水泥廠袋式除塵器阻力過高的原因及降阻措施

  摘要：在水泥生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)袋式除塵器運(yùn)行阻力過高的現(xiàn)象，其危害性非常大。本文首先對(duì)袋式除塵器運(yùn)行阻力的概念、組成、計(jì)算及影響因素等進(jìn)行簡(jiǎn)單理論分析，接著重點(diǎn)分析了水泥廠袋式除塵器阻力過高的原因，最后有針對(duì)性地提出降低袋式除塵器運(yùn)行阻力的措施。

  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(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)環(huán)境的日益重視和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，尤其是對(duì)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(jià)比高的高效除塵設(shè)備。

  近年來，袋式除塵器在我國(guó)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(diǎn)的同時(shí)，我們也應(yīng)充分認(rèn)識(shí)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(jì)選型和設(shè)備設(shè)計(jì)不合理、濾料選材不合理、濾料質(zhì)量差以及生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)不規(guī)范等導(dǎo)致的。在水泥生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)袋除塵器運(yùn)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(yùn)行不穩(wěn)定、系統(tǒng)電耗高等不利情況。下面就對(duì)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(yùn)行阻力

  袋式除塵器的運(yùn)行阻力為進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口處全壓的絕對(duì)值之差，表示氣體流通過袋式除塵器所耗的機(jī)械能。一般壓力損失可用壓力計(jì)在袋式除塵器的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出。在實(shí)際工程中，袋式除塵器的運(yùn)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(jì)手冊(cè)規(guī)定的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算確定，主要計(jì)算公式為摩擦阻力計(jì)算公式和局部阻力計(jì)算公式。根據(jù)摩擦阻力計(jì)算公式可分析得出：在相同處理風(fēng)量下，濾袋越長(zhǎng)、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(zhǎng)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(jì)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(duì)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(jì)袋除塵器結(jié)構(gòu)時(shí)，要合理選用各過流截面的風(fēng)速，同時(shí)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(jì)和合理的流體動(dòng)力設(shè)計(jì)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(shí)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(yùn)行阻力過高的原因

  通過以上理論分析和實(shí)踐總結(jié)，水泥廠袋式除塵器運(yùn)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(dòng)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(kuò)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(yùn)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(jì)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(cè)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。

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  （2）濾袋間距過小

  對(duì)于外濾式袋式除塵器，濾袋間距過小，會(huì)造成濾袋靠得太近，會(huì)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(yùn)行阻力過高的原因之一。例如，對(duì)于長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器，濾袋間距一般較小，濾袋長(zhǎng)度較長(zhǎng)，如袋籠和濾袋的垂直度控制不好，會(huì)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(gè)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(duì)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(shí)，會(huì)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(shí)間過長(zhǎng)等原因。

  （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(shí)，即使是覆膜濾袋也會(huì)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(jī)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(kuò)大，使用的袋式除塵器的規(guī)格和體積也相應(yīng)增大，為簡(jiǎn)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(huì)因自身密封不嚴(yán)而漏水。具體原因?yàn)椋撼龎m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(cè)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(cè)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(jì)時(shí)確定的過濾風(fēng)速過高，也可能是運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)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(jì)風(fēng)量。此時(shí)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(jì)值。

  （7）清灰周期過長(zhǎng)

  在定時(shí)控制下，清灰間隔過長(zhǎng)；或者在定壓差控制方式下，清灰間隔過長(zhǎng)，都將導(dǎo)致清灰周期過長(zhǎng)。對(duì)于水泥廠窯尾長(zhǎng)袋脈沖袋除塵器，當(dāng)型號(hào)規(guī)格較大時(shí)，若每次噴吹1個(gè)脈沖閥，則由于脈沖閥數(shù)量眾多，就可能使清灰周期過長(zhǎng)。清灰周期過長(zhǎng)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(qiáng)度不足

  清灰強(qiáng)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(duì)于反吹風(fēng)袋式除塵器，反吹風(fēng)量太小，或清灰時(shí)間不夠，或三通閥關(guān)閉不嚴(yán)；

  3）對(duì)于脈沖袋式除塵器，噴吹壓力過低，或噴吹時(shí)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(yùn)行阻力的措施

  針對(duì)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(duì)“除塵器結(jié)構(gòu)不合理”的降阻措施

  1）簡(jiǎn)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(duì)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理布置百葉狀導(dǎo)流板并設(shè)計(jì)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(kuò)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(duì)“灰斗堵塞”的降阻措施

  應(yīng)及時(shí)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(duì)“濾袋堵塞”的降阻措施

  1）對(duì)箱體和灰斗加強(qiáng)保溫，保持箱體內(nèi)溫度，確保箱體內(nèi)溫度高于露點(diǎn)溫度15℃以上；對(duì)于吸濕性強(qiáng)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(jī)后，應(yīng)通過延長(zhǎng)尾排風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間將廢氣盡量排干凈。

  2）及時(shí)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(qiáng)補(bǔ)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(shí)將失效的濾袋更換為合適材質(zhì)的新濾袋。

  （6）針對(duì)“過濾風(fēng)速過高”的降阻措施

  1）若是過濾風(fēng)速設(shè)計(jì)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(duì)于窯尾用低壓長(zhǎng)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(shí)，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(duì)“清灰周期過長(zhǎng)”的降阻措施

  應(yīng)調(diào)整清灰程序，縮短清灰間隔。對(duì)于脈沖閥數(shù)量較多的脈沖袋式除塵器，每次可同時(shí)噴吹位于不同單元的兩個(gè)或更多脈沖閥。

  （8）針對(duì)“清灰強(qiáng)度不足”的降阻措施

  1）選擇強(qiáng)力清灰方式（或改造除塵器，以增強(qiáng)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(shí)修理或更換清灰裝置。