超低排放长袋脉冲袋式除尘器清灰系统设计探讨
发布日期：2019-10-21 来源：中国水泥 作者：中国水泥 浏览次数：586
摘 要：长袋脉冲袋式除尘器在超低排放技术改造中发挥了重要作用,清灰系统的设计对除尘器出口排放浓度影响较大，合理的清灰系统设计是实现超低排放的重要技术手段。
关键词 ：脉冲袋除尘器 清灰系统 超低排放
长袋脉冲袋式除尘器以其高过滤风速、能处理高含尘气体、且出口排放浓度低的技术优势受到水泥、钢铁等行业广泛欢迎和肯定。长袋脉冲袋式除尘器首先应用于钢铁行业，替代较早的反吹风袋式除尘器。受钢铁行业启发，2000年前后合肥院环保公司将长袋脉冲袋式除尘器成功应用于立窑烟尘处理，之后在钢铁行业煤粉制备系统成功推广应用。近二十多年来，该技术得到较快发展，在水泥行业窑头、窑尾废气烟尘处理中广泛推广应用，近几年的电改袋、电袋复合除尘器也都采用长袋脉冲袋式除尘技术。
清灰系统是袋除尘器最重要的核心技术之一，清灰系统的合理设计，是长袋脉冲袋式除尘器延长滤袋使用寿命、保持高效稳定运行、实现粉尘超低排放的重要技术途径之一。清灰系统包括供气系统、喷吹系统。
1供气系统的设计
长袋脉冲袋式除尘器供气系统包括供气管路、气包等，供气系统设计是否合理，直接影响除尘器的清灰效率、运行阻力、滤袋寿命及出口浓度排放。有些除尘器由于供气系统及其它设计缺陷，运行阻力过高，滤袋短时间内即出现破损，直接影响除尘器达标排放和系统的稳定运行。
1.1供气管路的设计
供气管路设计主要核心是确定管路直径，管径设计不当，将会影响整个喷吹系统的供气量及清灰的可靠性。
管径大小应根据选定喷吹压力及脉冲阀在设定压力下的清灰用气量计算得出，在以前的文章中已给出过管径计算公式、管内气体流速取值范围及计算方法，这里不再赘述。
为保证清灰压力可控，供气管路至气包间应配置调压阀，将供气压力调至清灰所需压力。
1.2气包设计
气包的主要作用是储存一定量的压缩空气，保证清灰时有足够的清灰气量及供气压力的稳定，同时还有排污作用。
长脉冲除尘器气包数量与除尘器室数相对应，装在除尘器顶部或顶侧部，淹没式脉冲阀直接装在气包上；气包设计有方形和圆形，气包大小应根据脉冲阀清灰耗气量计算确定，其计算参考公式为：
V=0.1(q×t)÷(q1-q2)
式中：V 气包总体积（包括空压机至除尘器顶部气包间设置的1 m3左右储气罐）m3 ；
q 清灰用气量 m3/min；
t 备用时间（气源停止供气后气包内储存气量仍能继续提供清灰的时间）min；
q1 脉冲阀工作前气体压力（设定清灰压力）MPa；
q2 脉冲阀工作后气体压力MPa 。
上述计算结果减去空压机至除尘器顶部气包间设置的1 m3左右储气罐体积之差，再除以除尘器顶部设置的气包个数即为单个气包体积。由单个气包体积再计算出方气包的长宽或圆气包直径。建议方气包长宽不超过350mm，圆气包直径不超过400mm，若计算结果超过这个尺寸，应加大空压机至除尘器顶部气包间设置的储气罐体积。
2喷吹系统设计
喷吹系统包括喷吹管、脉冲阀、喷吹压力等。喷吹系统设计是否合理对滤袋寿命、清灰效果、出口排放有直接的影响。
2.1喷吹管规格确定
喷吹管是除尘器清灰系统的重要部件，喷吹管的规格尺寸应根据滤袋清灰所需压缩空气量及脉冲阀的规格确定，目前采用较多的是喷吹管尺寸与脉冲阀出口尺寸相匹配，即喷管与脉冲阀出口公称通经相同。对于毡类滤料，除尘器喷管可与脉冲阀口径相同，而对于玻纤滤料应有所不同。由于玻纤滤料耐曲挠性能和耐磨性能较差，对于采用玻纤覆膜滤袋的水泥窑尾袋式除尘器，应降低清灰气流的动能，减弱清灰气流对滤袋的冲击。笔者建议在设计时，喷吹管规格尺寸大于脉冲阀出口公称通经，这样可以降低喷管内的气流压力，减弱气流对滤袋的损伤，延长滤袋寿命，降低出口浓度排放。
2.2喷吹管与脉冲阀放气口喷管连接方式的设计
喷吹管与喷管多采用承插式，即喷吹管直接插入喷管所带的短插管，这种连接方式安装简便，安装工作量小，换袋时拆卸方便，更重要的是在安装喷吹管时可以调节喷嘴与滤袋的同心度、喷吹管与花板的平行度。喷吹管插入短插管的设计长度建议不小于80毫米。
2.3 喷吹管尾端固定方式及中部支撑设计
喷吹管尾端固定方式设计不合理会使除尘器运行中喷吹管松动、喷嘴与袋口偏心，滤袋袋口在较短的时间内破损。
喷吹管尾端大多采用螺栓固定，为便于喷吹管安装时调节，固定角钢应设计长圆孔，且喷吹管尾端角钢长圆孔与支撑架角钢长圆孔方向垂直。
在清灰的瞬间，会引起喷吹管的振动，频繁的振动容易引起喷吹管固定螺栓的螺母松动，在设计时螺栓规格应大于M16，并增配一个锁紧螺母。如果每个喷吹管尾端由两套螺栓、螺母固定效果更好。
大风量袋式除尘器尺寸较大，喷吹管长度大多超过3米，安装后会自然向花板方向弯曲，清灰喷吹的瞬间喷吹管又会向上弯曲，使喷吹孔轴心与滤袋孔轴心偏离，或形成夹角，喷向滤袋的清灰气流与滤袋中心线偏离，从而引起滤袋袋口或上部破损，对于长度超过两米的喷吹管应设计中部支撑。
2.4喷吹管高度的设计
喷吹管的高度是清灰系统非常重要的一个参数，其高度设计是否合理、直接影响滤袋过滤阻力及滤袋使用寿命；设计过高，清灰压缩空气不能全部进入滤袋，影响清灰效果，滤袋运行阻力高；设计过低，袋口至距袋口300mm范围内的滤袋上部破损较快，大大降低滤袋寿命。
合理的喷吹管高度既可以满足清灰需求，又可以使滤袋寿命延长，其合理高度由公式计算后确定。
图1、2中，D是滤袋直径，气体喷射角为150-200，喷管高度计算公式为：
h=D/2tg(150~200)
清灰气体压力高时，气体喷射角取150，清灰气体压力低时，取200，对于水泥窑尾采用玻纤覆膜滤袋及3”脉冲阀清灰的长袋脉冲袋除尘器，建议清灰压力小于0.25Mpa，气体喷射角取200。
2.5 喷吹管喷嘴口径确定
喷吹管中压力峰值与气源压力密切相关，喷吹管中压力峰值=气包气源压力-脉冲阀阻力。峰值压力与清灰所提供的气源压力（分气包压力）有关，一般情况下，喷吹管峰值压力约为气源压力的0.8-0.9。而喷嘴出口压力约为气源压力的0.3-0.55，靠近脉冲阀的压力低，尾部的压力最高，通过调整喷吹直径均衡清灰压力。
气源压力及喷吹管峰值压力应根据滤料材质及粉尘浓度确定，当然与清灰频率也相关。
关于喷嘴截面积之和与喷管截面积比值：在实际应用中，喷嘴直径太小，即比值太小，会产生憋气现象，喷吹气体无法顺利从喷嘴喷出，会引起喷管的剧烈震动，且滤袋内的清灰气量不足；如果喷嘴直径太大，比值太大，到达滤袋内侧的压力反而会减小，影响清灰效果。建议比值选取0.7-1.0，气源压力高时取高值，气源压力低时取低值。
2.6脉冲阀喷吹宽度及清灰压力的确定
长袋脉冲袋除尘器多采用淹没式脉冲阀，脉冲阀规格依据清灰所需气量选取，喷吹宽度一般应根据袋除尘器滤袋材质而定；玻纤具有耐曲挠性能和耐磨性能较差的特点，对于采用玻纤覆膜滤袋的窑尾袋除尘器，应降低清灰气流的动能，减弱清灰气流对滤袋的冲击，提高滤袋寿命，清灰参数选取为低的气体压力和宽的喷吹宽度，即通常说的“低压力、大气量”的清灰参数，作者建议清灰压力＜0.25Mpa，脉冲宽度0.15〜0.20秒。对于采用毡类滤料的袋除尘器，建议清灰压力0.30〜0.35Mpa，脉冲宽度0.10〜0.15秒。
3结语
提高清灰系统设计水平，优化清灰技术参数，做到精细化清灰是实现长袋脉冲袋除尘器稳定运行、超低排放的重要技术途径。
关键词 ：脉冲袋除尘器 清灰系统 超低排放
长袋脉冲袋式除尘器以其高过滤风速、能处理高含尘气体、且出口排放浓度低的技术优势受到水泥、钢铁等行业广泛欢迎和肯定。长袋脉冲袋式除尘器首先应用于钢铁行业，替代较早的反吹风袋式除尘器。受钢铁行业启发，2000年前后合肥院环保公司将长袋脉冲袋式除尘器成功应用于立窑烟尘处理，之后在钢铁行业煤粉制备系统成功推广应用。近二十多年来，该技术得到较快发展，在水泥行业窑头、窑尾废气烟尘处理中广泛推广应用，近几年的电改袋、电袋复合除尘器也都采用长袋脉冲袋式除尘技术。
清灰系统是袋除尘器最重要的核心技术之一，清灰系统的合理设计，是长袋脉冲袋式除尘器延长滤袋使用寿命、保持高效稳定运行、实现粉尘超低排放的重要技术途径之一。清灰系统包括供气系统、喷吹系统。
1供气系统的设计
长袋脉冲袋式除尘器供气系统包括供气管路、气包等，供气系统设计是否合理，直接影响除尘器的清灰效率、运行阻力、滤袋寿命及出口浓度排放。有些除尘器由于供气系统及其它设计缺陷，运行阻力过高，滤袋短时间内即出现破损，直接影响除尘器达标排放和系统的稳定运行。
1.1供气管路的设计
供气管路设计主要核心是确定管路直径，管径设计不当，将会影响整个喷吹系统的供气量及清灰的可靠性。
管径大小应根据选定喷吹压力及脉冲阀在设定压力下的清灰用气量计算得出，在以前的文章中已给出过管径计算公式、管内气体流速取值范围及计算方法，这里不再赘述。
为保证清灰压力可控，供气管路至气包间应配置调压阀，将供气压力调至清灰所需压力。
1.2气包设计
气包的主要作用是储存一定量的压缩空气，保证清灰时有足够的清灰气量及供气压力的稳定，同时还有排污作用。
长脉冲除尘器气包数量与除尘器室数相对应，装在除尘器顶部或顶侧部，淹没式脉冲阀直接装在气包上；气包设计有方形和圆形，气包大小应根据脉冲阀清灰耗气量计算确定，其计算参考公式为：
V=0.1(q×t)÷(q1-q2)
式中：V 气包总体积（包括空压机至除尘器顶部气包间设置的1 m3左右储气罐）m3 ；
q 清灰用气量 m3/min；
t 备用时间（气源停止供气后气包内储存气量仍能继续提供清灰的时间）min；
q1 脉冲阀工作前气体压力（设定清灰压力）MPa；
q2 脉冲阀工作后气体压力MPa 。
上述计算结果减去空压机至除尘器顶部气包间设置的1 m3左右储气罐体积之差，再除以除尘器顶部设置的气包个数即为单个气包体积。由单个气包体积再计算出方气包的长宽或圆气包直径。建议方气包长宽不超过350mm，圆气包直径不超过400mm，若计算结果超过这个尺寸，应加大空压机至除尘器顶部气包间设置的储气罐体积。
2喷吹系统设计
喷吹系统包括喷吹管、脉冲阀、喷吹压力等。喷吹系统设计是否合理对滤袋寿命、清灰效果、出口排放有直接的影响。
2.1喷吹管规格确定
喷吹管是除尘器清灰系统的重要部件，喷吹管的规格尺寸应根据滤袋清灰所需压缩空气量及脉冲阀的规格确定，目前采用较多的是喷吹管尺寸与脉冲阀出口尺寸相匹配，即喷管与脉冲阀出口公称通经相同。对于毡类滤料，除尘器喷管可与脉冲阀口径相同，而对于玻纤滤料应有所不同。由于玻纤滤料耐曲挠性能和耐磨性能较差，对于采用玻纤覆膜滤袋的水泥窑尾袋式除尘器，应降低清灰气流的动能，减弱清灰气流对滤袋的冲击。笔者建议在设计时，喷吹管规格尺寸大于脉冲阀出口公称通经，这样可以降低喷管内的气流压力，减弱气流对滤袋的损伤，延长滤袋寿命，降低出口浓度排放。
2.2喷吹管与脉冲阀放气口喷管连接方式的设计
喷吹管与喷管多采用承插式，即喷吹管直接插入喷管所带的短插管，这种连接方式安装简便，安装工作量小，换袋时拆卸方便，更重要的是在安装喷吹管时可以调节喷嘴与滤袋的同心度、喷吹管与花板的平行度。喷吹管插入短插管的设计长度建议不小于80毫米。
2.3 喷吹管尾端固定方式及中部支撑设计
喷吹管尾端固定方式设计不合理会使除尘器运行中喷吹管松动、喷嘴与袋口偏心，滤袋袋口在较短的时间内破损。
喷吹管尾端大多采用螺栓固定，为便于喷吹管安装时调节，固定角钢应设计长圆孔，且喷吹管尾端角钢长圆孔与支撑架角钢长圆孔方向垂直。
在清灰的瞬间，会引起喷吹管的振动，频繁的振动容易引起喷吹管固定螺栓的螺母松动，在设计时螺栓规格应大于M16，并增配一个锁紧螺母。如果每个喷吹管尾端由两套螺栓、螺母固定效果更好。
大风量袋式除尘器尺寸较大，喷吹管长度大多超过3米，安装后会自然向花板方向弯曲，清灰喷吹的瞬间喷吹管又会向上弯曲，使喷吹孔轴心与滤袋孔轴心偏离，或形成夹角，喷向滤袋的清灰气流与滤袋中心线偏离，从而引起滤袋袋口或上部破损，对于长度超过两米的喷吹管应设计中部支撑。
2.4喷吹管高度的设计
喷吹管的高度是清灰系统非常重要的一个参数，其高度设计是否合理、直接影响滤袋过滤阻力及滤袋使用寿命；设计过高，清灰压缩空气不能全部进入滤袋，影响清灰效果，滤袋运行阻力高；设计过低，袋口至距袋口300mm范围内的滤袋上部破损较快，大大降低滤袋寿命。
合理的喷吹管高度既可以满足清灰需求，又可以使滤袋寿命延长，其合理高度由公式计算后确定。
图1、2中，D是滤袋直径，气体喷射角为150-200，喷管高度计算公式为：
h=D/2tg(150~200)
清灰气体压力高时，气体喷射角取150，清灰气体压力低时，取200，对于水泥窑尾采用玻纤覆膜滤袋及3”脉冲阀清灰的长袋脉冲袋除尘器，建议清灰压力小于0.25Mpa，气体喷射角取200。
2.5 喷吹管喷嘴口径确定
喷吹管中压力峰值与气源压力密切相关，喷吹管中压力峰值=气包气源压力-脉冲阀阻力。峰值压力与清灰所提供的气源压力（分气包压力）有关，一般情况下，喷吹管峰值压力约为气源压力的0.8-0.9。而喷嘴出口压力约为气源压力的0.3-0.55，靠近脉冲阀的压力低，尾部的压力最高，通过调整喷吹直径均衡清灰压力。
气源压力及喷吹管峰值压力应根据滤料材质及粉尘浓度确定，当然与清灰频率也相关。
关于喷嘴截面积之和与喷管截面积比值：在实际应用中，喷嘴直径太小，即比值太小，会产生憋气现象，喷吹气体无法顺利从喷嘴喷出，会引起喷管的剧烈震动，且滤袋内的清灰气量不足；如果喷嘴直径太大，比值太大，到达滤袋内侧的压力反而会减小，影响清灰效果。建议比值选取0.7-1.0，气源压力高时取高值，气源压力低时取低值。
2.6脉冲阀喷吹宽度及清灰压力的确定
长袋脉冲袋除尘器多采用淹没式脉冲阀，脉冲阀规格依据清灰所需气量选取，喷吹宽度一般应根据袋除尘器滤袋材质而定；玻纤具有耐曲挠性能和耐磨性能较差的特点，对于采用玻纤覆膜滤袋的窑尾袋除尘器，应降低清灰气流的动能，减弱清灰气流对滤袋的冲击，提高滤袋寿命，清灰参数选取为低的气体压力和宽的喷吹宽度，即通常说的“低压力、大气量”的清灰参数，作者建议清灰压力＜0.25Mpa，脉冲宽度0.15〜0.20秒。对于采用毡类滤料的袋除尘器，建议清灰压力0.30〜0.35Mpa，脉冲宽度0.10〜0.15秒。
3结语
提高清灰系统设计水平，优化清灰技术参数，做到精细化清灰是实现长袋脉冲袋除尘器稳定运行、超低排放的重要技术途径。