王北平   顧利定

（浙江潔華環(huán)保科技股份有限公司）

摘　要  本文在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析論證了脈沖閥、氣包容積、氣包壓力以及脈沖時(shí)間對脈沖噴吹清灰的影響關(guān)系，并闡明了脈沖時(shí)間的選擇范圍，對工程設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞   脈沖清灰  性能  研究

1  前言

袋式除塵器主要由殼體、濾袋、清灰機(jī)構(gòu)和輸灰系統(tǒng)組成。清灰系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到除塵器能否高效、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。近年來，不少科研單位，大專院校發(fā)表了很多有關(guān)脈沖袋式除塵器及其清灰方面的研究論文，開展了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算，提出了不少觀點(diǎn)，對脈沖袋式除塵器清灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)幫助很大。但是在工程實(shí)際應(yīng)用中脈沖袋式除塵器也出現(xiàn)了諸多問題，有的清灰效果不良，濾袋阻力大；有的清灰強(qiáng)度過大，損傷濾袋；有的清灰強(qiáng)度不勻均，影響清灰效果。人們開始探索脈沖清灰中各相關(guān)因素的影響關(guān)系。為此我們建立了脈沖噴吹試驗(yàn)臺。

2  研究內(nèi)容

在袋式除塵器運(yùn)行過程中，其主要的運(yùn)作過程是“過濾—清灰—過濾”的循環(huán)過程，可見要保證袋式除塵器的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，清灰過程至關(guān)重要，清灰的好壞直接關(guān)系到濾料的再生能力。袋式除塵器的清灰方式主要有氣體回轉(zhuǎn)反吹、機(jī)器震打、氣體脈沖等幾種，氣體脈沖又是袋式除塵器中一種常見的清灰方式。在一個噴吹管直徑、文氏管構(gòu)造、噴吹孔徑及孔數(shù)、濾袋長度和直徑、噴嘴到花板距離已定的脈沖噴吹機(jī)構(gòu)中，氣包壓力、脈沖時(shí)間、脈沖閥類型、氣包容積、脈沖周期就成為影響脈沖噴吹袋式除塵器清灰性能好壞的主要因素。而上述幾種因素綜合起來就是反映了不同的噴吹氣量，不同的噴吹氣量決定了濾袋袋內(nèi)噴吹壓力和袋壁反向加速度的大小，也就決定了脈沖清灰力度的大小。但并不能單單用噴吹氣量大小這個因素來衡量噴吹效果的好壞。在工程實(shí)際應(yīng)用中影響噴吹效果好壞的應(yīng)該是單位時(shí)間噴吹氣量，其主要受氣包壓力、脈沖時(shí)間等幾個因素的綜合影響。單位時(shí)間噴吹氣量就是指在一個氣脈沖時(shí)間內(nèi)脈沖閥所噴吹出來的氣體量。

脈沖閥的噴吹氣體量主要通過測量氣包噴吹前后的壓力和根據(jù)脈沖氣體管道的全壓、靜壓和動壓的關(guān)系來得出動壓，而動壓又是速度的表征量，進(jìn)而根據(jù)速度得出氣體流量。對比這兩種方法，根據(jù)氣包噴吹前后的壓力關(guān)系得出的氣包耗氣量較后者得出的準(zhǔn)確。本實(shí)驗(yàn)在每次噴吹前就已經(jīng)截?cái)鄽獍墓夤艿溃蚨鶕?jù)噴吹前后氣包壓力的值可以準(zhǔn)確的得出氣包耗氣量，這個耗氣量就是脈沖閥的噴吹氣體量。

2.1  確定影響噴吹氣量的影響因素

本實(shí)驗(yàn)用正交實(shí)驗(yàn)法來安排試驗(yàn)，試驗(yàn)中正交影響因素有以下四種：

A ：不同廠家的脈沖閥；

B ：不同大小的氣包容積；

C ：不同大小的氣包壓力；

D ：不同長短的脈沖時(shí)間。

而每種因素又有不同的水平：

A ：不同廠家的脈沖閥（3″淹沒式α閥、3″淹沒式β閥）；

B ：不同大小的氣包容積（650L、1000L）；

C ：不同大小的氣包壓力（0.2MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa）；

D ：不同長短的脈沖時(shí)間（60ms、80ms、100ms、120ms）。

從而這個試驗(yàn)是一個四因素不同水平的正交試驗(yàn)。

根據(jù)上述關(guān)系作出因素水平表格（表-1）。

表-1

根據(jù)上面的因素和水平選取合適的正交表格L₁₆(4²×2⁹)，這是一個有4水平和2水平混合組成的正交表格（表-2）。

表-2

從上述分析中可以看出，其中氣包壓力是對噴吹耗氣量影響最大的因素，而脈沖時(shí)間是影響最小的一個因素。對噴吹氣量的影響的大小順序是C—A—B—D。

2.2  相同氣包壓力不同脈沖時(shí)間對噴吹氣量的影響

在工程實(shí)際應(yīng)用中，通常調(diào)節(jié)脈沖氣壓和脈沖時(shí)間來選擇合適的清灰力度。一般來說，脈沖氣壓大于3kg/cm²稱為高壓脈沖，小于3kg/cm²稱為低壓脈沖。脈沖氣壓的選擇通常與物料性質(zhì)、過濾風(fēng)速、過濾濃度和濾料材質(zhì)等因素有關(guān)。而脈沖時(shí)間的選擇相對來說比較靈活，一般可在60～150ms之間來選擇。下面就談?wù)勗谙嗤}沖壓力下不同脈沖時(shí)間對噴吹氣量的影響。

以α閥為例，穩(wěn)定氣包壓力在0.2Mpa，調(diào)節(jié)不同的脈沖時(shí)間進(jìn)行噴吹試驗(yàn)，測得的數(shù)據(jù)如下（表-3）。

表-3

    噴吹前氣包壓力相差不大，則可以近似的把噴吹前壓力統(tǒng)一成200.77kPa。根據(jù)上述表格作出不同脈沖時(shí)間下噴吹過后的氣包壓力曲線圖（圖1），氣包耗氣量曲線圖（圖2）。

從圖1可以看出，在不同的脈沖時(shí)間下（20＜t＜200），脈沖噴吹后氣包內(nèi)的壓力可以近似的看做一條直線，這條直線可以表示成P_后＝P＋tan（α）×t_脈沖，其中的tan（α）和P跟氣包容積、脈沖閥類型、氣包壓力有關(guān)。上面試驗(yàn)中tan（α）＝-0.21561，P＝183.009，將數(shù)值帶入方程可得P_后＝183.009－0.21561×t_脈沖。根據(jù)方程可以算出不同脈沖時(shí)間噴吹后的氣包壓力。再通過氣包耗氣量計(jì)算公式Q＝（P₁－P₂）V/1000P₀，可得出不同脈沖時(shí)間下的氣包耗氣量，也就是單閥單次在該脈沖時(shí)間下的噴吹氣量。

式中：

Q － 耗氣量 L/次；P₁ － 噴吹前氣包壓力Pa；P₂ － 噴吹后氣包壓力Pa；V － 氣包容積m^3；P₀ － 當(dāng)?shù)卮髿鈮?SPAN lang=EN-US>Pa 

2.3  對兩種不同的脈沖閥在同一壓力不同脈沖時(shí)間下的對比

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中作出二個閥在0.2MPa脈沖壓力下，不同脈沖時(shí)間噴吹后的氣包壓力曲線圖（圖3）。

    對比兩條曲線可以看出，兩條曲線仍然可近似的表示成兩條直線P_后＝P＋tan（α）×t_脈沖，而兩條直線的tan（α）也近似的相等，所不同的是P的不同。P的不同主要是由于氣脈沖時(shí)間不同，β閥噴吹后的氣包壓力明顯小于α閥，噴吹后氣包壓力小，則可以說明氣包耗氣量上相對較高，這主要是初始P的影響。不能武斷的用氣包耗氣量的大小來衡量閥的好壞，而應(yīng)該拿他們的單位時(shí)間的氣包耗氣量來衡量閥的噴吹氣量的優(yōu)劣。根據(jù)氣脈沖時(shí)間得出兩種閥的單位時(shí)間的氣包耗氣量曲線圖（圖4）。

從圖4可以知道，并不是脈沖時(shí)間越大越好，當(dāng)脈沖時(shí)間在80ms左右的時(shí)候，脈沖閥單位時(shí)間噴吹量達(dá)到一個拐點(diǎn)，也就是出現(xiàn)一個峰值，而后隨著脈沖時(shí)間的增加，閥的噴吹氣量增加了，但閥的單位時(shí)間噴吹氣量反而減小了，從一個角度說明并不是脈沖時(shí)間越長越好。脈沖時(shí)間的增加有雙重效果，第一，閥的噴吹氣量增加了；第二，閥的氣脈沖時(shí)間也隨之增加。噴吹氣量的增加是一個線型增加，而氣脈沖時(shí)間的增加則不是一個線型增加的過程，從而最終導(dǎo)致閥的單位時(shí)間的噴吹氣量先增大再減小的一個過程。但從圖4知道在10ms左右的單位時(shí)間噴吹氣量要大于80ms左右的峰值單位噴吹氣量，為什么一般不選用10ms進(jìn)行噴吹呢？這就得從濾袋袋內(nèi)噴吹壓力和袋壁反向加速度曲線圖上找答案。

    根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中作出20ms、80ms和200ms三種脈沖時(shí)間在0.2MPa脈沖壓力下的濾袋袋底加速度曲線圖（圖5）。