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    技術(shù)交流  

    袋式除塵器反吹風(fēng)清灰機(jī)理的研究
    發(fā)布者:  發(fā)布時(shí)間:2010-8-23 13:38:07  點(diǎn)擊:2835

    王海濤  張殿印  莊劍恒  肖春

    (中冶集團(tuán)建筑研究總院)

     

        本文從理論上分析了反吹風(fēng)袋式除塵器清灰機(jī)理,并介紹了通過(guò)試驗(yàn)得出的一些對(duì)袋式除塵器提高清灰效果和節(jié)能降耗都頗有價(jià)值的結(jié)果。

    關(guān)鍵詞  袋式除塵器    反吹風(fēng)清灰    研究

     

    反吹風(fēng)清灰是利用與過(guò)濾氣流相反的氣流,使袋式除塵器的濾袋變形造成粉塵層脫落的一種清灰方式。除了濾袋變形外,反吹氣流速度也是粉塵層脫落的重要原因。

    采用這清灰方式的清灰氣流,可以由系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)提供,也可設(shè)計(jì)單風(fēng)機(jī)供給。根據(jù)清灰氣流在濾袋內(nèi)的壓力情況,若采用正壓方式,稱為正壓反吹風(fēng)清灰;若采用負(fù)壓方式,稱為負(fù)壓反吸風(fēng)清灰。

    反吹風(fēng)清灰多采用分室工作制度,利用閥門自動(dòng)調(diào)節(jié),逐室地產(chǎn)生反向氣流清灰。

    1  反吹風(fēng)清灰機(jī)理

    反吹風(fēng)清灰的機(jī)理,一方面是由于反向的清灰氣流直接沖擊塵塊;另一方面由于氣流方向的改變,濾袋產(chǎn)生脹縮變形而使塵塊脫落。反吹氣流的大小直接影響清灰效果。

    1.1  清灰過(guò)程

        反吹風(fēng)清灰過(guò)程如圖1所示。

                          

    (a)過(guò)濾               (b)反吹               (c)沉降

    1  反吹風(fēng)清灰方式

    反吹風(fēng)清灰在整個(gè)濾袋上的氣流分布比較均勻。振動(dòng)不劇烈、故過(guò)濾袋的損傷較小。反吹風(fēng)清灰多采用長(zhǎng)濾袋(412m)。由于清灰強(qiáng)度平穩(wěn),過(guò)濾風(fēng)速一般為0.61.2m/min,且多是采用停風(fēng)離線清灰方式。

    采用高壓氣流反吹清灰,如回轉(zhuǎn)反吹袋式除塵器清灰方式在過(guò)濾工作狀態(tài)下進(jìn)行清灰也可以得到較好的清灰效果,但需另設(shè)中壓或高壓風(fēng)機(jī)。這種方式可采用較高的過(guò)濾風(fēng)速。

    1.2  反吹風(fēng)清灰機(jī)理分析

    對(duì)反吹風(fēng)清灰,曼得雷卡.A.C研究認(rèn)為,濾袋上沒(méi)有壓密實(shí)的粉塵層的脫落阻力不大。對(duì)于中位徑為1μm、密度為6×103kg/m3的粉塵層,其阻力僅有50Pa。然而,氣流壓力并不是作用在粉塵層整個(gè)面積上,而是只作用在開孔的地方,因此,為使粉塵脫落就需要在過(guò)濾布上施加更高的反吹壓力。濾材的孔隙率越高,使粉塵層脫開所需的余壓越低,其清灰達(dá)到阻力下降程度越高。對(duì)每種濾布都有反吹清灰的最大流速,再超越該數(shù)值并不能明顯地增加粉塵的脫離,而只能引起多余能耗。

    如果掌握濾布的孔隙率ε,則反吹風(fēng)的速度可按下式?jīng)Q定。

                                                                                (1)

    式中ωcb--反吹速度,m/min

         k—系數(shù),對(duì)織造布取1.620

    按佩薩霍夫.И.Л所給數(shù)據(jù),對(duì)于過(guò)濾布孔隙的反吹流速達(dá)到0.033m/s(即 ≈2m/min)已足夠。柔性濾布在反吹風(fēng)時(shí)總要發(fā)生變形,它會(huì)引起粉塵積層的移動(dòng)并助長(zhǎng)它脫落。因此反吹清灰時(shí)一般耗費(fèi)的壓差值不高。如果濾袋內(nèi)所收集的粉塵的中位徑為315μm 、壓力差為5001000Pa 即可。反吹時(shí),由于變形,濾袋出現(xiàn)癟縮,袋上出現(xiàn)摺皺,其直徑縮小(見圖2)。被壓癟的濾袋應(yīng)力為

                                                                                (2)

    式中l --支撐環(huán)之間的長(zhǎng)度,m

    做某些簡(jiǎn)化后,濾袋的變曲距離(撓度)

                                                                                (3)

                                                                                (4)

    式中 q´--1m濾袋的壓力負(fù)荷,N

         Gn—濾袋拉力,N

                                       

                                           圖2  處在反吹風(fēng)中的濾袋

    在反吹過(guò)程中,濾袋的收癟不應(yīng)導(dǎo)致袋徑大量縮減和出現(xiàn)大的褶皺,以免影響吹清氣體的流動(dòng)和粉塵正常剝落。為此,濾袋都裝有橫推支撐環(huán),用于增加濾袋拉力和限制噴吹氣流壓力。

    支撐環(huán)沿濾袋長(zhǎng)度不按平均距離布置,而是在上部按56個(gè)袋徑從袋頂算起布置定位,并相互間隔;到濾袋頂部,其距離縮短為23倍袋徑。這種布置是為了在反吹清灰時(shí),清灰用的逆向氣流能自由流通。例如,對(duì)直徑為296mm的長(zhǎng)型濾袋,(袋長(zhǎng)一般為10m),其支撐環(huán)的距離分配自上而下分別為(1800±10)mm(1500±10)mm(1200±10)mm(900±10)mm(700±10)mm等。

    為限制濾袋內(nèi)外壓差,噴吹閥通常采用比排氣管更小的直徑。有時(shí)候除塵器裝配有減振閥,以保證在清灰過(guò)程中濾袋上維持最佳壓降。

    如果在反吹過(guò)程中出現(xiàn)粉塵的剝離脫落不均勻,則在濾袋變形大和積存的粉塵粒徑粗的局部地方粉塵會(huì)先行脫落,噴吹氣體的主體質(zhì)量也就會(huì)立即乘虛集中于此處,而在其他地方的粉塵層卻積貯依舊。所以,這種清灰不算有效清灰。只有全部濾袋上都能清除的好的清灰才是有效清灰。

    從粉塵的分散度和質(zhì)量看,粉塵在濾袋上沿高度的分布是不均勻的。最粗的組分沉降在濾袋的下部和中間部分,而最細(xì)的、難以分離的組分在上部(見圖3)。 

              

            圖3  粉塵分散組分沿濾袋高度H的分布

    試驗(yàn)證明,過(guò)濾周期開始階段的凈化效率在很大意義上取決于清灰程度。清灰后的阻力降為270230Pa時(shí),在開始3min內(nèi)從濾袋層透出的含塵濃度高達(dá)清灰前的7倍之多;之后,粉塵的穿透量才漸趨降低,如圖4所示。本試驗(yàn)是用d50=8μm的石英粉塵對(duì)滌綸濾布所做試驗(yàn)。

    反吹風(fēng)的持續(xù)時(shí)間取決于濾袋長(zhǎng)度和粉塵沉降時(shí)間,對(duì)于 810m長(zhǎng)的濾袋,應(yīng)有2025s,而對(duì)長(zhǎng)度較小的濾袋可以降至1015s。過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的反吹將不會(huì)沉降余留阻力,而只會(huì)增加能耗和粉塵穿透率。

        在某些情況下,為了改善微細(xì)塵部分的分離效果并降低反吹空氣耗量,將反吹過(guò)程安排為間歇式的,中間有12次中斷,每段反吹持續(xù)46s。由于濾布的補(bǔ)充變形,粉塵的脫落狀況能得到一定的改善,圖5表示了因反吹次數(shù)而變的阻力。反吹次數(shù)超過(guò)2次以后,對(duì)阻力下降的影響就漸趨減弱。所以,間歇只設(shè)計(jì)12次即可。

                                   

                                    圖5  反吹清灰后阻力(%計(jì))與反吹重復(fù)次數(shù)的關(guān)系

    2  反吹風(fēng)清灰試驗(yàn)

    冶金部建筑研究總院對(duì)袋式除塵器反吹清灰剩余阻力進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)用濾布為不同玻纖濾布,試驗(yàn)粉塵為滑石粉和硅石粉。所謂剩余阻力是指濾布在清灰后的剩余壓差。剩余阻力是由粉塵顆粒引起的,它附著在濾布纖維上未被清除。試驗(yàn)結(jié)果如下。

    2.1  負(fù)荷對(duì)剩余阻力的影響

        不同負(fù)荷與剩余阻力的關(guān)系如圖6 (a)(b)所示。在同一最終阻力下,不管采用何種濾布及何種粉塵,剩余阻力總是隨著過(guò)濾速度增加而增加,過(guò)濾速度增加后,灰塵層所受之正壓力也增加,相應(yīng)的灰塵層就愈密實(shí),灰塵顆粒之間的結(jié)合力以及粉塵與纖維之間的附著力都增強(qiáng),因此剩余阻力增加。

               

    反吹風(fēng)速度/(mm)                                 反吹風(fēng)速度/(mm)

    (a)滑石粉,0.418mm厚緞紋玻纖布濾布                 (b) 滑石粉,0.23 mm厚斜紋玻纖布濾布

    6  不同負(fù)荷反吹風(fēng)效果

    注:終阻力1000Pa;反吹風(fēng)時(shí)間1min

    2.2  灰塵種類對(duì)剩余阻力影響

    當(dāng)其他條件相同時(shí),在同樣反吹速度下,過(guò)濾硅石粉比滑石粉的剩余阻力大。其原因之一是由于硅石粉吸水率高,灰塵顆粒間及灰塵與纖維間的附著力都比滑石粉高所致。

    2.3  濾布紡織結(jié)構(gòu)對(duì)剩余阻力的影響

    在相同的條件下由于濾布紡織結(jié)構(gòu)不同反吹風(fēng)效果也不同。單面絨棉布的剩余阻力最大,厚度0.19mm緞紋玻璃纖維布的剩余阻力最小。當(dāng)反吹風(fēng)速度為2m/min時(shí),前者的剩余阻力比后者要大260Pa。同樣的玻璃纖維布同一編織方法(緞紋),,對(duì)于反吹洗清灰效果與織物的厚度、濾布表面是否有絨毛、濾布的組織以及纖維本身物理性質(zhì)有關(guān)。

    2.4  反吹風(fēng)速度和次數(shù)對(duì)剩余阻力的影響

    在相同條件下由于反吹風(fēng)速度不同,清灰效果有著明顯的差別。隨著反吹風(fēng)速度的降低,剩余阻力也相應(yīng)地增加。隨著過(guò)濾速度改變這一關(guān)系也有差別。當(dāng)過(guò)濾速度為1.3m/min0.5m/min2.0m/min的反吹速度其剩余阻力的絕對(duì)值相差360Pa,而過(guò)濾速度降至0.67m/min,則僅相差120Pa。很明顯,過(guò)濾速度降低,灰塵層所受之正壓力也降低,則灰塵層孔隙率也大,顆粒之間的附著力都減小,因此反吹風(fēng)速度的大小影響并不顯著。

    此外,影響反吹清灰效果的主要因素是反吹氣流速度,濾袋變形程度以及濾袋框架碰撞產(chǎn)生的抖動(dòng),后兩種因素也是反吹氣流作用的結(jié)果。

    3  結(jié)語(yǔ)

    袋式除塵器因除塵效率高(>99%)、運(yùn)行穩(wěn)定,適用范圍廣而成為最常用的除塵設(shè)備,但袋式除塵器是除文氏管除塵器之外運(yùn)行阻力最高的除塵器,所以研究反吹風(fēng)袋式除塵器清灰機(jī)理,通過(guò)試驗(yàn)尋求降低阻力、降低能耗的方法和途經(jīng),對(duì)廣泛采用袋式除塵器和節(jié)能降耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

     

    參考文獻(xiàn)

    [1] 劉愛(ài)芳.粉塵分離與過(guò)濾.冶金工業(yè)出版社.1998.9

    [2] 張殿印,王純,俞非漉.袋式除塵技術(shù).冶金工業(yè)出版社.2008.2

    [3] 張殿印,王純.除塵器手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1

                                                                  選自2009全國(guó)袋式除塵技術(shù)研討會(huì)論文集
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