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水泥廠袋式除塵器阻力過高的原因及降阻措施
2017/5/31 閱讀次數:[640]

    袋式除塵器是一種干法過濾類高效除塵設備,因其具有能處理微細粉塵、除塵效率高、結構簡單、適應性強、系統運行穩定等優點,廣泛應用于大氣污染控制、工業產品物料回收以及工藝氣體凈化等方面。隨著人們對環境的日益重視和環保標準的提高,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的發展,袋式除塵器已成為性價比高的高效除塵設備。
       
     近年來,袋式除塵器在我國水泥工業得到越來越廣泛的應用,在許多新建水泥生產線上全部選用袋除塵器,在老廠環保改造中也大多采用電改袋方案。在看到袋除塵器的優點的同時,我們也應充分認識到袋除塵器存在的不足,如部分袋除塵器存在設備阻力高、除塵效率降低、濾袋經常破損、濾袋使用壽命短等,主要是由于工藝設計選型和設備設計不合理、濾料選材不合理、濾料質量差以及生產運行維護不規范等導致的。在水泥生產過程中會出現袋除塵器運行阻力過高的現象,其危害性非常大,如導致除塵效率降低、濾袋破損、濾袋壽命縮短、系統運行不穩定、系統電耗高等不利情況。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風口和出風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備現場測出。在實際工程中,袋式除塵器的運行阻力主要由結構阻力和過濾阻力兩部分組成。

1.1  袋式除塵器結構阻力

     袋式除塵器結構阻力是指由袋除塵器進出風口、閥門、灰斗、箱體及其分布管道引起的局部阻力和沿程阻力,結構阻力可借助相關設計手冊規定的計算公式進行計算確定,主要計算公式為摩擦阻力計算公式和局部阻力計算公式。根據摩擦阻力計算公式可分析得出:在相同處理風量下,濾袋越長、內壁越粗糙、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構型式和制作工藝以及氣流上升速度等因素的影響。袋除塵器各結構部件所產生的局部阻力可根據以下公式進行計算:
       
 
     袋式除塵器的局部阻力主要集中在除塵器進風口、出風口、閥門、進風道與袋室的過流截面、花板孔以及凈氣箱上。根據公式可分析得出: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兩因素的影響,因此,在設計袋除塵器結構時,要合理選用各過流截面的風速,同時盡量避免內部風速的突然大幅度變化。袋式除塵器結構阻力通常為200~500 Pa,此部分阻力不可避免,但可以通過設備結構優化設計和合理的流體動力設計而盡量減少,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,與濾料纖維結構、濾料結構及后處理方式有關。工程實踐中,常用透氣率指標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、粉塵負荷以及濾料特性有關。所以粉塵層阻力大小受粉塵粒徑、氣體含塵濃度、粉塵負荷、濾料材質、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,水泥廠袋式除塵器運行阻力過高可能有以下原因:

    (1)除塵器結構不合理

    (a)袋式除塵器結構過于復雜,含塵氣流在除塵器經過各部件流速變化和流動方向變化的次數過多。例如,袋式除塵器進風系統的結構較復雜,按含塵氣體流向,先后經歷進風總管、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次變化之中。
 
    (b)進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進風型式,含塵氣體經斜導流板導流再通過下進風方式進人灰斗,易造成氣流分布不均,產生偏流和斜向氣流,造成設備運行阻力增加。

   (c)袋式除塵器進出風口、進氣總管和支管、排氣總管和支管、各種管件(彎頭、變徑管等)和調節閥門的風速過高。例如,將除塵器進風管道、排風管道內的風速設計得與除塵管道的風速相同(≥16~18m/s)。

  檢查結構阻力是否過高的方法是分別測量設備阻力和花板兩側阻力,兩者之差就是結構阻力。若該值超過設備阻力的40%~50%,則可認為結構阻力過高。

    (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,會導致濾袋之間積粉,含塵氣流上升什速度過高,是造成設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。

  與濾袋間距過小相關的一個問題是,袋間氣流上升速度過大,加劇了粉塵再吸附,也導致設備阻力上升。
 
    (3)灰斗堵塞

    對于水泥廠用袋式除塵器,進風方式基本是采用直接從灰斗進風和間接從灰斗進風兩種方式當除塵器灰斗積存粉塵過多時,會嚴重堵塞進氣通道,導致設備阻力過高。出現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。

    (4)濾袋堵塞

     濾袋堵塞是設備阻力過高常見的原因。導致濾袋堵塞有以下幾種因素:

    (a)含塵氣體結露導致粉塵在濾袋上粘結。當結露比較嚴重時,即使是覆膜濾袋也會產生這種粉塵粘結現象。在水泥廠產生該氣體結露、粉塵粘結現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密,致使雨水漏入造成濾袋潮濕和粉塵粘結。因水泥廠單條水泥生產線規模的不斷擴大,使用的袋式除塵器的規格和體積也相應增大,為簡化布置和節約成本,將窯尾袋除塵器、水泥磨袋除塵器等布置在室外,因除塵器為負壓操作,一旦遇雨雪天氣,除塵器就會因自身密封不嚴而漏水。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的壓差。若該壓差過高,則可確認濾袋出現堵塞。

    (5)粉塵進入濾料深層

    細微粉塵進入濾料深層導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的壓差。若該壓差過高,則可判斷粉塵進入濾料深層。

    (6)過濾風速過高

    出現這一情況可能由于設計時確定的過濾風速過高,也可能是運行時風機的調節閥門開啟過大而導致處理風量超過設計風量。此時除塵器的結構阻力和濾袋過濾阻力都將顯著超過設計值。
 
    (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,都將導致清灰周期過長。對于水泥廠窯尾長袋脈沖袋除塵器,當型號規格較大時,若每次噴吹1個脈沖閥,則由于脈沖閥數量眾多,就可能使清灰周期過長。清灰周期過長的結果是,清離濾袋的粉塵少于被收集的粉塵,設備阻力因而高于預期值。

    (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,不適應粉塵特性;

  2)對于反吹風袋式除塵器,反吹風量太小,或清灰時間不夠,或三通閥關閉不嚴;
 
  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“除塵器結構不合理”的降阻措施

  1)簡化除塵器結構,特別是進風的結構,減少含塵氣流在除塵器內流速和方向的變化次數。

  2)對進風系統進行優化設計,合理布置百葉狀導流板并設計合理的角度,使各袋室達到相近的過濾負荷,且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,適當降低風速。例如,除塵器進、出口管道的風速取值為≤14m/s;調節閥門的風速取值為≤12m/s。

    (2)應當將濾袋間距適當增大。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

     應及時查明灰斗堵塞的具體原因,分別采取修復灰斗下的卸灰裝置、修復下游的輸送裝置、排除卸灰裝置卡塞異物,或增加卸灰次數等措施。

    (4)針對“濾袋堵塞”的降阻措施
    1)對箱體和灰斗加強保溫,保持箱體內溫度,確保箱體內溫度高于露點溫度15℃以上;對于吸濕性強的粉塵,應保持箱體溫度高于該種粉塵在該系統內吸濕的溫度。在除塵器停機后,應通過延長尾排風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,使箱體密封嚴密。
 
    (5)當發現存在粉塵進入濾料深層的現象后,應及時將失效的濾袋更換為合適材質的新濾袋。

    (6)針對“過濾風速過高”的降阻措施

    1)若是過濾風速設計過高,應增加袋室數量和濾袋數量以增加總過濾面積,使過濾風速值控制在合理的范圍內。選取過濾風速主要考慮袋除塵器型式、清灰方式、濾料材質和含塵濃度等因素,如對于窯尾用低壓長袋脈沖袋除塵器,當濾料選用克重為550g/m2P84(聚亞酰胺)濾料時,建議凈過濾風速選1.0m/min以下,當濾料選用950g/m2P84玻纖復合氈覆膜濾料,建議凈過濾風速選取值在0.9m/min以下。

    2)若是調節閥門開度過大所致,應將調節閥門開度調節到合理開度。

    (7)針對“清灰周期過長”的降阻措施

    應調整清灰程序,縮短清灰間隔。對于脈沖閥數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)改造或調整清灰裝置;

    3)調整清灰控制器的參數。

    (9)當發現清灰裝置發生故障后,應及時修理或更換清灰裝置。
 

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