袋除尘器阻力浅析

李桂超，张晓梅，刘后启

袋除尘器阻力浅析

Resistance Analysis of the Bag Filter

李桂超1，张晓梅1，刘后启2

1 前言

众所周知，袋除尘器运行阻力的大小，是评价其性能优劣的重要参数之一。袋除尘器总的阻力为机械阻力和滤料过滤阻力（干净滤料和滤料上沉积粉尘层的阻力）之和。新滤袋阻力一般为100～130Pa；积灰滤料的阻力随运行时间的延长，滤袋的透气率逐渐降低，阻力相应升高，主要视清灰效果而定。在正常运行情况下，大致在800～1150Pa的范围内。机械阻力取决于袋除尘器本身的结构，特别是进、出风口阀门的类型和风速，一般压降为190～300Pa。袋除尘器的阻力一般应控制在1500Pa左右，最高也不要≯2000Pa。因为袋除尘器的阻力过大，处理风量会降低，轻则影响主机的生产能力，重则使整个生产系统陷入瘫痪。

现在新建水泥厂主机和辅机的除尘系统采用袋除尘器的呈上升趋势。所以，降低袋除尘器的阻力，降低能耗，保证其长期安全运行十分重要。由于影响袋除尘器阻力的因素很多，至今尚无完善的理论计算公式，主要靠各个行业摸索和积累经验。本文仅就丹东某厂袋除尘器运行阻力偏高的原因加以剖析。虽然该厂袋除尘器的规格很小，也不是水泥企业，但是运行情况和出现的问题都带有共性，有一定的借鉴价值。

2 丹东某厂概况

该厂是生产食用油的工厂，安装有20t和35t供热锅炉各一台，烟气除尘分别配一台810m2和1440m2的低压脉冲清灰袋除尘器。该袋除尘器原设计为离线清灰。当除尘器开始投入运行时基本正常，大约运行10d左右，阻力急剧上升到2000Pa以上，甚至高于3000Pa，此时流化床燃烧炉出现正压，锅炉不能正常运行，只好将旁路阀门打开。旁路阀长时间开启，烟道内沉积粉尘量过大无法排除，大量粉尘通过花板进入滤袋内部，致使滤袋脱落掉下，掉下的滤袋堵塞下料器造成电机烧毁。同时由于灰斗内的积灰不能及时排出、运走，粉尘到处飞扬，操作环境十分恶劣，最后不得不停机检修排除故障。后经制造厂的整修、调试、测试和局部改造，现在运行基本正常。出现上述运行阻力过大的原因，经过分析认为主要有“先天不足”和“后天失调”两方面的因素。除尘器本体结构设计不合理，存在缺陷，应属于“先天不足”；脉冲清灰效果欠佳应属于“后天失调”。为了以下分析有依据，现将20t锅炉袋除尘器的主要技术参数抄录如下（35t锅炉的情况基本相同）：

除尘风量Q＝50000m3/h＝833.3m3/min＝13.9m3/s；

3个室，每个室90条滤袋，共计270条袋；

滤袋规格ϕ160mm×6000mm；

一条滤袋面积f≈3.0m2/条；

每个室的过滤面积F1＝90×f＝90条×3.0＝270m2；

滤袋过滤总面积F=90条/室×3室×3.0m2/条＝810m2；

毛过滤风速vm＝Q/F＝833.3/810＝1.03m/s；

一室停风清灰时的过滤面积Fj＝90条/室×(3-1)室×3.0m2/条＝540m2；

净过滤风速 vj＝Q/Fj＝833.3/(270×2)＝1.54m/s。

3 原因分析

3.1 本体结构设计不合理

（1）室数偏少、净过滤风速偏高

在说明此问题之前，首先要阐述一下丹东厂的问题，有人认为主要是“规格选小了”，这种看法不确切也不全面。因为规格选小与室数选少是两个不同的概念。

袋除尘器的规格主要取决于过滤面积，该厂20t锅炉的过滤面积810m2，过滤风速1.03m/min，不能说规格选小了。因为现在国内各个工业部门脉冲袋除尘器的过滤风速，大多数都在1.0m/min左右。相反过滤风速＞1.2m/min的却屡见不鲜，国外过滤风速＞1.2m/min的更为普遍。过滤风速的确定与许多因素有关，也很复杂，有关资料可查《水泥厂大气污染排放治理技术》一书。

除尘器整修后增加了一个室，过滤面积增加了270m2，过滤风速降到0.77m/min，几乎接近反吹风清灰的数据。当然过滤风速愈低，对滤袋的使用寿命愈有利，但是，设计时如果取这样低的过滤风速，必然增加制造成本，影响竞争力。

解决这一问题，有多种方案可供选择。丹东厂除尘器原设计是离线清灰，按常规离线清灰除尘器的室数不能少于4个，采用增加一个室的方案，虽然费用较高，但停工时间短，也最简单和快捷，符合现场的实际情况，无疑是最佳选择。

丹东厂20t锅炉袋除尘器的规格不算小，但结构设计存在缺陷，室数显然偏少。如果将各室的滤袋减少，增加一个或两个室就比较合理了。最好选用长4.0～5.0m的滤袋，过滤面积和过滤风速保持不变，可以设计成4个或5个室，当一个室停风清灰时，风量不致波动过大，净过滤风速也不会太高。当然室数增多，气缸和脉冲阀的数量要增加，壳体重量也加重，相应制造成本要增加，占地面积也增大。可以说有弊有利，但是首先要保证除尘器的性能，这是始终不变的原则。

现场曾将离线清灰改为在线清灰，等于过滤风速维持在1.03m/min，但阻力仍居高不下，分析主要原因是室数偏少。当离线清灰时，过滤风速和进、出口阀门的风速都变大，致使机械阻力相应增大。详见以下计算。

（2）进风口偏小、风速偏大

各室进风口分配器出口面积F1=0.392×0.592（内径）=0.232m2；

每室风量q=50000/3600×3=4.6m3/s；

分配器的出口风速v1=q/F1=4.6/0.232=19.8m/s；

一个室停风清灰时出口风速v2=q/F1=(4.6+4.6/2)/0.232=29.7m/s。

风速19.8m/s已经偏大了，一个室停风清灰时,风速高达29.7m/s，肯定机械阻力要大增。一般设计时进口风速应＜18.0m/s。因为蝶阀即使开度为零，本身也有一定阻力；加以各室风量并不一定分布很均匀，虽有分配器，空试时一般无人在现场进行调试。进口阀门风速究竟取多大合适，一般要以管道不积灰为原则，建议＜15.0m/s为宜。

（3）出风口提升阀的直径偏小风速偏大

提升阀直径D=550mm；

出风口面积F2=0.785D2=0.785×0.552＝0.237m2；

出口风速v3=q/F2=4.6/0.237=19.4m/s；

一个室停风清灰时出口风速v4=q/F2=(4.6+4.6/2)/0.237=29.1m/s。

出口风速富乐公司要求13～15m/s，经过多年的摸索，这一数据显然偏大。后来降低到10～12m/s，似乎还有点偏大，建议＜8m/s。因为出口风速对机械阻力影响很大，有些单位已经为此付出过代价。如新疆某水泥厂窑尾袋除尘器原采用普通玻纤滤布，后改用玻纤覆膜滤料，过滤速度提高了，每个室的风量相应增大，但提升阀的规格没有相应改变，结果提升阀的出口风速升高，机械阻力增大，致使窑内通风不畅，窑的产量降低。后来更换大直径的提升阀，机械阻力大的问题才得以解决。又如某公司在湖北某泥厂电改袋的项目，实际测定的风量比用户提供的设计风量大了许多，致使进、出口管道风速高达30/s，窑无法运行，最后管道全部改造后才使得窑正常运行。这两个实例都说明机械阻力不容忽视。

根据现场反应的情况，开始都认为阻力大主要来自滤袋。要证明这一点很简单，只要在花板上下室安装一U形管，或者将进出管道的压差计暂时取下，装在花板上下室，即过滤室和净气室，如果上下压差在1000Pa左右，说明滤袋过滤基本正常。

根据现场测试，滤袋过滤阻力已＞1000Pa，滤袋供应厂家认为滤袋透气率虽然已降低30%，但滤袋还能继续使用，说明除尘器阻力居高不下，不是完全来自于滤袋，而是来自于机械阻力，这点从以上的计算也能得到验证。后来增加一个室，等于各个室的处理风量减少了，所以净过滤风速和进、出口风速也随之变小，相应机械阻力大为降低，因此除尘器得以恢复正常运行。

机械阻力偏大，空试时从压差计的读数就能发现，只是当时无人注意。开始通烟气后，因为新袋的阻力小，机械阻力偏大不突出。随着运行时间的延长，由于清灰效果不理想，致使滤袋阻力逐渐增大，当滤袋阻力与机械阻力之和大到锅炉不能正常运行时，只好打开旁路阀。打开旁路阀终归不是长久之计，所以要查出阻力大的主要原因，才能对症下药，彻底解决。

3.2 清灰效果欠佳

丹东厂除尘器投入运行不到一个月，滤袋阻力已上升到1000Pa以上，说明清灰也达不到预期效果，分析有以下原因：

（1）脉冲阀使用寿命太短

除尘器投入运行不久，就发现一些脉冲阀喷吹乏力，膜片和先导阀的线圈也陆续破裂和烧毁，直接影响清灰效果，致使滤袋阻力不断增加。该厂的脉冲阀使用寿命短，频繁损坏，严重影响清灰效果。

（2）清灰周期太短、喷吹气量不足

20t锅炉的袋除尘器分3个室，一个室6个脉冲阀，共用一个气包，第一个阀喷吹后，要求气包内的压降不能大于30%，也就是说要留有一定时间，等气包的气压恢复后，第二个阀再喷吹。丹东厂阀喷吹的间隔只有3s，气包内的压力来不及恢复，因此喷吹气量不足。

另外，3个室共有18个脉冲阀，每个脉冲阀喷吹间隔时间只有3s，而且一个室清灰后，下一室立即喷吹，中间没有间隔时间，也就是说脉冲阀的喷吹周期只有48s（3s×18=48s）。设计是离线清灰，实际运行等于在线清灰，要求清灰周期、脉冲宽度和提升阀的开启和关闭时间都是可调的。但电控产品的功能不全，无调节余地，致使滤袋外表面形不成粉尘层，清灰时粉尘不能呈片状下落，粉尘刚吸附到滤袋表面就被吹起，大大影响清灰效果。

（3）气包容积偏小

气包设计采用ϕ325mm×8mm钢管，长度1530mm；

容积V=0.7854×0.3252×1.53=0.125m3；

3″脉冲阀当喷吹压力0.3MPa时，脉冲宽度0.15s的一次喷吹量约500L（标况），将标况下喷吹量换算到工况下绝对压力为0.4MPa（0.3MPa+0.1MPa）的气量,则气包的容积至少要1.3×0.5/4=0.1625m3。实际容积只有0.125m3，显然偏小，致使喷吹量不足。

（4）安装问题

据说滤袋内的粉尘有的是花板局部未焊严密所致。滤袋内有粉尘无疑会增加滤袋的阻力。但笔者认为滤袋进灰不一定完全是花板局部未焊好，花板局部漏灰不可能使滤袋灌满至1/3～1/2，恐怕掉袋是主要原因。不管是花板未焊好，还是掉袋，都说明安装不到位，工作粗糙，更是属于后天失调的问题。

其他方面问题，对阻力大小的影响关系不大，本文不予介绍。

4 结语

袋除尘器阻力的高低，不仅影响其性能的优劣，也直接关系到袋除尘器能否正常运行，所以袋除尘器的阻力一直是各个方面最为关注的问题之一。一般对滤袋的过滤阻力比较重视，因为过滤阻力直接影响清灰效果和滤袋的使用寿命，而机械阻力往往被人们所忽视。丹东厂袋除尘器的阻力过高，除设计存在一定缺陷外，机械阻力过高是主因，其经验教训值得吸取。

现在有的单位推出的所谓低阻袋除尘器，据说运行几年后，阻力仍＜800Pa。不论实际情况如何，千方百计降低阻力的思路是完全正确的，只要坚持不懈地进行钻研和探索，定会取得良好效果。如果袋除尘器的阻力能长期＜800Pa，则袋除尘器的应用前景将更加广阔。

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