上部开口散射器对滤筒的脉冲喷吹实验研究

摘 要：为减少工业脉冲喷吹除尘系统中的清灰不均匀问题，减少能源浪费，提出了上部开口散射器，并进行单滤筒无粉尘脉冲喷吹实验，分析了该散射器和无散射器在不同的喷吹压力和安装高度下的濾筒清灰性能。相比于无散射器，通过散射器的诱导分流及涡的产生，对滤筒顶部及底部位置的局部清灰有显著帮助，能改善滤筒的清灰均匀性。上部开口散射器应安装在滤筒口部位置以下，以达到较高的清灰效率，同时采用上部开口散射器在较低的喷吹压力下，仍能高效清灰，可降低脉冲清灰的喷吹压力，节约脉冲能耗。

关键词：散射器;脉冲喷吹清灰;侧壁压力峰值;滤筒

1实验参数

脉冲喷吹实验在无粉尘条件下进行，在喷吹距离150mm条件下，试验参数喷吹压力为0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa，安装高度（指花板距散射器底部的距离）为40、0、-40、-80、-120、-160、-200mm（以花板为水平线，垂直向上为正，向下为负）。测点1.2.3.4.5分别距离滤筒口100mm、300mm、500mm、700mm、900mm。

2结果与讨论

传统脉冲喷吹清灰中，存在滤筒上部清灰压力不足，下部清灰压力过大的问题。因此，滤料上清灰强度和清灰均匀性都对脉冲喷吹效果有很重要的影响。目前，评价清灰效果好坏的指标[1]主要有：侧壁压力峰值，初始压力上升速率，反向加速度，平均超压。本实验采用侧壁压力峰值及其平均值作为清灰强度的评价指标，L.M. Lo [2]等指出滤袋的侧壁压力峰值在一定范围内越大，除尘器的清灰性能越好，但侧壁压力峰值过大，会导致滤料破损，增大耗气量，造成过度清灰。研究发现，需要400-500Pa的侧壁压力峰值才能有效地清灰[3]。

2.1 喷吹压力对滤筒侧壁压力峰值分布的影响

由图2可知，随喷吹压力的增大，滤筒上各测点的侧壁压力峰值均呈增大的趋势，无散射器在0.3MPa喷吹压力下测点1处仅为366Pa，无法有效清灰，而在采用上部开口散射器后，至少将侧壁压力峰值提高到了451Pa，实现了有效清灰。无散射器及采用上部开口散射器的测点1在0.3MPa到0.6MPa，分别增大到了2.43倍、1.45倍，滤筒测点1的侧壁压力峰值随喷吹压力的增大，增长幅度相比采用散射器后更大，无散射器时喷吹压力对清灰效果的影响更大，但此时不管是否采用散射器，测点1压力均已远超400Pa，因此采用散射器也能在0.3-0.6MPa之间有效提高滤筒顶部清灰压力因此，不仅在传统脉冲喷吹清灰过程中，通常采用增大喷吹压力的方式来增大清灰强度，采用上部开口散射器时也可采用此方法。

无散射器及采用上部开口散射器的测点5在0.3MPa到0.6MPa，分别增大到了2.03倍、1.91倍。无散射器在0.6MPa时其最大侧壁压力峰值达到了3243Pa，压力过高容易对滤料产生破坏，而采用上部开口散射器后，在0.3、0.4、0.5、0.6MPa喷吹压力下，与对应喷吹压力下无散射器的滤筒侧壁压力最大值之比，分别为：65.2%、61.5%、64.3%、61.3%，有效降低了滤筒的最大侧壁压力。因此，采用上部开口散射器后，提高了滤筒上部侧壁压力（喷吹压力较低时），降低了滤筒的最大侧壁压力，可有效减小滤袋底部的压力，增加滤料寿命，同时在较低喷吹压力下也能高效清灰，节约脉冲气源能耗。

2.2  散射器安装高度对滤筒侧壁压力峰值分布的影响

由图3可以看到，随安装高度减小，测点1、2的侧壁压力峰值同步增大，但在安装高度为-160mm后开始下降;测点3、4、5的侧壁压力峰值在安装高度为40mm-0mm处上升，在0mm-（-80mm）降低，（-80mm）-（-160mm）增大，从（-160mm）-（-200mm）又开始下降。这是由于在高度为40mm时，散射器距喷嘴很近，孔内流会进入滤筒，而大部分孔外流被阻安装挡出滤筒，因此安装高度为40mm时各测点的侧壁压力峰值均较低，降低安装高度，进入滤筒的脉冲气体越来越多，各测点侧壁压力峰值将增加;当安装高度小于0mm并持续降低至-80mm时，整体的空气诱导量增大，但此时散射器刚好从滤筒的外部进入滤筒内部，滤筒外的散射器表面积减少，这会导致散射器位置的诱导空气量减少，由于散射器的阻挡作用，滤筒上部压力增长较快，而滤筒中下部会降低，因此1、2测点侧壁压力增大，测点3、4、5的侧壁压力减小;当安装高度继续降低至-160mm，散射器已完全进入滤筒，随安装高度增大，诱导气流量增大，滤筒各测点侧壁压力均上升;安装高度继续增大，由于散射器位置的局部流场下移太多，测点1、2的侧壁压力将下降，测点3、4、5的侧壁压力继续增大。

根据以上分析可知，散射器的安装高度过大会浪费脉冲气源，同时也不宜过小，导致滤筒上部测点达不到最佳清灰压力，本实验中安装高度采用160mm可达到最佳的清灰效果。

结 论

1）相比于无散射器，采用上部开口散射器在满足清灰要求的条件下，解决了其上部清灰压力不足，清灰不彻底，下部压力过大，易损坏滤料的缺点，增强了滤筒的清灰均匀性;

2）相比于无散射器而言，在满足清灰要求的前提下，可降低脉冲清灰所需的喷吹压力，节约脉冲气源能耗;

3）本实验中将上部开口散射器安装在滤筒口部位置以下160mm可以得到最佳的清灰效果。

参考文献：

[1]王沁淘，张明星，赖小林等.高温滤袋的有效清灰强度[J].环境工程学报，2015，9（03）：1318-1322.

[2] L.M. Lo， D.R. Chen， D.Y. Pui， Experimental study of pleated fabric cartridges in a pulse-jet cleaned dust collector， Powder Technol. 197 （2010） 141–149.

[3] H.C. Lu， C.J. Tsai， A pilot-scale study of the design and operation parameters of a pulse-jet baghouse， Aerosol Sci. Technol. 29 （1998） 510–524.

基金项目：西南科技大学研究生创新基金（19ycx0091）

作者简介：

余洪浪，（1993-），男，硕士研究生。