超长袋低压脉冲喷吹袋除尘器的应用

郑金平

超长袋低压脉冲喷吹袋除尘器的应用

郑金平

低压脉冲喷吹袋除尘器清灰强度大，清灰效率高，已得到各行业的广泛使用。传统观念认为袋长6m即可称为长袋，因而数年来脉冲喷吹除尘器局限于此，造成除尘器占地面积大，换袋数量过多。在现实条件迫切的需求下，借助于实验验证、CFD模拟，超长袋低压脉冲喷吹袋除尘器得到了初步应用，并取得了良好的效能，将进一步推动脉冲喷吹袋除尘器的发展与应用。超长袋低压脉冲喷吹除尘器研制的核心在于导流装置的使用以及运输安装的整体化思考，随着传统观念的突破，超长袋低压脉冲喷吹技术将得到广泛应用。

低压脉冲喷吹；长袋；超长袋；CFD模拟；导流装置

1　前言

袋式除尘器是一种高效率的除尘设备，由于其过滤机理的特点，排放浓度可达10mg/m3甚至更低，已广泛应用在水泥、电力、冶金等行业。

袋式除尘器按清灰方式分为机械振打清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰三类。机械振打清灰不能保证振打均匀，加速度衰减过快使得滤袋不能过长，增加了钢耗及占地面积。逆气流清灰属低效清灰方式，采用低过滤风速的滤料，设备体积庞大，总投资高。脉冲喷吹起源于早期的气箱脉冲喷吹，目前仍在应用。气箱脉冲喷吹仅使用一个喷嘴喷吹整个袋室，喷吹气量有限，滤袋受喷气量不均匀，效率不高，滤袋袋长一般≯4m。而低压脉冲喷吹清灰强度大，每条滤袋对应一个喷嘴，受独立的气流喷吹，清灰效率高，可在低压状态下工作，滤袋寿命长，袋长可达到6m，称之为低压长袋脉冲喷吹。在工作期间，滤袋既能清灰又能过滤，允许的过滤风速也高，因而低压长袋脉冲喷吹就成为了袋式除尘器的一种主流的清灰方式。

2　现状

脉冲清灰除尘器理论上采用的滤袋越长，除尘器钢耗、占地面积越小，经济效能越高。随着新环保法规的执行，很多电除尘器面临因排放不达标而需改成袋除尘器的要求，可原有电除尘器受限于空间的狭窄，只能选用长滤袋。但滤袋多长比较合适，低压喷吹是否仍然有效，是行业探求的焦点。

我公司在长期的实践应用中，推出了用于水泥窑尾的新式超长袋低压脉冲袋除尘器，采用9m袋长（ϕ160mm，玻纤覆膜），喷吹压力仍然为传统的0.2～0.3MPa，一举突破了低压长袋的传统范畴，已经应用在巴西拉法基4 000t/d窑尾电改袋项目，并取得了良好的效能指标。本文以该项目为例，予以说明。

表1　除尘器参数

3　方案确定

（1）进风方式

脉冲喷吹袋除尘器采用滤袋外滤粉尘的方式，因此要求含尘气体采用滤袋侧部进风或底部进风方式。底部进风要求保证can速度≯1m/s，这就限制了滤袋不能过长。而对于侧部进风，虽没有can速度的要求，但含尘气流将直接冲刷滤袋，应降低气流速度。但这样会导致侧部进风口过大，同样造成钢耗及占地面积增加。结合以上两种进风方式的特点，超长袋脉冲袋除尘器采用底部与侧部同时进风结合的方式，通过增加导流装置合理分配两种方式各自的进风量。

表2　进风管道CFD模拟结果

（2）导流装置

导流装置是保证超长袋低压袋除尘器稳定工作的核心部件，经过CFD计算机模拟，确定导流装置放置的位置、外形及构造。本项目除尘器配置3套导流装置，其中1套安装在进风管道，使各个分室获得大致相等的风量。

图1　进风管道CFD云图

以质量流来表示各分室的进风量，分析CFD模拟结果可得，除尘器各个分室平均获得8.5%进风流量，非常均匀。

另两套导流装置分别用于滤袋底部（灰斗内）和侧部（壳体内），使得袋室内气流流动均匀，避免气流急剧冲刷。通过CFD模拟，在两套导流装置共同作用下，使70%的气流从滤袋底部进风，其余的从滤袋侧部进风，确保了底部进风满足can速度要求。

（3）壳体结构

除尘器排列为2列，每列6个袋室。每个袋室都是独立的箱体结构，各自带有独立的灰斗。考虑到箱体在制造厂需整体制作和整体发运，箱体架构应尽可能地减少不平度、应力集中等因素。而所用的板材都比较薄，在吊装和焊接过程中难免有变形，特别是焊接受热变形最为严重，因此箱体需选用原平板来制作。

箱体和灰斗在现场地面组装后，可以整体吊装，减少了高空作业量。相邻的箱体之间，沿高度方向，使用型钢连接，增加整体稳定性。独立袋室箱体结构更有利于导流装置发挥作用，不受临近气流的影响。

从图3可以看到，袋室箱体内部还留有巨大的空间，具有运输存储功能。可以先将单个袋室的袋笼装入一个小箱中，再铺设导轨放入袋室箱体内部，到达现场后可整齐地取出。即使装完了袋笼，袋室箱体内部空间仍然富余，保温岩棉等其他物品也可以置入其中。

图2　壳体内部导流板

（4）进出风管道

进出风管道作为一整体结构，被放置在两列袋室的中间，进出风管道共用一个斜隔板。斜隔板之下为进风管道，与壳体下部通过手动蝶阀连接。斜隔板之上为出风管道，与壳体净气室通过气动百叶排风连接。因为运输的原因，进出风管道切割为与单列袋室数相对应的6件，需现场分别吊装后，再相互间密封连接。

图3　壳体箱体结构

图4　进出风管道整体结构

（5）过滤装置

过滤装置包括滤袋和袋笼，是袋除尘器的核心。一般水泥窑尾除尘器滤袋使用玻纤或P84滤料，P84性能优良但价格昂贵，玻纤覆膜滤袋性价比高。滤袋材质需根据工况选择，本项目气流高温高湿，P84易发生水解，因此不宜选用。随着近些年覆膜技术的发展，玻纤覆膜耐温、耐湿、耐腐蚀“表面”过滤性能提高，玻纤覆膜得到了广泛应用。但玻纤不耐折，脉冲喷吹压力较低，适合低压喷吹。即使滤袋超长9～10m，根据实验及CFD模拟验证，普通3″脉冲阀在低压（0.2～0.3MPa）喷吹条件下，袋底的压力与普通滤袋（6m）比较，并无大变化，其产生的振幅，足以将滤袋表面的粉尘清除，因而长袋低压脉冲袋除尘器并不需要更换更大规格的脉冲阀。

相较于普通滤袋，超长滤袋在气流作用下产生的摇晃非常大。因此在孔板之上，需设置袋笼袋口的压紧装置。另外，为减少滤袋更换空间，与超长滤袋相配套的袋笼可以设置为3节。

相对于普通滤袋和袋笼，选用时应考虑超长滤袋和袋笼因自重和滤袋外表面积灰带来的新增载荷。

（6）加热装置

含尘气流通常含有高湿度的SO2或氯，尤其在水泥窑尾除尘或旁路放风系统中。气流温度一旦低于酸露点，将会导致滤袋和灰斗表面结垢。为防止这种事故的发生，一方面可控制工艺系统操作的稳定性，另一方面除尘器需有自身的防护措施。灰斗外表面增加电加热装置，通过程序控制，在设定的温度范围内启动运行及停止，确保加热的温度至少高于酸露点40℃。本项目除尘器进风气流含有高浓度的SO2，酸露点为140℃。灰斗外表面配备了电加热云母片，其运行温度在160～200℃之间。

4　运行与前景

目前，巴西项目超长袋低压袋除尘器已在稳产运行中，各项指标均符合合同要求，证实了超长袋低压脉冲袋除尘器的应用可行性。“超长袋”理念将进一步从国外应用推广至国内，无论是在新除尘器还是改造型除尘器领域。超长袋低压脉冲袋除尘器具有占地少、钢耗少、维护少的优势，应用前景广阔。

［1］王浩明，等.水泥工业袋式除尘技术及应用［M］.北京：中国建材工业出版社，2001.

［2］孙一坚，沈恒根.工业通风［M］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［3］马人乐，等.建筑钢结构设计［M］.上海：同济大学出版社，2008.

［4］张殿印，王纯.除尘工程设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［5］孙熙，柳静献.除尘技术基础［M］.沈阳：东北大学出版社，2003.

［6］李海涛.新型干法水泥生茶技术与设备［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［7］中国环保产业协会袋式除尘委员会.袋式除尘应用百例［G］.抚顺，2007.

［8］王瑞金，等.FLUENT技术基础与应用实例［M］.北京：清华大学出版社，2007.

Application of Low-pressure Pulse-jet Filter with Super-long Bags

ZHENG Jinping
（Sinoma Technology&Equipment Group Co.，Ltd.300400）

Low-pressure pulse-jet bag filter has been widely used in various industries with high cleaning strength and high cleaning efficiency.The Conventional wisdom says that 6m long bag as long type.Therefore bag filter is limited to traditional idea over the years.Based on the experimental study，CFD simulation and verification with the realistic condition of urgent demand，super long bag and low-pressure pulse-jet bag filter has been applied，and achieved favourable performance.It will help promote the development and application of low-pressure pulse-jet bag filter further.The new bag filter depends on gas flow-guide devices usage and integral transportation and installation.With the breakthrough of traditional concept，it will be used widely.

low-pressure pulse-jet；long bag；super long bag；CFD simulation；flow-guide device

TQ172.688.3

A

1001-6171（2016）04-0078-03

通讯地址：中材装备集团有限公司，天津300400；2015-10-27；编辑：孙娟