（机械工程专业论文）钢管吹灰除尘装置的设计及应用.pdf

7 at h e s i si nm e c h a n i c a l & e l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g 渊 d e s i g na n da p p l i c a t i o no fs t e e lp i p es o o t b l o w i n g d u s t r e m o v a l e q u i p m e n t b y a n f e n g m i n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rc o n gh e n g b i n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e 2 0 0 8 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 = 此 思。 学位论文作者签名：安丰胡 e l 期：7 , o 。彦1 ，弓 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年 学位论文作者签名：宴斗明 签字日期： 瑚7 、弓 导师签名： 签字日期： 从恒蚍 o o g 7 、3 i ，叮毒 东北大学工程硕士学位论文摘要 钢管吹灰除尘设备的设计及应用 摘要 无缝钢管吹灰除尘装置是钢管生产过程中必不缺少的一道工序，其目的是清除钢管轧 制过程中钢管内表面产生的氧化铁等杂物。目前国内厂家没有固定的结构模式，传统的方 式是在钢管一端用压缩空气对准钢管内表面进行吹扫，在钢管另一端进行收集。由于出口 端为发散状态，且不同规格钢管长度不一致，无法密闭密封，造成吹出的氧化铁飞扬，对 周围环境造成不利影响。收集箱内氧化铁需人工清理，劳动强度大，清理时氧化铁等杂物 漂浮对清理人员身体会造成伤害。 本文根据实际情况设计一种钢管吹灰除尘装置，采用边吹边吸，吹吸结合技术，彻底 清除钢管内壁产生的氧化铁等杂物，同时防止氧化铁等杂物飞溅到现场对周围环境及人员 造成的不利影响。 该系统目前在生产现场中已经得到了应用，实际运行表明：该设备能够彻底清除钢管 内表面产生的氧化铁皮，氧化铁能够自动有效地收集，减轻工人的劳动强度；消除环境污 染，改善了工作环境。 关键词：钢管；吹灰；除尘；除尘器；氧化铁 1 1 ，可jl d u s tr e m o v a l e q u i p m e n t a b s t r a c t t h es o o tb l o w i n g & d u s tr e m o v a le q u i p m e n tf o rs e a m l e s ss t e e lt u b ei sa n ol a c kp r o c e s s i nt h es t e e lt u b ep r o d u c t i o n ；i t sp u r p o s ei st oe l i m i n a t et h ei r o no x i d ea n do t h e rd e b r i si nt h e p i p es u r f a c et h a tc o m ef r o mt h ep r o c e s so fr o l l i n gs t e e lp i p e d o m e s t i cm a n u f a c t u r e r sd on o t h a v eaf i x e ds t r u c t u r em o d e lr i g h tn o w ；t h et r a d i t i o n a lw a yi st ou s ec o m p r e s s e da i ri nt h e p i p ea to n ee n do ft h ei n n e rs u r f a c eo fap u r g ep i p e ，t h ec o l l e c t i o ni si nt h eo t h e re n do fs t e e l p i p e a st ot h ee x p o r t d i v e r g e n ts t a t e ，a n dd i f f e r e n ts p e c i f i c a t i o n sp i p el e n g t hi n c o n s i s t e n c i e s ， n o tc o n f i n e ds e a l e d ，r e s u l t i n gi nt h ei r o no x i d eb l o wo u te m i s s i o n s ，h a v ea n e g a t i v ei m p a c to n t h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t t h ec o l l e c t i o nb o xo fi r o no x i d et ob ec l e a r e d ，w h i c hn e e d l a b o ri n t e n s i t y , a n dt h ei r o no x i d ea n do t h e rd e b r i sf l o a t i n gw i l lc a u s ep h y s i c a lh a r mt ot h e c l e a n - u ps t a f f t h i st h e s i si sd e s i g n e das o r to fas t e e lp i p es o o tb l o w i n g & d u s tr e m o v a ld e v i c eb a s e d o nt h ea c t u a ls i t u a t i o n ，w h i c hu s e dt h et e c h n o l o g yo fb l o w i n gw h i l es u c t i o n ，b l o w i n g c o m b i n e 、析t ha b s o r p t i o n t h ee q u i p m e n tc a ne l i m i n a t et h ei r o no x i d ea n do t h e rd e b r i sf r o m t h es t e e lp i p ew a l la n da l s op r e v e n ti r o no x i d ea n do t h e rf l y i n gd e b r i st ot h es i t ew h i c h g e n e r a t e sn e g a t i v ei m p a c to n t h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n ta n dt h es t a f f t h es y s t e mh a sb e e nu s e di nt h es c e n eo fp r o d u c t i o n , t h ea c t u a lo p e r a t i o ns h o w st h a t ： t h ed e v i c ec a ne r a d i c a t et h ei r o no x i d es k i nf r o mt h es u r f a c eo ft h ep i p e ，i r o no x i d ec a nb e c o l l e c t e d a u t o m a t i c a l l y a n de f f e c t i v e ，r e d u c el a b o r i n t e n s i t y o fw o r k e r s ；e l i m i n a t e e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n di m p r o v et h ew o r ks c e n e k 呵w o r d s ：s t e e lp i p e ；s o o tb l o w e r ；d u s tr e m o v a l ；p r e c i p i t a t o r , t h ei r o no x i d e 、，r ，l 东北大学工程硕士学位论文目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 课题背景。l 1 2 技术改造方案2 1 2 1 技术改造可行性分析2 1 2 2 总体目标2 1 2 3 主要技术措施2 1 3 钢管吹灰除尘的意义2 1 4 课题的主要内容3 第2 章钢管吹灰除尘工艺5 2 1 钢管吹灰除尘工艺的概述5 2 2 袋式除尘器的特点6 2 2 1 除尘器概述6 2 2 2 袋式除尘器的结构特点6 2 2 3 袋式除尘器的技术特点1 3 2 2 4 袋式除尘器的发展1 4 2 3 常见袋式除尘器的应用18 第3 章钢管吹灰及除尘装置的设计2 1 3 1 设计概述2 l 3 1 1 机械设备布置2 3 3 1 2 吹灰装置2 4 3 1 3 沉降室2 5 3 2 除尘系统2 6 东北大学工程硕士学位论文 目录 3 2 1 除尘设备选择2 6 3 2 2 除尘器设备性能2 7 3 2 3 除尘器工作原理3 0 3 - 3 工艺特点3 0 3 4 工艺过程31 3 4 1 吹灰装置工作程序3 1 3 4 2 除尘装置操作程序3 2 第4 章钢管吹灰及除尘装置的电气控制3 3 4 1 钢管吹灰及除尘传动控制系统简介3 3 4 2 除尘系统电气控制系统3 3 4 2 1l c p m 型电控柜3 3 4 2 2 系统控制对象3 7 4 2 3 系统控制方式3 7 第5 章结论与展望3 9 5 1 结论。3 9 5 2 展望3 9 东北大学工程硕士学位论文第1 章绪论 1 1 课题背景 第1 章绪论 无缝钢管在生产过程中，经过矫直机后内表面会产生大量的氧化铁皮等杂物，必须 进行吹扫后才能进入下一道工序。传统的清理方式一般是由高压风对准钢管一端吹灰， 4 钢管内壁氧化铁等杂物通过钢管另一端进入收集箱内，由于出口端为发散状态，且不同 规格钢管长度不一致，收集箱密封用篷布覆盖，无法密闭密封，造成部分氧化铁飞溅飞 扬，对周围环境造成较大污染；同时，收集箱内氧化铁需人工进行清理，劳动强度大， 清理时氧化铁等杂物漂浮会对清理人员造成伤害。 烟台鲁宝钢管有限责任公司( 以下简称鲁宝公司) 是生产无缝钢管的专业生产企业， 目前生产规格从1 5 9 一口 3 2 5 m m ，壁厚4 一_ 3 0 i l 皿，整个钢管生产工艺由管坯加热、穿孔、 s l 锘f j 、平整、定径、冷却、矫直、吹灰、切头、检查、探伤、包装、出厂等组成。吹灰 装置是在钢管经过矫直机后一道必不缺少的工艺设备，承担了无缝钢管的内表面氧化铁 皮等杂物的清除任务。 改造前鲁宝公司吹灰装置共三套，包括1 6 8 矫直机( 用于2 1 9 以下钢管) 后吹灰装 置、q ) 3 2 5 矫直机( 用于2 1 9 以上钢管) 前吹灰装置、成品检查台吹灰装置。该机组存在 以下问题： ( 1 ) 吹灰时粉尘较大，给周围设备及人员造成不利影响，环境污染较大。 ( 2 ) 3 2 5 矫直机前吹灰装置位置不合理，经过q ) 3 2 5 矫直机后的钢管内表面又产生 了一层氧化铁，给后序切头及检查带来不便。 ( 3 ) 成品检查台处吹灰装置离成品检查人员较近，吹灰时产生的灰尘污染环境，给 检查人员带来工作不便，同时，氧化铁清理也比较困难。 ( 4 ) 钢管长度长短不一，吹灰收集箱不能完全收集吹出的氧化铁，部分氧化铁遗落 在收集箱外。 因此，必须对该钢管吹灰工艺进行全盘考虑，对吹灰装置进行改造，同时设计增加 除尘装置，以解决以上存在的问题。 东北大学工程硕士学位论文第1 章绪论 1 2 技术改造方案 1 2 1 技术改造可行性分析 随着环保事业的迅猛发展，脉冲袋式除尘器具有性能稳定、运行费用低、净化效率 高，可回收利用粉尘等优点，已作为用于工业粉尘点进行收集、净化含尘气体、回收物 料的高效设备在各工厂防尘领域中得到广泛应用，而其中的分室侧喷低压脉冲袋式除尘 技术在国内外的快速发展，在工业生产中采用分室侧喷低压脉冲袋式除尘技术来控制钢 管吹灰除尘工艺也同样得到了一定程度的发展。 通过分析，我们认为对公司原有钢管吹灰除尘设备进行技术改造和设备更新是完全 可行的。 1 2 2 总体目标 根据鲁宝公司多次讨论意见，本项目整体技术改造的总体目标为：采用新的钢管吹 灰除尘工艺方案、机械技术和电气控制技术，对原有的钢管吹灰及除尘工艺设备进行改 造，通过改造使钢管吹灰除尘设备的主要技术指标达到：钢管吹灰彻底，氧化铁得到有 效收集，减少环境污染，减轻工人劳动强度。 1 2 3 主要技术措施 本课题需解决的关键技术： ( 1 ) 需对根据现场实际情况，对钢管吹灰除尘工艺进行研究，选择钢管吹灰除尘工 艺，确定钢管吹灰除尘工艺参数； ( 2 ) 根据钢管生产的整个工艺流程，具体研究了钢管从矫直出管到吹灰除尘再到送 料的整个工艺流程，解决了钢管吹灰除尘在整个钢管生产工艺流程中的最佳位置问题； ( 3 ) 根据钢管吹灰除尘工艺流程和工艺参数，设计满足具体生产所要求的设备； ( 4 ) 根据钢管吹灰除尘的具体情况，解决吹灰收集造成的环境污染问题。 ( 5 ) 设计自动收集装置，减轻工人清理氧化铁的劳动强度。 ( 6 ) 设计电气控制装置，使整个系统有效运行。 1 3 钢管吹灰除尘的意义 根据实际情况，通过采用基于分室侧喷低压脉冲袋式除尘器为中心的钢管吹灰除尘 2 东北大学工程硕士学位论文 第1 章绪论 工艺，设计一种钢管吹灰除尘装置，采用边吹边吸，吹吸结合的技术，彻底清除钢管内 壁产生的氧化铁等杂物，同时防止氧化铁等杂物飞溅到现场对周围环境及人员造成的不 利影响，从而不仅可以提高鲁宝钢管现有设备的自动化水平，同时可以提高钢管吹灰除 尘的稳定性，提高吹灰除尘质量，提高钢管吹灰除尘的生产效率。 1 4 课题的主要内容 本课题是根据鲁宝公司钢管吹灰除尘的实际情况，对原吹灰除尘装置进行改造，重 新选用分室侧喷低压脉冲袋式除尘器为中心，设计一种钢管吹灰除尘装置，采用边吹边 吸，吹吸结合的技术，彻底清除钢管内壁产生的氧化铁等杂物。减少环境污染，减轻工 人的劳动强度。 本课题主要内容： ( 1 ) 需对根据现场生产情况，对钢管吹灰除尘工艺进行研究，选择钢管吹灰除尘工 艺，确定钢管吹灰除尘工艺参数； ( 2 ) 根据钢管生产的整个工艺流程，具体研究了钢管从矫直出管到吹灰除尘再到出 料的整个工艺流程，解决了钢管吹灰除尘在整个钢管生产工艺流程中的最佳位置问题； ( 3 ) 根据钢管吹灰除尘工艺流程和工艺参数，设计满足具体生产所要求的设备； ( 4 ) 根据钢管吹灰除尘的具体情况，解决了吹灰收集造成的环境污染问题。 3 ， 一 l 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 第2 章钢管吹灰除尘工艺 2 1 钢管吹灰除尘工艺的概述 钢管是一种用钢制作的具有中空截面而长度远大于外径( 或边长) 的一种金属材料。 截面通常为圆形，但也可呈扁、方和异型等。 钢管的结构特征是：具有封闭的环形截面，两端开口，管长与外径之比l d 较大。 钢管按生产方法分类分为无缝管( 热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管) 和焊管 ( 按工艺分为电弧焊管、电阻焊管( 高频、低频) 、气焊管、炉焊管，按焊缝分为直缝焊管、 螺旋焊管) 。无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面， 大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢 管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广 泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的 钢脚手架等。用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工 工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器 不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管 和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外， 圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。但是， 圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大， 一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异 型钢管。 无缝钢管生产线生产工艺流程：管坯剪断( 锯切) 一加热一穿孔一轧管( 扩管) 一平整 一定径一凉床冷却一矫直一吹灰除尘一切头- - $ f 观检查一修磨( 热处理) 一探伤( 涡探、 漏探、水压) 一测长分选、喷标一平头倒棱一涂油一包装一入库。 在无缝钢管轧制生产过程中将产生大量的氧化铁皮，其分布情况为：出炉辊道至穿孔 机下占7 0 ，轧管机及平整机占5 ，定径机占1 0 - 1 5 ，冷床、矫直机占1 0 - 1 5 。 吹灰除尘的目的是清除钢管轧制过程中钢管内表面产生的氧化铁等杂物，其主要装置 包括吹灰部分和除尘部分。 5 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 2 2 袋式除尘器的特点 2 2 1 除尘器概述 除尘器是从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置，按分离原理分 为：重力除尘装置( 机械式除尘装置) 、惯性力除尘装置( 机械式除尘装置) 、离心力除 尘装置( 机械式除尘装置) 、洗涤式除尘装置、过滤式除尘装置、电除尘装置和声波除 尘装置。 过滤式除尘器是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置。按使用的过滤介 质可分为：空气过滤器( 介质为滤纸或玻璃纤维) 、颗粒层除尘器( 介质为砂、砾、焦 炭等颗粒物) 和袋式除尘器( 介质为纤维织物) 。 袋式除尘器也称布袋除尘器，是将含尘气体通过织物滤料进行粉尘分离捕集的装 置，对含尘气体具有筛分、惯性碰撞、拦截、扩散、静电及重力的作用。袋式除尘器除 尘效率一般可达9 9 以上，效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的 应用。 2 2 2 袋式除尘器的结构特点 袋式除尘器的结构特点主要体现在滤料和清灰方式。影响布袋除尘器除尘效率的关键 是滤料性能和清灰方式。滤料除了具有特定的致密性和透气性外，还应有良好的耐高温、 耐腐蚀性和较强的机械强度。滤料所需的费用占除尘器设备总造价的1 5 2 0 。布袋除 尘器清灰可分为机械振动、烟气反吹、脉冲反吹等方式。脉冲反吹清灰根据空气压力分为 高压脉冲反吹、中压脉冲反吹、低压脉冲反吹3 种方式，脉冲清灰由于喷吹强度和频率可 以调整，清灰效果较好，是目前世界上应用最广泛的清灰方式。 影响袋式除尘器效率和寿命的主要因素有气布比、滤料、清灰方式、系统的合理选择 和运行维护管理。气布比和滤料的合理选择是确保除尘器效率和使用寿命的基础。而气布 比和滤料是根据烟气特性、粉尘特性( 包括物理和化学特性) 、除尘后的排放标准、允许的 阻力损失、清灰的方式等来选择的。 气布比主要由烟气量和烟气的含尘浓度确定。气布比是单位面积滤料处理的烟气量。 气布比值选的太高，设计的布袋除尘器的体积小、造价低、运行阻力大、清灰频繁，粉尘 颗粒容易嵌入滤料内部，大大地缩短了布袋的使用寿命，影响布袋除尘器的正常运行。相 反，气布比值选的太低也不适合，设计的布袋除尘器造价明显增加，带来的经济效益不太 大。另外，不同的清灰方式，因其清灰的特点不同而必须选用不同的气布比。 6 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 滤料的质量直接影响布袋除尘器的效率和寿命。在选择滤料时，要考虑烟气特性和粉 尘特性，烟气湿度会影响到灰是否粘结在滤袋表面并堵袋；烟气温度太低( 低于酸露点温度) 或太高；烟气中0 2 、c 0 2 、s o x 、n o x 等的氧化性和酸碱性对滤料寿命有明显的影响。另 外，颗粒的硬度直接影响滤料的使用寿命，对硬度大粉尘的过滤速度要选择的较低。目前， 对布袋除尘器较多采用脉冲反吹清灰方式，脉冲反吹清灰分为固定喷吹和旋转喷吹两种方 式。固定喷吹的脉冲阀比旋转喷吹多。以某台2 0 0 m w 机组为例，固定喷吹的脉冲阀为7 0 0 个左右，旋转喷吹脉冲阀仅为8 个。通常小脉冲阀维修率为3 ，在几百个脉冲阀中找到 几个有故障的脉冲阀是一件极其困难的工作，而用脉冲阀距离非常近，给检修工作带来诸 多不便。而旋转喷吹的旋转轴易磨损，更换困难，成本较大。 ( 1 ) 滤料 滤料按滤料材质分为：天然纤维：棉毛织物，适于无腐蚀、3 5 0 3 6 0 k 以下气体：无机 纤维：主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温，质地脆；合成纤维：性能各异，满足不同 需要，扩大除尘器的应用领域 滤料按滤料结构分为：滤布( 编织物) 和毛毡( 致密，除尘效率高；容尘量小，易于 清灰，工艺简单) 。 7 东北大学工程硕士学位论文 第2 章钢管吹灰除尘工艺 表2 1 常用滤料及其性能 t a b l e2 1c o m m o n l yu s e dm e d i aa n di t sp e n z a n c e 滤料名称直径u m 耐温性能瓜吸水率耐酸性耐碱性强度 长期最高 棉织物 ( 植物短 纤维) 蚕丝( 动 物长纤 维) 羊毛( 动 物短纤 维) 尼龙 奥纶 1 0 2 03 4 8 3 5 8 3 6 88 很差稍好 1 8 3 5 3 3 6 3 3 7 3 1 6 2 2 5 1 53 5 3 3 6 3 3 7 3 1 0 1 5 稍好 很差0 。 4 3 4 8 3 5 8 3 6 8 4 0 4 5稍好 3 9 8 4 0 84 2 3 4 1 3 4 3 3 5 2 3 6 6 5 好 好 好 好 差 差 差 4 9 35 3 3 4 5 5 0 差好 2 5 1 6 1 6 4 9 3 5 2 3 0 很好很好 2 5 袋式除尘器对滤料的要求有： 容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低； 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度； 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过 滤速度不宜过高； 表面起毛( 绒) 的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度， 但必须及时清灰。 - 8 - 8 5 聚 维酮处 聚诺，乙 0 纤硅旨 族0 斯氟纶，、璃用月，香胺克四 涤脂玻0树理芳酰梅聚烯 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 ( 2 ) 袋式除尘器的清灰 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类 的。常用的清灰方式有三种有机械振动式、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰。 机械振动袋式除尘器( 图2 1 ，图2 2 ) 的过滤风速一般取1 0 - 2 o m $ ，压力损失为8 0 0 - - 1 2 0 0 p a 此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好，缺点是滤袋常受机械 力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大。 图2 1 机械振动袋式除尘器工作过程 a 过滤b 清灰 f i g 2 1m e c h a n i c a lv i b r a t i o nb a g f i l t e rp r o c e s s - 9 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 图2 2 典型机械振动式布袋除尘器 f i g 2 2t y p i c a lm e c h a n i c a lv i b r a t i o n b a gf i l t e r 逆气流清灰( 图2 3 ) 过滤风速一般为0 5 - 2 0 m s ，压力损失控制范围1 0 0 0 - 1 5 0 0 p a 。 这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻 璃纤维滤袋的情况。 - 1 0 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 图2 3 逆气流清灰袋式除尘器工作过程 a 过滤b 清灰 f i g 2 3r e v e r s ea i rb a gf i l t e rc l e a n i n gp r o c e s s 脉冲喷吹清灰( 图2 4 ，图2 5 ) 是利用4 - - 7 a t m 的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产 生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落。使用中必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲 持续时间( 通常为o 1 o 2 s ) ；每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环 的时间称为脉冲周期，通常为6 0 s 。脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达9 9 ； 过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠。 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 图2 4 脉冲喷灰式袋式除尘器工作过程 f i g 2 4p u l s ej e tb a gf i l t e ra s h w o r k i n gp r o c e s s 图2 5 典型脉冲喷灰式袋式布袋除尘器工作过程 f i g 2 5t y p i c a lp u l s ej e tb a g f i l t e ra s h b a gp r o c e s s - 1 2 - 东北大学工程硕士学位论文 第2 章钢管吹灰除尘工艺 2 2 3 袋式除尘器的技术特点 袋式除尘器在技术上具有以下特点： ( 1 ) 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上； ( 2 ) 沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中； ( 3 ) 粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为 粉层初层； ( 4 ) 新鲜滤料的除尘效率较低； ( 5 ) 粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率； ( 6 ) 随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉 尘挤压过去，使除尘效率下降； ( 7 ) 除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达 到一定数值后，要及时清灰； ( 8 ) 清灰不应破坏粉尘初层； ( 9 ) 烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 ( 1 0 ) 过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面 积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。 ( 1 1 ) 一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降 ( 1 2 ) 过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关。 ( 1 3 ) 效率高，特别是对微细粉尘也有较高的效率，一般对于5 岬的粉尘净化率可达 9 9 以下，适应性强，可以捕集不同性质的粉尘例如，对于高比电阻粉尘，采用袋式除 尘器就比电除尘器优越此外，人口含尘浓度在一相当大的范围内变化时，采用袋式除 尘器效果好。 ( 1 4 ) 使用灵活，处理风量可大可小，从每小时几立方米到几十万立方米 ( 1 5 ) 结构简单，可以因地制宜采用简易袋式除尘器，或采用效率较高的脉冲喷吹袋 式除尘器。 ( 1 6 ) 工作稳定，粉尘便于回收利用，没有污泥处理，腐蚀机体等问题，维护简单。 ( 1 7 ) 袋式除尘器的应用范围主要受滤料的耐温，耐腐蚀性等性能的局限，特别是在 耐高温方面。 ( 1 8 ) 不适宜于黏结性强及吸湿性强的粉尘，特别是烟气温度不能低于露点温度，否 则会产生结露，致使滤袋堵塞。 ( 1 9 ) 处理风量大时，占地面积大。 】3 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 2 2 4 袋式除尘器的发展 袋式除尘器是目前应用非常广泛的一种高效除尘器，国内外都非常重视。因而近年来 得到很快发展。 ( 1 ) 滤料 滤料是袋式除尘器的核心，除尘器的效率、阻力以至于寿命都取决于滤料。我国目前 主要采用的滤料有：耐温1 3 0 以下的聚酷类滤布：涤沦“2 0 8 ”绒布、”7 2 9 ”筒形聚酷平布、 涤纶针刺毡等。耐温2 2 0 以下的合成纤维滤布：其主要纤维有诺美克斯( n o m e x ) 、芳枫 纶、聚恶二哩，可以作成机织平布，也可作成针刺毡。耐温2 6 0 以下的玻纤布，通常 都经过“硅油一石墨一聚四氟乙烯”处理。此外，最近研制成玻纤针刺毡和玻纤膨体纱。 但是国内滤料品种少，还不能满足袋式除尘器日益发展的需要，例如在锅炉烟气除尘中， 还缺乏适当的滤料，以致袋式除尘器失去了很大的应用场合。国外滤料的品种很多，可以 满足各种不同的需要( 如温度、耐酸、碱性等) ，其中值得注意的有以下几种。 聚丙烯酸纤维( d r a l o n d ，耐温1 3 5 c ，具有良好的性能，特别在耐酸方面优于聚 醋和诺美克斯，是锅炉烟气除尘最为理想的滤料，澳大利亚新南威尔斯州煤的含硫低，飞 灰的比电阻高，目前已将该州的电厂原有的电除尘器改为袋式除尘器，其主要采用的滤料 就是d r a l o n - t r y t o n ( 赖登) 和p 一8 4 滤料。这两种滤料耐温较高，分别达1 9 0 c 和2 6 0 0 c ，并具有 良好的效率、阻力特性和耐酸的性能，可以用于锅炉烟气净化，但其造价要比d r a l o n t 一 两。 聚四氟乙烯( t e f l o n ) 滤料，性能很好，但由于造价高而未广泛应用。 玻纤滤料。国外在玻纤滤料方面着重于滤料的处理技术。除了硅油、石墨、聚四氟 乙烯( s g t ) 处理外，还有防酸处理方法、t e f l o n b 处理方法，特别是近年来提出的b l u e m a x c r f 7 0 处理方法对玻纤滤料性能有了明显的改善。由于这些处理方法的发展，使玻纤滤料 的应用范围大为扩大，在美国的锅炉烟气净化中，主要是采用经过这些方法处理的玻纤滤 料。 用玻璃纤维作成的针刺毡，除有良好的耐温性能外，还有足够的强度，可用于脉冲袋 式除尘器，例如美国h u y g l a s 就是用超细玻璃纤维做成的针刺毡。我国建材研究院于1 9 9 0 年研制成功了玻纤针刺毡，并在脉冲袋式除尘器上采用。 g o r e t e x 滤料。这是一种薄膜滤料，即由一层很薄的、极光滑、多微孔的膨 体聚四氟乙烯薄膜表面层和底布粘结而成，根据其耐温的要求，底布可以采用绦纶毡、诺 梅克斯毡、玻纤毡或织布。底布只起支撑薄膜和增大强度的作用。由于薄膜上的微孔非常 】4 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 细，其除尘效率可达9 9 9 9 9 0 , 4 以上。采用g o r e t e x 滤料，其排放浓度很低，可以将含 尘空气经除尘后送回车间，实现空气再循环。这对节约能源具有重要意义。我国已有引进 的g o r e t e x 滤料，在天津某电镀厂抛光车间应用，出口粉尘浓度仅0 0 5 4 m g m ，空气 循环使用，节省了大量补风热能。 抗静电滤料。在一些有爆炸可能的除尘系统( 如煤粉系统) ，袋式除尘器经常会发生 爆炸和燃烧。关键是滤料。采用防静电滤料可以预防爆炸和燃烧。冀东水泥厂引进日本的 抗静电滤料是聚酷针刺毡，在基布中间隔22 2 3 m m ，均布一条导电纤维。导电纤维的材 质也是聚酷纤维，但在其表面上涂有金属元素层( 主体为铁元素，另外有少量镍、铬、钥、 钻、锰等元素) ，纤维直径o 1 4 2 m m ，电阻0 1x1 0 3 。 我国生产的抗静电滤料，其结构为聚酷针刺毡，基布中间隔8 1 2 m m 均布抗静电纤 维，后者有三种形式：尼龙6 6 抗静电纤维，涤纶导电纤维、睛纶导电纤维。冀东水泥厂采 用日本和国产的抗静电滤料均可达到防止袋式除尘器爆炸和燃烧的目的。 ( 2 ) 袋式除尘器清灰与结构 袋式除尘器的结构是与清灰方式密切相关的，由于近年来我国引进了许多国家( 日本、 美国、德国、英国、瑞典等) 的袋式除尘器，再加上我们国内研究单位所研制的成果，袋式 除尘器目前已经出现了许多新的类型。 脉冲喷吹清灰袋式除尘器 在原有脉冲袋式除尘器之外，又有以下几种形式： 离线分室停风低压喷吹脉冲袋式除尘器。其主要特点是分室组合，清灰时该室停风 上进风过滤，过滤风速1 5 m m i n ，组合后的处理风量可达1 l o _ - 7 2 x 1 0 6 m 3 h 。压缩空气压 力为0 2 - 0 3 m p a ，由劳动部劳动保护研究所研制成功。 低压长袋大型袋式除尘器。是由冶金部安全环保研究院研制成功的。其主要特点是 袋长由原来的2 m 左右增加到6 m ，必要时还可增加1 2m ，采用直通型双薄膜片快速脉 冲阀，喷吹压力为o 1 5 0 3 m p a ，过滤风速1 5 2 2 5 m s ，分单元组合，组合后最大处理风 量可达1 1 1 0 6 m 3 l l 。 气箱式脉冲袋式除尘器。这是由美国富尔公司引进的技术。采用了分室结构，停风 整室脉冲喷吹清灰。喷吹压力o 5 0 7 m p a ，过滤风速1 2 m s ，处理风量可达2 7 x l0 w h 。 回转臂脉冲喷吹袋式除尘器，这是澳大利亚鲁奇公司( 原为澳大利亚h o w d e n 公司) 的技术，在澳大利亚，电站电除尘器改造成袋式除尘器，许多是采用了鲁奇的这种技术。 通常的回转臂反吹袋式除尘器中是用高压风机反吹的，而鲁奇是利用大型脉冲阀( 整个除尘 器只用一个脉冲阀) 用压缩空气喷吹，喷吹压力o 2 0 2 5 m p a ，清灰强度大，滤袋长度可达 - 1 5 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 6 m ，断面为椭圆形( 长、短轴为1 5 2 4x 6 8 6 m m ) ，与回转臂垂直布置。回转臂为双肩，一 侧臂喷吹单数圈，另一臂则喷吹双数圈，过滤风速1 2 i i l m i n 。澳大利亚m u n m c r a h 电站 3 5 0 m w 机组，从电除尘器改成了这仲脉冲袋式除尘器，处理风量为1 9x1 0 3 m 3 m ，共安 装有4 8 个单元除尘器，每个单元2 7 6 条袋，是目前世界上最大的袋式除尘器。 反吹风清灰袋式除尘器 7 0 年代末期以来，我国从国外引进了各种形式的反吹风袋式除尘器，特别是大型袋式 除尘器，其中有的已经经过消化移植，形成了我国的产品，其中主要的有： 上海宝钢从日本引进的分室反吹及大气反吹袋式除尘器，其中有正压反吹和负压反 吹。目前国内已开发有多种形式，例如重庆钢铁设计院的t f c 型，过滤面积最大可达1 5 6 0 0 m ? ，过滤风量达9 3 6 0 0 0 m 3 m ，过滤风速小于l i i l m i n ，滤料采用国产的7 2 9 聚酷圆筒形滤袋 或玻纤滤袋，袋长可达1 0 m 。 美国富尔公司的分室反吹袋式除尘器，由平顶山电除尘器厂生产，结构上分成为标 准型和和用户型，处理风量在2 0 0 0 0 0 m h 时采用标准型，m 6 0 0 0 型( 每单元过滤面积1 0 0 0 0 ) 及m 7 5 0 0 型( 每单元过滤面积7 5 0 0 ) ，滤袋长8 9 m ，滤料为7 2 0 滤料或玻纤滤料。 美国久益公司的反吹清灰袋式除尘器，由哈尔滨环保设备研究所引进后开发了h j l 型分室反吹袋式除尘器，每室2 0 4 条滤袋，袋长约1 0 m ，过滤风速0 4 6 叫r n i n ，总过滤面积 可达1 6 0 0 响2 ，采用玻纤滤料。美国已大量用于电站锅炉除尘器中。这种除尘器采用薄板 式提升阀代替国内传统的箱式切换阀，其漏风率只有o 0 4 ，并采用设备内部洁净气体反吹， 使反吹系统始终处于洁净、干燥、不结露状态。 扁袋除尘器 回转反吹扁袋除尘器：这种除尘器是目前应用最广泛的一种袋式除尘器，特别适用于中 小型尘源。为此，近几年来发展较快，在结构上有各种改进，开发出各种不同形式的除尘 器，其中主要的改进有：在滤袋下部气流入口处设旋风圈，避免入口含尘气流直接冲刷滤 袋；反吹旋臂改为双肩( 或三肩) 形式，自平衡性能好，反吹喷嘴的前、后带拖板或仅带后 拖板；反吹呈脉动型，以加强清灰效果；采用步进定位喷吹，以代替匀速回转反吹，可使每 个滤袋的反吹时间从0 5 秒增加到3 - 5 秒；利用小部分反吹气流推动反吹旋臂，取消减速 机构；采用多种形式的上盖：平车揭盖、回转揭盖、分片揭盖等，以及回转顶盖喷吹。目前 这种除尘器过滤面积最大可达2 0 0 响2 ，袋长7 m 。此外还开发出内滤式回转反吹袋式除尘 器和双层圆袋回转反吹袋式除尘器。 旁插扁袋除尘器：国内已有多种形式，贵阳铝镁设计院消化移植日本三兴铁工所的设 备，每个单元7 条扁袋，过滤面积2 7 m 2 ，组合后最大处理风量可达1x1 0 6 l n 3 m ，其特点是： 1 6 东北大学工程硕士学位论文第2 章钢管吹灰除尘工艺 上部侧向迸风，分单元停风，采用反吹风清灰，涤纶针刺毡滤料，过滤风速0 5 - 2 2 m s 宝 钢设计院等单位采用回转切换定位喷吹清灰装置并加脉动阀，使清灰效果大大优于一般整 室反吹。机械部设计研究院的f p 型旁插扁袋除尘器采用高密闭性反吹切换和高性能滤袋自 振装置，可以利用大气反吹清灰。 蜂窝状袋式除尘器：沈阳铝镁设计院消化移植法国空气工业公司的产品，其特点是每 个过滤单元由6 - 1 0 个扁袋组成，由上部插入过滤室，采用聚丙烯针刺毡，过滤风速o 8 1 5 m s ，每m 3m 容积的过滤面积为1 2 9 m 2 。分单元采用停风反吹清灰，反吹风机风压为 2 0 0 0 3 0 0 0 p a ，滤袋在l o 秒中内膨胀收缩三次，以加强清灰效果。 振打清灰玻纤扁袋除尘器：这是由鞍钢设计院研制成功的，其特点是将玻纤扁袋拉紧 安装在刚度大的单体箱框架上，整个单体箱推入除尘器内，采用积木式单元组合，高度方 向每室内可布置6 8 层单体箱，大型的可达1 2 1 4 层单体箱，单位容积内的过滤面积可达 4 0 m 2 ，水平方向根据需要可由多个室组成。采用分室停风用挠臂锤振打整个框架进行清灰。 滤料除采用通常的玻纤滤布外，还可采用玻纤膨体纱滤布，过滤风速为0 4 5 - 0 7 m s 。 筒状折叠形滤袋除尘器：这是美国唐纳森公司推出的产品，称为c a r t r i d g ef i l t e r ，其特点 是每个滤袋上的滤料折叠成多角筒形，因而过滤面积可增大很多，每个滤袋高约0 6 m - 1 0 m ， 直径3 2 5 m m ，其过滤面积可达l8 m 2 ，单位容积内的过滤面积可达14 2 m 2 滤料采用合成纤 维，厚度较薄，但密度大，用特殊机械压制成折叠形，过滤率很高，过滤风速一般为 o 3 9 0 6 5 m s ，采用脉冲喷吹清灰。这种除尘器在国外发展很快，其销售额每年以1 5 增长。 我国烟草行业已经引进了这种产品，但滤料还不能生产。 ( 3 ) 袋式除尘器的辅助技术 为了提高袋式除尘器的性能，特别是降低除尘器的运行阻力，已经开发了多种技术， 下面介绍几种。 声波清灰器：美国在大型反吹风袋式除尘器上大量采用了声波清灰器，它配合反吹风 清灰，可使袋式除尘器的阻力降低2 5 0 7 5 0 p a