袋式除尘器结构、工艺优化升级研究

杨成安　胡东方

摘 要：随着我国经济持续增长，人们对环保意识的不断增强，国家政府对工业除尘的要求不断提高，新材料、新产品不断的应用以及国家装备水平的提升，除尘设备结构设计、工艺优化，具有进一步提升除尘效率高，滤袋寿命长以及钢耗比小等技术特点。

关键词：除尘器钢耗比；结构设计优化；工艺优化

中图分类号：TH131 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0008-02

环境保护是国家实现经济可持续发展的基本保障，进入二十一世纪以来，随着我国经济持续高速增长，资源能源需求不断提高，环境压力日益突出。“雾霾”、“PM2.5”等一系列社会热点环境问题的出现，更使得环境保护关切度尤为突出。2013年12月27日，国家环境保护部发布《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013），标准规定水泥工业颗粒物排放标准由≤50 mg/Nm3调整为≤30 mg/Nm3，其中重点区域为≤20 mg/Nm3。现有的电除尘器无法满足排放标准要求，电除尘器改造为袋式除尘器或电袋复合式除尘器是除尘发展的必然趋势；袋式除尘器迎来了大规模应用时期。

1 袋收尘概况

为满足大气污染治理领域需要，早在2007年河南中材环保有限公司开发成功了LJP长袋脉冲袋式除尘器。该项目采用侧向进气技术、整体净气室技术、压气联接器技术等多项技术，具有除尘效率高，滤袋寿命长以及钢耗比小等技术特点。但其整体结构偏重，安装周期长，成为市场竞争中重要瓶颈。

2 结构优化

河南中材环保有限公司基于LJP长袋脉冲喷吹除尘器的基础上，吸收其侧进气方式，整体净气箱设计，各分气箱相互串联增加气包容积等诸多优点，并引入ALSTOM（阿尔斯通）活塞式电磁脉冲阀的清灰方式和模式，袋式除尘器的进气方式与西安建筑科技大学合作进行流量分配与阻力对比数值模拟，以确定更好的气流均布性能。除尘器的结构设计引入结构动态仿真分析和三维建模辅助设计软件。项目设计参数如下：

处理烟气量： ≤2 000 000 Nm3/h（10%余量）；

处理烟气温度：≤260 ℃；

系统阻力：≤1 500 Pa；

运行压力：-54 mbar；

出口排放浓度：≤30 mg/m3；

本体漏风率：≤2.5%；

耗钢量：25 kg/m2；

活塞式电磁阀的使用寿命：

5年或100万次；

滤袋的使用寿命：3年以上；

滤袋龙骨的寿命：5年以上；

2.1 脉冲清灰系统设计

脉冲清灰系统是袋式除尘器的核心系统之一，直接影响到袋式除尘器清灰效率、滤袋寿命、设备阻力等设备性能参数。当待处理烟气风量、浓度等参数一定的情况下，滤袋长度越长，其除尘器的占地面积及单位过滤面积的比钢耗越小；而当占在面积相同时，单机的处理风量更大。脉冲清灰系统设计主要涉及脉冲阀与滤袋的匹配，喷吹参数同时与花板孔的布置、净气室的设计相关联。脉冲清灰系统中喷吹参数根据长滤袋喷吹试验，并结合项目实际进行确定。

脉冲阀与滤袋匹配方面：结合长滤袋脉冲喷吹试验，决定脉冲清灰系统采用“柱塞式脉冲阀+φ130×8 000 mm” 设计方案。与φ160滤袋相比，φ130滤袋与柱塞式脉冲阀配合，使滤袋布置行间距更小。柱塞式阀与淹没式脉冲阀相比，单次喷吹，耗气量更大，能够满足长滤袋清灰需要；同时，柱塞式脉冲阀采用活塞结构，寿命比采用膜片的淹没式脉冲阀寿命更长，同时可以满足电力、冶金等烟气环境。

2.2 花板孔的布置设计

目前，国内外的袋式除尘器的花板孔有多种布置方式，其布置方式最终的目的都是尽量的减少袋子之间的间隙，尽可能的降低除尘器的阻力。原LJP长袋脉冲袋式除尘器采用φ160×7 000 mm滤袋，其花板孔布置采用矩阵形布置方案，其参数尺寸为：行距×孔距=230×200，孔径φ165，喷吹管最大孔数为22孔。结合脉冲阀、滤袋的选型，决定采用蜂窝型布置方案，即喷吹管孔数22孔、21孔交错排列，花板孔布置参数尺寸：行距×孔距=180×160，孔径φ135。下面对两种方案进行单位面积花板布置滤袋过滤面积比较：

2.2.1 花板孔矩形布局

花板尺寸：4 700 mm×2 340 mm，花板面积有：S1=10.998 m2。花板孔参数：行距×孔距=230×200，孔径φ165；脉冲阀数量：9个，每根喷吹管孔数为22孔，可布置滤袋数量：共9×22=198条。

滤袋规格：φ160×7 000 mm，总过滤面积为：198×7 000×160×π≈696.68 m2（换算单位后）。

单位面积花板布置滤袋过滤面积：696.68÷10.998≈63.35 m2/每平方花板

2.2.2 花板孔蜂窝型布局

花板尺寸：3 737 mm×2 390 mm，花板面积有：S1≈8.93 m2。花板孔参数：行距×孔距=180×160，孔径φ135；脉冲阀12个，6根21孔喷吹管，6根22孔喷吹管，可布置滤袋数量：共6×（22+21）=258条。

滤袋规格：φ130×8 000 mm，总过滤面积为：258×8 000×130×π≈842.95 m2（换算单位后）

单位面积花板布置滤袋过滤面积：842.95÷8.93≈94.40 m2/每平方花板

“袋式除尘器结构优化升级”花板蜂窝型布置方案图，如图1所示。

图1新设计方案的单位花板面积可布置的滤袋过滤面积是旧设计方案的1.49倍。可显著降低设备钢耗比、降低设备占地面积。

2.3 净气室的设计

脉冲清灰系统与滤袋的匹配安装质量对袋式除尘器的清灰效果有直接影响，为此在LJP长袋脉冲袋式除尘器开发过程中，采用整体净气室结构承载脉冲清类系统和滤袋、袋笼。即将花板、喷吹管设计到净气箱内，在公司组装好发运到现场，使安装质量提高，设备安装工期缩短。净气箱是本袋式除尘器制造中最核心的部件，其中的部件组装与焊接量特别大，花板的平面度、花板孔与喷吹孔的中心度与垂直度偏差、喷吹管的直线度、喷吹弯管的直线度以及检修门的门框平面度等关系到滤袋的使用寿命、排放是否达标以及漏风率的大小。在原设计方案中，净气室与出气口百页阀、顶板是分开制作，现场组装，结构复杂，安装周期长。新设计的脉冲清灰系统和花板，设计开发新型净气室，将出气口控制阀门由原来的分离式气动百页阀改为提升式气动阀门，并整合到净气室上，简化设备结构，降低设备安装难度。新设计的净气室，大检修门降低漏风率；船型结构更利于除尘器顶部雨水等的排放。“LJP袋式除尘器”净气室新（左）、旧（右）方案图，如图2所示。

2.4 气流分布部分

原LJP技术有专门的气流分布部件，分布板。它包含了分布板、进气口阻流板、前部阻流板和挡灰板等部件。其零部件的种类放多且其形状各异，其加工类型有辊圆、折边、轧弧等难度可想而知。

优化结构将气流分布整合在了灰斗和袋室里，用灰斗阻流板和袋室的阻流板来实现气流分布。不仅减轻了加工难度还简化了整体的结构，同时把原LJP技术用于气流分布重量给节省了下来。

3 加工工艺优化

3.1 花板加工工艺优化

在LJP长袋脉冲袋式除尘器制造方面：净气室是承载脉冲清灰系统的核心部件，是影响LJP长袋脉冲袋式除尘器清灰效率的重要因素。而花板是装载清灰原件滤袋以及袋笼的重要部件，花板加工质量直接影响滤袋、袋笼装配尺寸。花板的加工工艺进行革新，首先对花板的分解由原来的横向4段式调整为纵向2段式，以减少拼接焊缝，降低焊接形变。

在加工方式方面：花板采用激光切割加工（±0.2 mm） 代替模具冲制（±0.5 mm），根据激光切割机行程及来料规格，将花板拼接焊缝沿着喷吹管方向，拼接焊缝不留间隙采用开破口焊接，同时增加横向扁钢支撑，有效保证花板孔与喷吹管孔同轴度，减少了花板后期整形工作量，显著提高产品部件的加工质量。

3.2 净气室制作工艺优化

在净气室加工方面，设计制作了自动焊接工装夹具，代替原来的纯手工焊接，既提高了生产效率，也显著提高的加工质量，使净气室的精度显著提高。由于喷吹管、花板、滤袋三者的装配尺寸是关键尺寸，所以净气室均在工厂内进行喷吹管和花板匹配，加上花板、滤袋、袋笼的尺寸匹配，有效保证了产品的加工质量。

4 结 语

通过对基于LJP长袋脉冲喷吹除尘器的基础上技术、工艺优化升级，使其结构设计更加紧凑，生产安装周期缩短，产品的质量更易保证，收尘效率进一步提高，可以应用领域更多，使产品更具有市场竞争力。

参考文献：

[1] 张志茹.制冷站工艺设计优化[J].冶金动力，2010，（2）.

[2] 杨秀奎.脉冲袋式除尘器工作原理及使用和维护[J].应用能源技术，2010，（2）.