专用便携式车载袋除尘器的研究与应用

张忠伟

专用便携式车载袋除尘器的研究与应用

Research and Application of Special Portable Vehicle Bag Dust Collector

张忠伟

随着强化城市建设中的环境保护措施的实施，为推进文明工地建设，混凝土预拌砂浆（干混砂浆）得到了快速推广应用。但在施工现场，干混砂浆运输车向干混砂浆移动罐输送砂浆时，由于无法设置固定的除尘设施，“吹灰”过程中的粉尘排放一直没有得到有效解决，这严重影响了预拌砂浆的推广应用。为此，天津市城乡建设和交通委员会批准下达了《干混砂浆物流过程收尘技术的研究与应用》科研项目。我们根据移动式砂浆储料罐的输送特点，开发出一种经济适用、可随车移动并能达到国家环保标准的专用便携式车载布袋除尘器。

1 车载袋式除尘器设计

车载袋式除尘器根据干混砂浆运输车的特性设计。鉴于车载除尘器在悬挂空间上受到制约这一客观条件，选择一种适合条件的袋式除尘器成为研究开发的首要任务。在满足总过滤面积的前提下，采用小体积化的便携式袋除尘器，其尺寸大小经过了多方调研和实测，经对运输车结构进行研究确定了除尘器的位置（见图1）。

图1 车载袋除尘器

1.1 总过滤面积的确定

粉粒物料运输车输送物料工作原理是利用本车动力驱动空气压缩机，将压缩空气经管道送入密封罐体下部的气室，使气室流态化床上的粉粒体悬浮成流态状，当罐内压力达到额定值时，打开卸料阀，流动化物料通过管道流动进行输送。收尘风量为空压机提供的压缩空气量。对比通用的25～40m3粉粒物料运输车车载空压机的配置情况，其空压机的配置风量一般为8.0～10.0m3/min，工作压力一般为0.2MPa；布袋除尘器的常规过滤风速一般≯2.0m/min，为此除尘器的总过滤面积应在6.0m2以上。

1.2 滤袋选型

净气室的有效截面积为606mm×414mm，按照选用φ162mm×530mm的滤袋计算，最多可排列6个，如果选用常规滤袋，其单个滤袋的理论过滤面积约为0.27m2，6条滤袋的总过滤面积约为1.62m2，远远达不到总过滤面积＞6m2的设计要求，因此，只有选用褶皱式滤筒才有可能。从经验数据看，同等规格的褶皱式滤筒的过滤面积一般是普通滤袋过滤面积的5倍左右，选用褶皱式滤筒，6组的总过滤面积达到6m2以上。图2为褶皱式滤袋的结构图。

图2 褶皱式滤袋的结构图

1.3 排灰阀门结构的设计

排灰阀门的设计充分运用了力学上的杠杆原理，结构巧妙，具有较好的独创性和实用性。

1.4 清灰方式的确定

由于压缩空气反吹清灰的效果优于震动清灰，在有压缩空气气源的情况下，应优先考虑压缩空气反吹清灰。干混砂浆运输车自身携带空压机，从风量到压力均可满足车载除尘器清灰用压缩空气指标的要求，在清灰方式上采用脉冲喷吹技术，满足除尘器的清灰要求。

2 工作原理

由砂浆罐排出的含尘废气经导流布袋正压进入车载除尘器（图3中的1），透过滤筒时粉尘被阻滞在滤筒（图3中的2）外表面，净化后的气体从出风口（图3中的4）排入大气。吹灰作业结束后，手动启动电磁阀开关（图3中的6），用压缩空气对滤筒进行反吹清灰，清理下的粉尘被收集在集灰斗（图3中的7）中，最后经过排灰阀门（图3中的8）手动排出回收到集尘布袋（图3中的9）中。

图3 布袋式车载除尘器

3 实验结果与分析

脉冲喷吹滤筒除尘器的喷吹效果直接影响到除尘效率和运行阻力，虽然脉冲喷吹滤筒除尘器已广泛应用于工程实际，但在其结构设计方面还没有成熟的理论指导，喷吹系统设计参数的选取存在局限性，使得除尘器的实际性能常常达不到设计期望的水平。滤筒除尘器清灰效果不仅受到滤筒材质、规格及喷吹系统的喷吹管的管径、喷吹孔的孔径、喷吹孔与滤筒口的距离等参数影响，而且还受喷吹压力的影响。

3.1 滤筒面积对清灰效果的影响

脉冲袋式除尘器的过滤能力主要由滤袋的过滤面积来决定，在车载的尺寸要求下，滤筒面积的增加有利于清灰效果的提高，但是滤袋过长很有可能会造成其中下部清灰不利，因此采用了褶皱式的滤筒，在规格型号不变的情况下，过滤面积达到7.8m2，比普通滤袋的面积高出5倍多，其清灰也比普通的高出许多。在滤袋面积固定的情况下，滤筒直径过小，则会出现“憋气”现象，这样会造成整个清灰结构的振动，从而加剧清灰结构的老化和松动，但也不是越大越好，过大会增加压缩空气的消耗量。在喷吹压力额定的情况下，滤筒直径分别为8mm、14mm和20mm时清灰流场的速度分布如图4所示。从图中可以看出，随着滤筒直径的增加，喷嘴处的气流速度逐渐增大，气流在滤袋内的膨胀区域逐渐扩大；随着喷嘴直径的增大，压力峰值也随之增加，并且滤袋下部压力峰值分布均匀性和压力峰值随直径的变化趋势基本上是一致的，同时从图中也可以看出在到达滤袋底部时压力峰值基本上已趋于稳定。

图4 不同滤筒直径滤袋侧壁压力峰值

由此可以得出结论，脉冲袋式除尘器的清灰性能随着滤筒直径的增加而提高，并且在滤袋中下部其压力峰值基本上已趋于稳定。因此在滤袋面积固定、喷吹压力恒定的情况下提高滤筒直径，同时提高滤筒的强度保证滤筒在额定压力下不变形，有利于清灰效果的提高。

3.2 喷吹方式和喷吹时间对清灰效果的影响

反吹风管的布置有两种方案，一种方案是将反吹风通过喷吹支管引入每一个滤袋内部，风管竖向布置多孔横喷方式；另一种方案是反吹风管横向布置多点行喷。图5为反吹风管横向布置多点行喷状态下喷吹时间分别为60ms、80ms和100ms时滤袋内的速度分布图。由图5可以看出，随着喷吹时间的延长，喷吹气流从袋口膨胀到袋底，并且喷吹气流在滤袋上部速度较大，滤袋下部速度相对较小，到100ms时气流已经基本上到达袋底。

从图5可以看出，喷吹时间为60ms、80ms和100ms时，滤袋上部壁面压力峰值很大，这样易造成袋口破损；如果喷吹时间过短，布袋又较长时，气流在滤袋底部还没有膨胀起来，所以滤袋中下部壁面压力峰值衰减迅速，这样会导致滤袋下部清灰不利。同时还可以观察到，随着喷吹时间的延长，120ms和140ms两种喷吹时间条件下的压力峰值曲线几乎是重合的。

图5 不同喷吹时间滤袋侧壁的压力峰值

根据以上实验数据，确定采用风管横向布置多点行喷吹方案，同时采用24V的脉冲电磁阀控制喷吹时间。

3.3 喷吹压力对清灰效果的影响

皱褶数量多导致的无效清灰或不完全清灰一直是影响褶皱式滤筒广泛使用的原因。通过大量的现场实验和测试，结合砂浆罐车车载空压机的实际工况，当反吹风的清灰压力在0.15～0.2MPa范围内时，褶皱式滤筒的清灰效果基本正常，清灰作业的时间点以每次吹灰作业结束后为宜。

4 车载除尘器技术参数

外形尺寸：长×宽×高=715×420×850mm；

处理风量：～12m3/min；

入口粉尘浓度＜100g/m3（标），入口气体温度＜120℃，出口粉尘浓度＜30mg/m3（标），除尘效率99.9%；

滤筒及过滤面积：滤筒采用聚酯纤维滤料，橡胶圈密封，总过滤面积7.8m2；反吹压力：0.15～0.2MPa，电磁阀供电电压：直流24V；

整机重量：～80kg。

5 试运行与应用

研制生产的车载袋式除尘器投入试运行后，经环保部门检测，在干混砂浆罐车车载除尘器出口旁1m处，其颗粒物排放浓度为0.696mg/m3，远低于水泥工业大气污染物排放标准（GB 4915-2013）中关于散装水泥中转站大气污染物排放限值10mg/m3（敏感地区）的规定，而且通过滤膜采样法采样后，其滤膜完整，说明采样过程中大气粉尘产生的压力也在要求范围内。专家鉴定的结论为，该产品填补了行业空白，具有市场推广应用价值。

新型车载除尘器投放市场后，运行情况良好，产生了较好的经济效益和社会效益。

[1]张殿印，王纯.脉冲袋式除尘器手册[K].北京：化学工业出版社，2011.

[2]杨迪，等.脉冲喷吹滤筒除尘器清灰效果实验研究[J].暖通空调，2008，（4）.■

TQ172.688.3

A:A

1001-6171（2017）05-0086-04

2017-06-05； 编辑：赵 莲