水泥廠袋式除塵器阻力過高的原因及降阻措施
0 前 言
袋式除塵器是一種干法過濾類高效除塵設(shè)備,因其具有能處理微細(xì)粉塵、除塵效率高、結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強、系統(tǒng)運行穩(wěn)定等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于大氣污染控制、工業(yè)產(chǎn)品物料回收以及工藝氣體凈化等方面。隨著人們對環(huán)境的日益重視和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,尤其是對PM10、PM2.5等微粒的控制提上日程,再加上濾料和清灰技術(shù)的發(fā)展,袋式除塵器已成為性價比高的高效除塵設(shè)備。
近年來,袋式除塵器在我國水泥工業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用,在許多新建水泥生產(chǎn)線上全部選用袋除塵器,在老廠環(huán)保改造中也大多采用電改袋方案。在看到袋除塵器的優(yōu)點的同時,我們也應(yīng)充分認(rèn)識到袋除塵器存在的不足,如部分袋除塵器存在設(shè)備阻力高、除塵效率降低、濾袋經(jīng)常破損、濾袋使用壽命短等,主要是由于工藝設(shè)計選型和設(shè)備設(shè)計不合理、濾料選材不合理、濾料質(zhì)量差以及生產(chǎn)運行維護(hù)不規(guī)范等導(dǎo)致的。在水泥生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)袋除塵器運行阻力過高的現(xiàn)象,其危害性非常大,如導(dǎo)致除塵效率降低、濾袋破損、濾袋壽命縮短、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、系統(tǒng)電耗高等不利情況。下面就對水泥廠袋除塵器阻力過高的原因及降阻措施進(jìn)行分析探討。
1 袋式除塵器運行阻力
袋式除塵器的運行阻力為進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口處全壓的絕對值之差,表示氣體流通過袋式除塵器所耗的機械能。一般壓力損失可用壓力計在袋式除塵器的設(shè)備現(xiàn)場測出。在實際工程中,袋式除塵器的運行阻力主要由結(jié)構(gòu)阻力和過濾阻力兩部分組成。
1.1 袋式除塵器結(jié)構(gòu)阻力
袋式除塵器結(jié)構(gòu)阻力是指由袋除塵器進(jìn)出風(fēng)口、閥門、灰斗、箱體及其分布管道引起的局部阻力和沿程阻力,結(jié)構(gòu)阻力可借助相關(guān)設(shè)計手冊規(guī)定的計算公式進(jìn)行計算確定,主要計算公式為摩擦阻力計算公式和局部阻力計算公式。根據(jù)摩擦阻力計算公式可分析得出:在相同處理風(fēng)量下,濾袋越長、內(nèi)壁越粗糙、除塵器過流截面越小、氣流上升速度越高,則摩擦阻力越大,其中,濾袋長度和除塵器過流截面也直觀反映在氣流上升速度上。因此,摩擦阻力大小主要受除塵器結(jié)構(gòu)型式和制作工藝以及氣流上升速度等因素的影響。袋除塵器各結(jié)構(gòu)部件所產(chǎn)生的局部阻力可根據(jù)以下公式進(jìn)行計算:
袋式除塵器的局部阻力主要集中在除塵器進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、閥門、進(jìn)風(fēng)道與袋室的過流截面、花板孔以及凈氣箱上。根據(jù)公式可分析得出:對于處理一定的氣體,局部阻力大小主要受氣流速度和局部阻力系數(shù)兩因素的影響,因此,在設(shè)計袋除塵器結(jié)構(gòu)時,要合理選用各過流截面的風(fēng)速,同時盡量避免內(nèi)部風(fēng)速的突然大幅度變化。袋式除塵器結(jié)構(gòu)阻力通常為200~500 Pa,此部分阻力不可避免,但可以通過設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和合理的流體動力設(shè)計而盡量減少,使其不超過除塵器總阻力的20%~30%。
1.2 袋式除塵器過濾阻力
潔凈濾料阻力與濾料阻力系數(shù)和過濾速度成正比,通常情況下,潔凈濾料阻力為50~200Pa,與濾料纖維結(jié)構(gòu)、濾料結(jié)構(gòu)及后處理方式有關(guān)。工程實踐中,常用透氣率指標(biāo)表示潔凈濾料的阻力特性,透氣率越大,表示潔凈濾料的阻力越小。
其中,粉塵層比阻力與粉塵粒徑、粉塵層空隙率、粉塵負(fù)荷以及濾料特性有關(guān)。所以粉塵層阻力大小受粉塵粒徑、氣體含塵濃度、粉塵負(fù)荷、濾料材質(zhì)、過濾速度等因素影響。粉塵層阻力通常為500~2000Pa。
2 袋式除塵器運行阻力過高的原因
通過以上理論分析和實踐總結(jié),水泥廠袋式除塵器運行阻力過高可能有以下原因:
(1)除塵器結(jié)構(gòu)不合理
(a)袋式除塵器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,含塵氣流在除塵器經(jīng)過各部件流速變化和流動方向變化的次數(shù)過多。例如,袋式除塵器進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,按含塵氣體流向,先后經(jīng)歷進(jìn)風(fēng)總管、變徑管、閥門、直管、彎頭和圓變方突然擴大管等部件,氣體的能量消耗在方向和速度的數(shù)次變化之中。
(b)進(jìn)入灰斗后氣流分布不均,水泥廠窯尾和窯頭袋除塵器大多采用側(cè)進(jìn)風(fēng)型式,含塵氣體經(jīng)斜導(dǎo)流板導(dǎo)流再通過下進(jìn)風(fēng)方式進(jìn)人灰斗,易造成氣流分布不均,產(chǎn)生偏流和斜向氣流,造成設(shè)備運行阻力增加。
(c)袋式除塵器進(jìn)出風(fēng)口、進(jìn)氣總管和支管、排氣總管和支管、各種管件(彎頭、變徑管等)和調(diào)節(jié)閥門的風(fēng)速過高。例如,將除塵器進(jìn)風(fēng)管道、排風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)速設(shè)計得與除塵管道的風(fēng)速相同(≥16~18m/s)。
檢查結(jié)構(gòu)阻力是否過高的方法是分別測量設(shè)備阻力和花板兩側(cè)阻力,兩者之差就是結(jié)構(gòu)阻力。若該值超過設(shè)備阻力的40%~50%,則可認(rèn)為結(jié)構(gòu)阻力過高。
(2)濾袋間距過小
對于外濾式袋式除塵器,濾袋間距過小,會造成濾袋靠得太近,會導(dǎo)致濾袋之間積粉,含塵氣流上升什速度過高,是造成設(shè)備運行阻力過高的原因之一。例如,對于長袋脈沖袋式除塵器,濾袋間距一般較小,濾袋長度較長,如袋籠和濾袋的垂直度控制不好,會使濾袋成堆聚在一起,使清下來的粉塵阻塞在濾袋之間,含塵氣流上升速度增加,造成惡性循環(huán)。
與濾袋間距過小相關(guān)的一個問題是,袋間氣流上升速度過大,加劇了粉塵再吸附,也導(dǎo)致設(shè)備阻力上升。
(3)灰斗堵塞
對于水泥廠用袋式除塵器,進(jìn)風(fēng)方式基本是采用直接從灰斗進(jìn)風(fēng)和間接從灰斗進(jìn)風(fēng)兩種方式當(dāng)除塵器灰斗積存粉塵過多時,會嚴(yán)重堵塞進(jìn)氣通道,導(dǎo)致設(shè)備阻力過高。出現(xiàn)這種情況可能有灰斗下卸灰裝置損壞、卸灰裝置下游的輸送裝置故障或損壞、卸灰裝置被異物卡塞或卸灰間隔時間過長等原因。
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(4)濾袋堵塞
濾袋堵塞是設(shè)備阻力過高最常見的原因。導(dǎo)致濾袋堵塞有以下幾種因素:
(a)含塵氣體結(jié)露導(dǎo)致粉塵在濾袋上粘結(jié)。當(dāng)結(jié)露比較嚴(yán)重時,即使是覆膜濾袋也會產(chǎn)生這種粉塵粘結(jié)現(xiàn)象。在水泥廠產(chǎn)生該氣體結(jié)露、粉塵粘結(jié)現(xiàn)象主要有烘干機袋除塵器、窯尾袋除塵器和水泥磨袋除塵器。
(b)除塵器殼體密封不嚴(yán)密,致使雨水漏入造成濾袋潮濕和粉塵粘結(jié)。因水泥廠單條水泥生產(chǎn)線規(guī)模的不斷擴大,使用的袋式除塵器的規(guī)格和體積也相應(yīng)增大,為簡化布置和節(jié)約成本,將窯尾袋除塵器、水泥磨袋除塵器等布置在室外,因除塵器為負(fù)壓操作,一旦遇雨雪天氣,除塵器就會因自身密封不嚴(yán)而漏水。具體原因為:除塵器頂蓋和頂門密封不好、除塵器頂部沒做泛水或泛水坡度不夠、各安裝連接部位焊接氣密性不夠和法蘭連接密封不良等。
判斷濾袋是否堵塞的方法是檢測花板兩側(cè)的壓差。若該壓差過高,則可確認(rèn)濾袋出現(xiàn)堵塞。
(5)粉塵進(jìn)入濾料深層
細(xì)微粉塵進(jìn)入濾料深層導(dǎo)致濾袋的殘余阻力升高。殘余阻力升高到一定程度,濾袋便失效。
判斷方法是檢測花板兩側(cè)的壓差。若該壓差過高,則可判斷粉塵進(jìn)入濾料深層。
(6)過濾風(fēng)速過高
出現(xiàn)這一情況可能由于設(shè)計時確定的過濾風(fēng)速過高,也可能是運行時風(fēng)機的調(diào)節(jié)閥門開啟過大而導(dǎo)致處理風(fēng)量超過設(shè)計風(fēng)量。此時除塵器的結(jié)構(gòu)阻力和濾袋過濾阻力都將顯著超過設(shè)計值。
(7)清灰周期過長
在定時控制下,清灰間隔過長;或者在定壓差控制方式下,清灰間隔過長,都將導(dǎo)致清灰周期過長。對于水泥廠窯尾長袋脈沖袋除塵器,當(dāng)型號規(guī)格較大時,若每次噴吹1個脈沖閥,則由于脈沖閥數(shù)量眾多,就可能使清灰周期過長。清灰周期過長的結(jié)果是,清離濾袋的粉塵少于被收集的粉塵,設(shè)備阻力因而高于預(yù)期值。
(8)清灰強度不足
清灰強度不足可能由以下原因引起:
1)選擇的清灰方式能力較弱,不適應(yīng)粉塵特性;
2)對于反吹風(fēng)袋式除塵器,反吹風(fēng)量太小,或清灰時間不夠,或三通閥關(guān)閉不嚴(yán);
3)對于脈沖袋式除塵器,噴吹壓力過低,或噴吹時間過短,脈沖閥因而沒有充分開啟。
(9)清灰裝置發(fā)生故障
3 降低袋式除塵器運行阻力的措施
針對以上袋除塵器阻力高的主要原因,下面逐條提出降阻的措施和方法:
(1)針對“除塵器結(jié)構(gòu)不合理”的降阻措施
1)簡化除塵器結(jié)構(gòu),特別是進(jìn)風(fēng)的結(jié)構(gòu),減少含塵氣流在除塵器內(nèi)流速和方向的變化次數(shù)。
2)對進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,合理布置百葉狀導(dǎo)流板并設(shè)計合理的角度,使各袋室達(dá)到相近的過濾負(fù)荷,且最大限度地增加粉塵的慣性沉降量,減少濾袋上粉塵吸附量,大大降低濾袋的過濾阻力。
3)擴大除塵器入口和出口管段及閥門斷面,適當(dāng)降低風(fēng)速。例如,除塵器進(jìn)、出口管道的風(fēng)速取值為≤14m/s;調(diào)節(jié)閥門的風(fēng)速取值為≤12m/s。
(2)應(yīng)當(dāng)將濾袋間距適當(dāng)增大。通常濾袋之間的凈距離以不小于50mm為宜。
(3)針對“灰斗堵塞”的降阻措施
應(yīng)及時查明灰斗堵塞的具體原因,分別采取修復(fù)灰斗下的卸灰裝置、修復(fù)下游的輸送裝置、排除卸灰裝置卡塞異物,或增加卸灰次數(shù)等措施。
(4)針對“濾袋堵塞”的降阻措施
1)對箱體和灰斗加強保溫,保持箱體內(nèi)溫度,確保箱體內(nèi)溫度高于露點溫度15℃以上;對于吸濕性強的粉塵,應(yīng)保持箱體溫度高于該種粉塵在該系統(tǒng)內(nèi)吸濕的溫度。在除塵器停機后,應(yīng)通過延長尾排風(fēng)機的運行時間將廢氣盡量排干凈。
2)及時更換已被堵塞的濾袋。
3)更換或調(diào)整頂蓋、檢查門或法蘭的密封件,加強補焊箱體的漏洞,使箱體密封嚴(yán)密。
(5)當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在粉塵進(jìn)入濾料深層的現(xiàn)象后,應(yīng)及時將失效的濾袋更換為合適材質(zhì)的新濾袋。
(6)針對“過濾風(fēng)速過高”的降阻措施
1)若是過濾風(fēng)速設(shè)計過高,應(yīng)增加袋室數(shù)量和濾袋數(shù)量以增加總過濾面積,使過濾風(fēng)速值控制在合理的范圍內(nèi)。選取過濾風(fēng)速主要考慮袋除塵器型式、清灰方式、濾料材質(zhì)和含塵濃度等因素,如對于窯尾用低壓長袋脈沖袋除塵器,當(dāng)濾料選用克重為550g/m2P84(聚亞酰胺)濾料時,建議凈過濾風(fēng)速選1.0m/min以下,當(dāng)濾料選用950g/m2P84玻纖復(fù)合氈覆膜濾料,建議凈過濾風(fēng)速選取值在0.9m/min以下。
2)若是調(diào)節(jié)閥門開度過大所致,應(yīng)將調(diào)節(jié)閥門開度調(diào)節(jié)到合理開度。
(7)針對“清灰周期過長”的降阻措施
應(yīng)調(diào)整清灰程序,縮短清灰間隔。對于脈沖閥數(shù)量較多的脈沖袋式除塵器,每次可同時噴吹位于不同單元的兩個或更多脈沖閥。
(8)針對“清灰強度不足”的降阻措施
1)選擇強力清灰方式(或改造除塵器,以增強清灰能力);
2)改造或調(diào)整清灰裝置;
3)調(diào)整清灰控制器的參數(shù)。
(9)當(dāng)發(fā)現(xiàn)清灰裝置發(fā)生故障后,應(yīng)及時修理或更換清灰裝置。
編輯:王欣欣
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