穿過，無孔隙堵塞之虞。這種過濾方式稱為“表面過濾”。覆膜濾料不僅可實現(xiàn)近于零排放，同時由于薄膜不粘性、摩擦系數(shù)小，故粉餅會自動脫落，確保了設備阻力長期穩(wěn)定，因此充分發(fā)揮了袋式除塵器優(yōu)越性，是理想的過濾材料。


	二、電改袋在水泥行業(yè)中的應用


	由于過去很多企業(yè)考慮投資及運行成本，均采用了電除塵器，而電除塵器對于新的環(huán)保標準20mg/m3是很難達標的，因此電除塵器改袋式除塵器已成為一個主流發(fā)展趨勢，一般改造方案為保留了原電除塵器的基礎和一部分部件，如：灰斗、殼體、輸灰設備、進出口封頭及均風裝置等；拆除內(nèi)部陰陽極系統(tǒng)、陰陽極振打裝置、內(nèi)**、外**、B軸及C軸**梁等；新增**梁、殼體內(nèi)部管撐、進出風道、上箱體、噴吹系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、提升閥等；另在進口管路上增加冷風閥以調(diào)節(jié)煙氣溫度，新增布袋除塵器控制系統(tǒng)。改造除塵器的進出風管、除塵器和引風機。


	電改袋的存在如下可能性：


	


	


	電改袋除塵器的設計：


	（1）分室數(shù)的確定。按照原電除塵器的外形尺寸要求，重新設計分布。


	（2）過濾面積的確定。根據(jù)業(yè)內(nèi)使用經(jīng)驗和濾料的性能，窯頭脈沖除塵器凈過濾風速通常為0.8～1.0m/min；窯尾脈沖除塵器凈過濾風速通常為0.85～1.0m/min。


	（3）噴吹系統(tǒng)。采用了脈沖單噴形式，即在除塵器外側(cè)各布置一列3＂淹沒式脈沖閥。脈沖寬度：0.15s,噴吹間隔５s。采用隔行噴吹技術(shù)，盡可能降低粉塵的再吸附。脈沖閥采用淹沒式脈沖閥。


	（4）上箱體的設計。為了便于縮短安裝工期，本方案中將上箱體在工廠內(nèi)制作成模塊，便于現(xiàn)場整體吊裝，這樣大大縮短了現(xiàn)場安裝的工作量。上箱體**部有坡度以利排水。


	（5）提升閥的設計。為達到離線清灰、在線檢修的目的，在上箱體凈氣室設有提升閥。當濾袋需要過濾時，由PLC控制，提升閥關(guān)閉，以阻斷煙氣，實現(xiàn)離線清灰。


	（6）出風道的設計。出風道可采用內(nèi)置式或外置式，在原電除塵器的電場內(nèi)部設置進出風道及隔板，對電除塵器的進出風道進行部分封閉改造。改造中原除塵器進出風喇叭口保持不變，整體的改造工作量小。


	（7）其它參數(shù)的確定。根據(jù)濾袋長度，袋籠采用一節(jié)或兩節(jié)對接形式，便于運輸、安裝和檢修；清灰方式：離線清灰；清灰控制方式：定時或定阻清灰，PLC控制。


	改造技術(shù)性能要點：


	　　1.低排放、**。改造后的除塵工藝和設備能滿足地區(qū)新頒布的排放標準，排放濃度控制在30mg/ m3（甚至20 mg/ m3）以下，**解決煙塵排放問題。


	　　2.安全、**。改造后的除塵系統(tǒng)、設備、自動控制能在主機系統(tǒng)運行可能出現(xiàn)的各種情況下長期**、安全運行。


	　　3.**命。濾袋、脈沖閥、噴霧冷卻裝置等關(guān)鍵的部件和材料均可根據(jù)需要選用國外進口產(chǎn)品，確保袋式除塵器**命運行。


	　　4.對前道煙氣處理要求低。對煙氣的處理只需降溫即可，除煙氣溫度和粉塵的粘度外，袋式除塵器的性能幾乎不受煙氣其它性能的影響。電除塵器原有的深度煙氣調(diào)質(zhì)設施仍可以利用。


	　　5.節(jié)省投資。改造本著經(jīng)濟、*能、施工方便的原則，盡可能利用原有除塵設施。降低改造費用，減少改造工作量，縮短施工工期。除塵器本體基礎不變，*利用原除塵器本體的支架。


	電改袋除塵器技改實施 


	改造前組織各**技術(shù)人員及安裝施工人員仔細研究圖紙，確定生產(chǎn)及安裝施工方案，確定具體停窯時間，合理安排設備生產(chǎn)周期，所有設備運到現(xiàn)場組裝好后準備停窯，在停窯前除塵器所有的貨物（除濾袋框架）全部運抵現(xiàn)場，減少由于生產(chǎn)、物流等方面原因?qū)е掳惭b停滯；電氣在機械安裝過程中穿插進行，避免機械安裝結(jié)束后才開始電氣布線，給后期的電氣調(diào)試爭取了時間；除塵器的上箱體采用模塊化的形式，即每個室整體的，到現(xiàn)場直接吊裝焊接即可，產(chǎn)品質(zhì)量也較好控制；脈沖閥及分氣箱在工廠內(nèi)試壓合格后整體發(fā)貨，減少了現(xiàn)場組裝的工作量；為了確保施工質(zhì)量和進度，工程指揮部安排24小時連續(xù)施工，分為三班，技術(shù)人員全過程跟蹤，及時解決工程中出現(xiàn)的技術(shù)難題。


	電改袋除塵器對于施工組織尤為重要：


	施工組織與管理程序:成立項目經(jīng)理部→提供施工組織設計方案→對施工人員進行安全施工教育和培訓→與業(yè)主簽訂施工安全協(xié)議→辦理施工隊伍進廠手續(xù)→施工前的前期準備（三通一平，塔吊安裝，腳手架，防護網(wǎng)，照明等）→按計劃進度進行施工→單機調(diào)試及系統(tǒng)調(diào)試→為用戶提供技術(shù)培訓和操作培訓→施工后的清場→項目竣工手續(xù)。


	電改袋除塵器的施工方案


	1、施工前的準備：施工前現(xiàn)場三通一平（水通、電通、道路通、平整場地）；安排落實工作、辦公設施；塔吊安置；人員、施工機具進場；在管道和除塵器周圍搭建腳手架和安全防護網(wǎng)；劃分施工區(qū)域，主要路口和施工作業(yè)區(qū)設置安全標識；安裝夜間施工照明器材；儲氣罐及其他基礎制作完成；安全教育、考核、圖紙會審、技術(shù)交流；施工機具就位，完成施工水、電、氣接口準備，調(diào)試完畢；部件預組裝。


	2、施工主流程：電除塵器內(nèi)部構(gòu)件和煙道等部分保溫和鋼結(jié)構(gòu)拆除；梁柱重新定位、殼體加固；通風斜槽及隔板安裝；出風口端板封閉與改造；**保留電場的修復；上箱體、花板、凈氣室或旁路煙道安裝；梯子平臺安裝；氣路管道安裝；濾袋及濾袋框架安裝；主控室設備、DCS修改、安裝就位；電纜、橋架、照明等敷設與接線；設備單機調(diào)試；預涂灰具備點火投運條件；168系統(tǒng)調(diào)試；保溫與油漆外飾施工；施工完成后的清場。


	3、安全管理制度及技術(shù)**措施：安全管理方針；安全組織**體系；安全管理制度；安全施工技術(shù)措施；施工用電安全技術(shù)措施；高空作業(yè)安全措施；吊裝作業(yè)安全措施；安全施工獎罰措施。


	電改袋項目需要完善的設計、施工方案、充足的項目施工經(jīng)驗、合理的組織規(guī)劃才能圓滿實施。


	三、小結(jié)


	袋式除塵器是利用過濾原理，將氣體中的固體顆粒進行分離，主要用于收塵、氣體凈化和粉料回收。其特點是：過濾**，在試驗室高達99.9999%，在實際工程應用中，可達99.999%以上。經(jīng)過覆膜濾料過濾后，粉塵濃度可降到10mg/m3以下，甚至達到1mg/m3；同時袋式收塵器的分級**，對PM5、PM2.5甚至PM0.5等微細顆粒物也有很高的捕集效率。這是袋式收塵器技術(shù)原理所決定的，這個原理就是過濾式收塵器的機理，再小的顆粒物都會被捕集下來。是屬于干式氣體凈化，沒有水污染；可以處理高濃度（1000g/m3以上）含塵氣體凈化或用于物料回收。因而廣泛用于鋼鐵、水泥、電力、有色金屬冶煉、垃圾焚燒、鐵合金、化工、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。


	


	聯(lián)系方式及聯(lián)系人：薛云樓 18877229519


	何宏兵 13505105822


江蘇匯能環(huán)境工程有限公司專注于除塵設備等

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