除塵技術(shù)干貨-設(shè)計(jì)
除塵器11個(gè)技術(shù)要點(diǎn)
布袋除塵器設(shè)計(jì)優(yōu)劣涉及到諸多因素，本文從處理風(fēng)量、使用溫度、氣體成分等方面簡(jiǎn)要介紹了
布袋除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
布袋除塵器的工作機(jī)理是含塵煙氣通過(guò)過(guò)濾材料(布袋)，塵粒被過(guò)濾下來(lái)，過(guò)濾材料(布袋)捕集粗粒粉塵主要靠慣性碰撞作用，捕集細(xì)粒粉塵主要靠擴(kuò)散和篩分作用，濾料的粉塵層也有一定的過(guò)濾作用。
布袋除塵器設(shè)計(jì)優(yōu)劣涉及到諸多因素，文章從以下因素介紹了布袋除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
一、處理風(fēng)量
處理風(fēng)量決定著布袋除塵器的規(guī)格大小，一般處理風(fēng)量都用工況風(fēng)量。設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意除塵器使用場(chǎng)所及煙氣溫度，若布袋除塵器的煙氣處理溫度已經(jīng)確定，而氣體又采取稀釋法冷 卻時(shí)，處理風(fēng)量還要考慮增加稀釋的空氣量;
考慮今后工藝變化，風(fēng)量設(shè)計(jì)指值在正常風(fēng)量基礎(chǔ)上要增加5～10的保險(xiǎn)系數(shù)，否則今后一旦工藝調(diào)整增加風(fēng)量，布袋除塵器的過(guò)濾速度會(huì)提高，從而使設(shè)備阻力增大，甚至縮短濾袋使用壽命，也將成為其他故障頻率急劇上升的原因，但若保險(xiǎn)系數(shù)過(guò)大，將會(huì)增加除塵器的投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用;
過(guò)濾風(fēng)速因布袋除塵器的形式、濾料的種類及特性的不同而有很大差異，處理風(fēng)量一經(jīng)確定，即可根據(jù)確定的過(guò)濾風(fēng)速來(lái)決定所必 須的過(guò)濾面積。
二、使用溫度
布袋除塵器的使用溫度是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，使用溫度與設(shè)計(jì)溫度出現(xiàn)偏差，會(huì)釀成嚴(yán)重后果，因?yàn)闇囟仁芟率鰞蓚€(gè)條件所制約: 一是不同濾料材質(zhì)所允許的高承受溫度(瞬間允許溫度和長(zhǎng)期運(yùn)行溫度)有嚴(yán)格限 制;二是為防止結(jié)露，氣體溫度必 須保持在露 點(diǎn)20℃以上。
對(duì)高溫氣體，必 須將其冷 卻至濾料能承受的溫度以下，冷 卻方式有多種，較為典型的有自然風(fēng)管冷 卻、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷等，具體可按不同的工藝及冷 卻溫度、布置尺寸要求等進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。
三、氣體成分
除特殊情況外，布袋除塵器所處理的氣體，多半是環(huán)境空氣或爐窯煙氣。通常情況下布袋除塵器的設(shè)計(jì)按處理空氣來(lái)計(jì)算。只有在密度、黏度、質(zhì)量熱容等參數(shù)關(guān)系到風(fēng)機(jī)動(dòng)力性能和管道阻力的計(jì)算及冷 卻裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，才考慮氣體的成分。
在許多工況的煙氣中多含有水分，隨著煙氣中水分的增加，布袋除塵器的設(shè)備阻力和風(fēng)機(jī)能耗也隨之變化。含塵氣體中的含水量，可以通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)確定，也可以根據(jù)燃燒、冷 卻的物質(zhì)平衡進(jìn)行計(jì)算。
煙氣中有無(wú)腐蝕性氣體是決定濾料、除塵器殼體材質(zhì)及防腐等選擇所必 須考慮的因素。另外，若煙氣中有有毒氣體，一般都是微量的，對(duì)裝置的性能沒(méi)有多大影響，但在處理此類含塵煙氣時(shí)，布袋除塵器必 須采用不漏氣的結(jié)構(gòu)，而且要經(jīng)常維護(hù)，定期檢修，避免有毒氣體泄露造成安 全事故。
四、粉塵性質(zhì)
粉塵的性質(zhì)對(duì)布袋除塵器的設(shè)計(jì)有很大影響，對(duì)粉塵一些特殊性質(zhì)，要根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采取有 效的措施。
(1) 附著性和凝聚性。附著性和凝聚性粉塵進(jìn)入布袋除塵器，粉塵稍經(jīng)凝聚就會(huì)顆粒變大，堆積于濾袋表面的粉塵在被抖落的過(guò)程中，也能繼續(xù)進(jìn)行凝聚，清灰效能和通過(guò)濾料的粉塵量也與粉塵的附著性和凝聚性有關(guān)。
因此，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)附著性和凝聚性非常顯著的粉塵，或者幾乎沒(méi)有附著性和凝聚性粉塵，必 須按粉塵種類、用途的不同，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采取不同的處理措施。
(2) 粒徑。粒徑分布對(duì)布袋除塵器的主要影響是阻力損失和磨損。微細(xì)粉塵對(duì)壓力損失影響比較大，粗粒粉塵對(duì)磨損起決定性作用，但只有入口含塵濃度高和硬度大的顆粒，其影響才比較大。
(3) 粒子形狀。一般認(rèn)為，針狀結(jié)晶粒子和薄片狀粒子容易堵塞濾料的孔隙，降低除塵效率。能夠凝聚成絮狀物的纖維狀粒子，若采取很高的過(guò)濾速度，就很難從濾料表面脫落，設(shè)計(jì)時(shí)按粒子狀及特性選擇不同的過(guò)濾風(fēng)速。
(4) 粒子的密度。粉塵的堆積密度與粒徑、凝聚性、附著性有關(guān)，也與布袋除塵器的阻力損失、過(guò)濾面積有關(guān)。堆積密度越小，清灰越困難，設(shè)計(jì)時(shí)要選擇較低過(guò)濾風(fēng)速。此外，粉塵的堆積密度對(duì)選定除塵器灰斗及排灰裝置能力至關(guān)重要。
(5) 吸濕性和潮解性。吸濕性和潮解性強(qiáng)的粉塵，在布袋除塵器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，易在濾料表面上吸濕而固化，或遇水潮解而成為稠狀物，造成清灰困難、設(shè)備阻力增大，以至影響除塵器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如對(duì)含有KCl、MgCl2、NaCl、CaO等強(qiáng)潮解性物質(zhì)的粉塵， 要采取必要的技術(shù)措施。
(6) 靜電性。容易帶電的粉塵在濾料上一旦產(chǎn)生靜電，就不易脫落，對(duì)非常容易帶電的粉塵，必 須采用防靜電濾料等技術(shù)措施，以避免因靜電產(chǎn)生火花而引起爆 炸。
(7) 可燃性。對(duì)于可燃性粉塵，雖然不一定都引起爆 炸，但如除塵器前的工藝流程中出現(xiàn)火花，且能進(jìn)入除塵器內(nèi)時(shí)，就應(yīng)采用防爆措施，如增設(shè)火花捕集器、設(shè)防爆門(mén)等。
五、入口含塵濃度
入口含塵濃度常以標(biāo)態(tài)體積含塵質(zhì)量表示，就入口含塵濃度，布袋除塵器設(shè)計(jì)時(shí)要作如下考慮
(1) 設(shè)備阻力和清灰周期。入口含塵濃度增大，相同過(guò)濾面積情況下，設(shè)備阻力也增加，為維持一定的設(shè)備阻力，清灰周期也相應(yīng)縮短;
(2) 濾料和箱體的磨損。在粉塵具有強(qiáng)磨損的高濃度狀況下，磨損量與含塵濃度成正比，在除塵器入口處應(yīng)有導(dǎo)流耐磨等處理技術(shù)，如燒結(jié)粉塵、氧化鋁粉、硅砂粉等;
(3) 預(yù)除塵器及過(guò)濾風(fēng)速。在入口含塵濃度很高的情況下，應(yīng)設(shè)計(jì)較低的過(guò)濾風(fēng)速及設(shè)計(jì)預(yù)除塵器，但如果設(shè)計(jì)具有初級(jí)沉降功能的結(jié)構(gòu)形式，也可取消預(yù)除塵器;
(4) 排灰裝置。排灰能力是以能排出全部收集的粉塵為標(biāo)準(zhǔn)，排出的粉塵量，等于入口、出口含塵濃度差值與處理風(fēng)量之積，多級(jí)排灰裝置能力設(shè)計(jì)應(yīng)以下一 級(jí)大于上一 級(jí)排灰能力為準(zhǔn)。
六、出口含塵濃度
出口含塵濃度必 須低于環(huán)境保護(hù) 法規(guī)及國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的指定值。布袋除塵器的出口含塵濃度，依除塵器的結(jié)構(gòu)形式、濾料種類、粉塵性質(zhì)而有所不同，一般介于1～50mg/m3之間。對(duì)于含有鉛、鎘等有害物質(zhì)的情況下，要求出口濃度特別低，設(shè)計(jì)時(shí)按不同的用途及工藝特性，選用不同的布袋除塵器結(jié)構(gòu)及濾料材質(zhì)。
七、設(shè)備阻力
所謂設(shè)備阻力是指
除塵器入口至出口在運(yùn)行狀態(tài)下的全壓差。
布袋除塵器的壓力損失通常在1000～2000Pa之間，
脈沖布袋除塵器壓力損失通常小于1500Pa。設(shè)備阻力是風(fēng)機(jī)選型的主要依據(jù)，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中允許壓力損失有某種變動(dòng)范圍，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備阻力變動(dòng)余量來(lái)確定風(fēng)機(jī)的選型。
八、設(shè)備耐壓
布袋除塵器的耐壓是根據(jù)工藝要求及風(fēng)機(jī)的靜壓等確定的，必 須按照布袋除塵器正常使用的壓力來(lái)確定設(shè)備的設(shè)計(jì)耐壓。作為一般用途的布袋除塵器，設(shè)備耐壓為4000～5000Pa，對(duì)于長(zhǎng)袋脈沖除塵器一般為6000～8000Pa，對(duì)于采用以羅茨鼓風(fēng)機(jī)為動(dòng)力的負(fù)壓型空氣輸送裝置，除塵器的設(shè)計(jì)耐壓為15～50kPa。
另外，某些特殊如高爐煤氣干法脈沖布袋除塵器，其設(shè)計(jì)耐壓要求達(dá)到0.3MPa或更高，設(shè)備一般均設(shè)計(jì)為圓形，以滿足耐壓要求。
九、清灰壓力
清灰壓力是布袋除塵器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，根據(jù)所用壓縮空氣壓力不同，分成高壓(0.5-0.7MPa)、中壓(0.35～0.5MPa)、低壓(0.2～0.35MPa)及超低壓(0.2MPa以下)， 并把脈沖閥根據(jù)氣包內(nèi)壓力區(qū)分為高壓閥(直角閥)和低壓閥(淹沒(méi)閥)。
設(shè)計(jì)選型高壓或低壓脈沖閥是按壓縮氣體供氣條件及除塵工藝工況決定，目前小型除塵器使用較多的為高壓清灰壓力，而長(zhǎng)袋脈沖采用較多的為低壓清灰壓力。
不同清灰壓力設(shè)計(jì)選用不同的噴吹管清灰結(jié)構(gòu)，噴吹管開(kāi)孔尺寸、結(jié)構(gòu)型式、噴吹管與花板的高度尺寸等，將直接影響設(shè)備清灰性能。
脈沖清灰對(duì)壓縮空氣要求不十分嚴(yán)格，含塵、含水、含油等指標(biāo)分別達(dá)到ISO8573-1表中三 級(jí)、五級(jí)即可，當(dāng)壓縮空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，噴吹時(shí)進(jìn)入
除塵濾袋的氣流含油、含水量相對(duì)增加，一旦油、水進(jìn)入濾袋，將貼附堵塞部分過(guò)濾面積，導(dǎo)致
除塵器阻力加劇上升。
十、清灰方法
(1) 在線清灰和離線清灰。脈沖布袋除塵器可采用在線清灰和離線清灰兩種方法。在線清灰是指在進(jìn)行脈沖噴吹時(shí)，濾袋仍然進(jìn)行含塵氣體過(guò)濾，在線清灰過(guò)濾及清灰時(shí)對(duì)系統(tǒng)波動(dòng)影響小，但清灰不徹 底，不能在線檢修。
離線清灰是指把
除塵器內(nèi)部分成若干個(gè)過(guò)濾室，每個(gè)袋室的凈氣室上獨(dú) 立安裝離線閥、氣缸和
電磁脈沖閥等壓縮氣控制系統(tǒng)，在對(duì)每個(gè)過(guò)濾室進(jìn)行脈沖清灰噴吹前，通過(guò)離線閥首先關(guān)閉這個(gè)袋室，使該濾室在沒(méi)有煙氣過(guò)濾情況下進(jìn)行清灰，因此離線清灰效果更徹 底，且能在線檢修，缺點(diǎn)是增加離線機(jī)構(gòu)、造價(jià)高、清灰時(shí)對(duì)系統(tǒng)煙氣波動(dòng)有影響等。
如何選擇在線或離線清灰，應(yīng)視除塵工藝及用戶條件等諸多方面進(jìn)行綜合考慮，對(duì)于小型且入口粉塵濃度低的除塵器，一般采用在線清灰，反之采用離線;對(duì)于大型除塵器一般設(shè)計(jì)為離線結(jié)構(gòu)并具有離線、在線兩種可以切換的清灰功能，當(dāng)工況條件允許不離線清灰時(shí)，可切換為在線清灰，但無(wú)論在線或離線清灰，均應(yīng)具有通過(guò)離線閥實(shí)現(xiàn)不停機(jī)的在線檢修功能。
(2) 管式噴吹和箱式噴吹。管式噴吹是在每排濾袋上方設(shè)噴吹管，屬有序噴吹，即通過(guò)管上的噴嘴向每條濾袋內(nèi)噴吹清灰氣流，噴吹孔徑各不相同，保證各條濾袋清灰強(qiáng)度均勻，對(duì)于大型長(zhǎng)袋脈沖除塵器管式噴吹結(jié)構(gòu)大大優(yōu)于箱式噴吹。
箱式噴吹不設(shè)噴吹管，屬無(wú)序噴吹，清灰氣流靠脈沖閥直接噴入上箱體并使之增壓，進(jìn)而將能 量傳遞至該室每條濾袋以實(shí)現(xiàn)清灰;箱式脈沖噴吹除塵器中，處于不同部位的各條濾袋，清灰強(qiáng)度存在較大差異，且一般氣耗量較大，濾袋長(zhǎng)度受到限 制，清灰效果對(duì)離線閥的氣密性依賴較大，所以箱式噴吹多用于中小型除塵器。
十一、氣流上升速度
在
除塵器內(nèi)部，濾袋低端含塵氣體能夠上升的實(shí)際速度，就是氣流上升速度。氣流上升速度的大小對(duì)濾袋被過(guò)濾的含塵氣體磨損及因脈沖清灰而脫離濾袋的粉塵隨氣流重新返回
除塵布袋表面有重要影響。
氣流上升速度是除塵器內(nèi)煙氣不應(yīng)超過(guò)的大速度，達(dá)到和超過(guò)這個(gè)速度，煙氣中的顆粒物就會(huì)磨壞濾袋或帶走粉塵，甚至導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行阻力偏大。
布袋除塵器進(jìn)行過(guò)濾時(shí)分為內(nèi)濾和外濾兩種，前者含塵氣流由濾袋內(nèi)部流向外部，后者含塵氣流由濾袋外部流向?yàn)V袋內(nèi)部。
