（安全技术及工程专业论文）脉冲喷吹滤筒除尘器清灰性能研究.pdf

西南科技大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s tr a c t w i t hf a s td e v e l o p m e n to fi n d u s t r y ；t h ec o n t e n ta n ds p e c i e so fp a r t i c l e s c o n t a m i n a t i o ni na i rb e c o m em o r ea n dm o r e ，n o to n l yc a u s eh a 衄t oh u m a n h e a l t h ，b u ta l s oh a v ee f f e c to nv i s i b i l i t y 、 c l i m a t e 、a n i m a l sa n dp l a n t s ，s oi ti s i m p o r t a n tt os a f e t ya n de n v i r o n m e n t a lp r o t a c t i o nt h a tf i n d i n gs u i t a r b l ed u s t c 0 1 l e c t i n ge q u i p m e n ta n dr a i s i n gd u s tr e m o v a le f f i c ie n c yo ff i n ed u s tp a r t i c l e t h ep u l s e - j e tc a i r t r i d g ef i l t e ri sa | n e wt y p eo ff i l t e rw h i c hc 锄eo u ti nt h e e a r l y19 8 0 s i th a sm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sb i g g e rf i l t r a t i o na r e ap e rc u b i c m e t e r h i g hd u s t i n ge f ：f i c i e n c y ；1 0 wr u n n i n gr e s i s t a n c e ，e t c s oi ti sw i d e l yu s e d i ni n d u s t r i a l p r o d u c t i o n c l e a n i n ge f n c i e n c yi sv e r yi m p o r t a n tt op u l s e - j e t c a r t “d g ef i l t e r a n dd e t e 肌i n e sp e r f b m a n c eo fd u s tc o l l e c t o r s oi tw a ss t u d i e d i nt h ep a p e ru s i n gt h em e t h o do fn u m e r i c a ls i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t f i r s t l y t h ed e v e l o p m e n t 、s t l l l c t u r e 、w o r k i n gp r i n c i p l ea n dm a i np a r a m e t e r so f p u l s e - j e t c a r t r i d g ef i l t e rw e r ei n t r o d u c e d ；t h e nf l u e n tw a su s e dt os i m u l a t et h en o w f i e l d so fp u l s e - j e ts y s t e m ，i ts h o w e d ：t h ed y n a m i cp r e s s u r eo fe v e r yn o z z l e i n c r e a s eg r a d u a l l ya l o n gt h et u b ei nb a s i cm o d e l ；t h ee f f e c to fe v e r yn o z z l e s p r e s s u r ed i s t r i b u t ew a ss i m u l a t e du n d e rt h ec o n d i t i o no fc h a n g i n gt h ed i a m e t e r o fb l o wt u b ea n dn o z z l er e s p e c t i v e l y ；t ou n i f b mt h ed y n a m i cp r e s s u r e ，t h es i z e o fn o z z l ea n l o n gt u b ew a si m p r o v e d ，t h ec o n c l u d ec o u l db eu s e da sb a s i so f s e l e c t i n gofb l o wt u b ea n dn o z z l e sd i a m e t e rt oe x p e r i m e n t a c c o r d i n gt ot h e c o n c l u s i o no fn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，p u l s e j e tc a r t r i d g ef i l t e re x p e r i m e n t a lt a b l e w a sd e s i g n e d ，t h ee f f e c t so ff i v ed e s i g np a r a m e t e r s ( j e t t i n gp r e s s u r e 、 p u l s e w i d t h 、t h ed i s t a n c eb e t w e e nb l o wt u b ea n dt h em o u t ho fc a r t r i d g e 、t u b e d i a m e t e ra n da p e r t u r e ) v a r i e t yo np r e s s u r ep ea _ ka n dt h ep u l s er i s et i m eo ni n n e r w a l lo fc a r t r i d g ew e r es t u d i e do ns i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h e r e s u l t s ：j e t t i n gp r e s s u r e 、 t h ed i s t a n c eb e t w e e nb l o wt u b ea n dt h em o u t ho f c a r t r i d g e 、 e f - f e c t so fi n t e r a c t i o no ft u b ed i a m e t e ra n da p e r t u r ea r eo b v i o u s l yt o t h ei n d e x ，t h eb e s tc o m b i n a t i o nu n d e re x p e r i m e n t a lc o n d i t i o ni sf o u n dt h a t c l e a n i n ge f 葡c i e n c yi sh i g h e s tu n d e rt h ec o n d i t i o no f j e t t i n gp r e s s u r ei so 6 m p a 、 p u l s ew i d t hi so 0 8 s 、t u b ed i a m e t e ri s2 0 m ma n da p e r t u r ei s7 m m 、 t h ed i s t a n c e b e t w e e nb l o wt u b ea n dt h em o u t ho fc a r t r i d g ei sl5 0 m m ；f i n a l l y ，a c c o r d i n gt o t h ea n a l y s i s 百b o v e ，p u l s e - j e tc a r t r i d g ef i l t e rw a sd e s i g n e d ，t h em n n i n gr e s i s t a n c e 西南科技大学硕士研究生学位论文第i 页 a n dp r e s s u r ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ei n t e r i o ra n de x t e m a l c a r t r i d g ew a s m e a s u r e d ，t h er e s u l t s ：w i t ht h ed e c r e a s i n go ft h ej e t t i n gp r e s s u r e ，i i l j e c t i o nf o r c e i sl o w e r ，i n j e c t i o ne f f e c ti sw o r s ea n dw o r s e ，t h er u n n i n gr e s i s t a n c ei n c r e a s e s ； t h ep u l s ew i d t hh a sal i t t l ei n f l u e n c et ot h ei n d e x k e yw o r d s ： p u l s e j e tc a r t r i d g e6 1 t e r ；c l e a n i n ge 佑c i e n c y ； f l u e n t ； o r t h o g o n a le x p e r i m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：晌毫日期：d 8 、汐、旷 关于论文使用和授权的说明 本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：桶鱼 导师签名：f 、白哆左日鼽扣j 7 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 页 1 绪论 大气中颗粒污染物来源广泛，成分复杂，含有许多有害的无机物和有机物， 它能吸附病原微生物，传播多种疾病。虽然粉尘粒度很小，对人体健康危害却很 大。相关资料报道，粉尘粒径为o 0 1 0 0 5 岬时可通过呼吸、皮肤或嘴直接接触 进入人体i - 】，能深入肺部并可能进入血液中，对健康造成极大的危害；相关研究结 果还表明微细颗粒容易引发或加重心脑血管疾病【2 】。除了对人体健康造成危害外， 颗粒污染还对能见度、气候、动植物均有影响。正是由于颗粒污染物各方面的负 面影响，建设颗粒污染物控制系统是应对日益严重的由工业生产引起全球污染的 有效途径之一f 3 】。因此，有必要使用合理的除尘设备，提高微细粉尘的除尘效率【4 】。 1 1 脉冲喷吹滤筒除尘器介绍 1 1 1脉冲喷吹滤筒除尘器的发展 1 1 1 1 脉冲喷吹袋式除尘器的发展 一般空气除尘设备可分为4 类：机械式除尘、电除尘、过滤式除尘和湿 式洗涤除尘设备。袋式除尘设备是一种属于过滤类可再生型除尘净化设备， 利用棉布或其他织物的过滤作用进行除尘的，它的最大优点就是除尘效率 高，在实验室高达9 9 9 9 9 9 ，在实际工程应用中也达到9 9 9 9 ，粉尘排放 浓度达到1 0 m g n m 3 ，甚至达到2 m g n m 3 以下1 5 1 1 6 】，基本上达到零排放，尤其 对5p 以下的细小尘粒具有较高的除尘效率【刀；而且袋式除尘器具有高效并 稳定可靠的分离能力，在这几种除尘方法中，袋式除尘器的除尘效率是最高 的，捕集粒径范围最大，能适应高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉 尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件，最能满足日益严格的环保标准要求。因 此近年来袋式除尘技术在水泥、垃圾焚烧处理、冶金、矿产、橡塑、食品等 工业生产上的应用越来越广泛。从1 8 8 1 年世界上第一台振动清灰袋式除尘 器在德国b e t h 工厂诞生至今已有1 2 7 年的发展历史嘲t o 】，派生出振动类、 逆气流反吹类、脉冲喷吹类等多种形式，其发展概况见表1 1 。 一台高性能袋式除尘器既要有高效的除尘效率，又要有较低的运行和维 护成本，即除尘器的运行阻力低，清灰对滤袋的破坏性小i t ：1 。一般的，清灰 效果是判断袋式除尘器性能优劣的决定性因素。清灰效果与清灰方式及其结 构有关，一般分为：压缩空气脉冲喷吹清灰、反吹风清灰、反吸风清灰和机 械振打清灰，随着除尘技术的发展，各种清灰方式优胜劣汰，其中以脉冲和 反吹风清灰应用最广，特别是基于脉冲清灰技术的袋式除尘器已成为国内袋 式除尘的主导设备f 1 3 】【i 叼。脉冲喷吹袋式除尘器是2 0 世纪6 0 年代发展起来并 西南科技大学硕士研究生学位论文第2 页 得到广泛应用的除尘设备，具有以下优点：( 1 ) 可选用较高的过滤速度，因而 可减少过滤面积，使设备小型化，价格较为便宜；( 2 ) 设备阻力和处理风量变 化较小；( 3 ) 清灰过程不中断滤料工作，能实现粘附性强的粉尘脱落，清灰时 间间隔短，除尘器箱体无需做成分室结构。缺点是脉冲喷吹需要有压缩空气 源，在使用过程中，出现了种种缺憾，如气布比过高一设计风速太大、滤袋 底部易磨损、过气量低一滤料使用阻力高、换袋频繁影响生产率、滤袋间垂 直过滤风速过大等。 表卜1袋式除尘器发展概况表【1 t a b 卜1d e v ej o p m e n ts u r v e yo ff a b ri c f ii t e rt e c h n o l o g y l l l 】 清灰技术滤料说明 1 8 8 1 年机械振动 1 9 2 1 年反吹风 - 9 5 4 年 逆訾景吹 1 9 5 7 年脉冲喷气 1 9 6 2 年回转反吹 ，9 1 年奋? 吴童 后 p 、彖筇坐 天然纤维如棉布、毛呢 等 合成纤维如2 0 8 绒布、 7 2 9 织布、玻璃纤维、 针刺毡式滤布以及2 0 世纪9 0 年代后出现的 覆膜滤料 德国的机械振动清灰袋式除尘器获专利并 开始袋式除尘器的商业化生产 清灰技术改进为反吹风和机械振动二者结 合 发明逆喷型吹气环清灰技术，使得袋式除尘 器实现连续操作，处理量提高数倍，滤袋压 力较稳定 此发明被认为是袋式除尘技术的重大改进 日本首先开发成功，同期美国也推出l u 、 l 心、p n 等型号的系列产品，适用于中、小 风量的废气处理 美国、日本、澳大利亚及欧洲等国家或地区 相继开发了大型袋式除尘器，应用于燃煤电 站、干法水泥口转窑窑尾和电炉除尘，单台 过滤面积超过1 万m 2 的不在少数 1 1 1 2 脉冲喷吹滤筒除尘器的发展 脉冲喷吹滤筒除尘器就是在脉冲喷吹袋式除尘器的基础上发展起来的， 它是2 0 世纪8 0 年代由美国唐纳森( d o n a l d s o n ) 公司生产的一种新型除尘器， 采用新型滤筒为滤料，使其具有效率高( 9 9 9 以上) 、阻力低、维护管理简 单、体积小等优点。目前在国内主要用于烟草、耐火材料、机械制造等行业。 因其过滤材料独特的多褶结构，单个滤筒的过滤面积较布袋而言大大增加， 其占地面积可比布袋除尘器减少6 0 以及其它优点i t 堋】( 见表1 2 ) ，脉冲喷 吹滤筒除尘器在国内外各行各业的优势愈来愈明显。所以不同的厂家采取了 不同的方案，将这项新技术应用在自己的除尘设备上。褶式滤筒可以安装在 现有的脉冲清灰除尘器中，增加原有的处理风量，提高过滤效率，同时降低 西南科技大学硕士研究生学位论文第3 页 操作总成本。同时，由于滤筒的结构精巧，原有的振打式或反吹风式袋除尘 器也能很容易地改造成高效并且易于维护的滤筒除尘器，随着除尘技术的不 断发展，尤其是新型过滤材料的出现，滤筒除尘器的效率和经济性等都开始 超越传统的滤袋除尘器，且具有广阔的发展前景。 表卜2 滤筒除尘器与袋式除尘器的比较【，9 】 t a b 1 2 c o m p a r i s o nb e t w e e nc a r t r i d g ef ii t e ra n dt r a d i t j o n a ib a gf if t e r r 1 9 】 西南科技大学硕士研究生学位论文第4 页 1 1 2 滤筒的材质、特点和构造 滤筒是脉冲喷吹滤篱除尘器的关键部件，它不仅决定除尘器的效率、阻 力、动力消耗、维护费用等技术经济参数，还关系到除尘器性能的好坏和使 用寿命的长短删。 1 1 2 1纸质滤简 ， ( 1 ) 美国t d c 公司的c x 2 2 型滤筒是用天然纤维制作的高效滤料，对 o 5 “m 的粉尘过滤效率可达9 9 9 9 ，制成滤筒后，外形尺寸为m 3 5 l m m ，7 1 l m m ，过滤面积为2 5 5 m 2 ，滤料呈淡黄色，强度较差，不耐水，适用于含 水量较少的粉尘场合。 ( 2 ) 美国唐纳森公司的u l t r a w e b 型滤筒是专利产品，为表层过滤，对 o 5 p m 的粉尘过滤效率可达9 9 9 9 9 ，制成滤筒后，外形尺寸为西3 5 l m m 6 6 0 m m ，过滤面积为2 3 m 2 ，最高工作温度为1 2 l ，这种滤料是天然纤维与 合成纤维混合后制成的滤料，将一层超薄的玻璃纤维粘附在蓝色滤料上，纤 维间的空隙只有底层纤维的1 1 0 0 ，强度和耐水性能比美国t d c 公司的c x 2 2 型滤料好。表层过滤就是靠超薄纤维层起作用，这种滤筒，适用于大量气体 中含有极细小颗料的场所，在国内各大卷烟厂已广泛使用。由于它外壁有镀 锌钢板网，而且褶数很多，间隙很小，所以粉尘易堵塞在摺间空隙内，使用 一段时间后需要取出来清灰。 纸质滤筒还有美国唐纳森公司的u l t r a 。t e k 、f i b w 曲型、美国t d c 公 司的q x 型、美国b h a 公司的p r 0 0 1 型等。 1 1 。2 2 聚酯滤筒 ( 1 ) 美国b h a 公司的聚酯滤筒的滤料是s p u n b o n d e d 聚酯无纺粘合滤 料，经热辊压光、热定型、防水防油饱和处理，具有紧密的微孔结构，对 o 5 h m 的粉尘过滤效率可达9 9 。9 9 ，制成滤筒后，有多种外形尺寸。这种滤 筒可用水洗，最高工作温度为1 3 5 ，在始终保持高效过滤的同时，压差比 标准针刺毡小得多，它是表层过滤，易清灰，适用范围较广。 ( 2 ) 美国t d c 公司的s b 型滤筒的滤料也是用s p u n b o n d e d 聚酯无纺粘 合滤料，外形尺寸有0 3 5 l m m 6 6 0 m m 和m 3 5 l m m 7 ll m m 两种。也可以 按用户要求制作其他规格尺寸的滤筒。其性能参数和适用范围与b h a 公司 的聚酯滤筒相似。 西南科技大学硕士研究生学位论文第5 页 1 1 2 3 + 复膜滤筒 ( 1 ) 美国b h a 公司的b h a t e x 型滤筒是一种膨胀微孔聚四氟乙烯 ( p t f e ) 的薄膜，可以通过热模压粘合至各种滤料的表面上，这层薄膜的过滤 效率很高，摩擦系数极小，最适合在空气流量大、湿度大、对除尘要求很高 的工况下工作。将薄膜粘合在白色标准型聚酯滤料( p e 8 0 6 ) 上后，就成为 b h a t e x 型滤料( q p 8 0 6 ) 。制成滤筒后，其适用范围较广。有多种规格尺寸， 其中3 5 1 m m 6 6 0 m m 的过滤面积为5 4 m 2 。 ( 2 ) 美国戈尔公司的g o r e t e x 型滤筒是将特弗纶( p t f e ) 薄膜粘合在聚 酯基料上，经过预涂、热定型、压光等处理后，具有多孔、透气、坚固、表 面光滑、排水性强等，其清灰效果非常好，制成滤筒后，外形尺寸为0 3 5 1 m m 7 1 1 m m ，过滤面积为5 o m z 。 ( 3 ) 美国唐纳森公司的t o r i t t e x 型滤筒基材用压光的合成聚酯纤维，平 均直径为1 4 岬，表层为特弗纶( p t f e ) 薄膜，由直径为o 2 岬的纤维构成， 能将粉尘阻挡在薄膜之外。对o 5 肛m 的粉尘过滤效率可达9 9 9 9 9 ，其光滑 的疏水性能，使潮湿的、吸湿性的以及聚结性的粉尘容易清除，可以用水清 洗，不用干燥便可安装使用，制成滤筒后，外形尺寸为3 5 1 m m 7 1 1 m m ， 过滤面积为5 0 m 2 ，最大工作温度为8 2 。 1 1 2 4 褶式滤筒 美国b h a 公司研究了袋式除尘器和滤筒式除尘器的优缺点以后开发了 褶式滤筒除尘器。这种滤筒有滤袋的外形。产品有直径1 2 6 、1 4 6 和1 5 7 m m 3 种，长度有5 5 0 、1 0 5 0 、1 4 5 0 和2 0 5 0 m m 4 种。滤筒的安装方式有顶装式和 底装式2 种，它有下列特点：( 1 ) 摺式滤筒垂直安装，且滤料能大幅度伸缩， 将积尘抖掉，清灰效果较好；( 2 ) 摺式滤筒的摺距大，摺顶角大，粉尘不易堵塞在 夹缝内，易清灰；( 3 ) 摺式滤筒在箱体断面积相同时相应过滤面积大；( 4 ) 摺式滤 筒对粉尘的抗磨损、抗撞击的性能较好。 上面的几种滤筒，国内已经有很多公司掌握了生产的技术，并且投入了 生产和销售。例如苏州的协昌环保科技有限公司、天津的瑞达工业科技有限 公司等都自主开发了自己的滤筒产品。 1 1 2 5 滤筒的构造 滤筒的构造分为顶盖、金属框架、褶形滤料和底座等4 部分，如图1 1 所示，滤筒是用计算长度的滤料折叠成褶，首尾粘合成筒，筒的内部用金属 西南科技大学硕士研究生学位论文第6 页 网架立撑，上、下用顶盖和底座固定m ，。它的外壁形式有两种：一种是内外 壁埘镀锌钢板网保护，另一种是外壁不用镀锌钢板网保护，便于清灰m 】。在 滤筒的结构几何参数上，对于相| 司面积的滤料，褶距、褶顶角每改变一次就 可制作出一种滤筒，相关资料在论述滤简结构对除尘效率影响时提出，在滤 筒直径定时，裙顶角对阻力影响起主要作用，随着褶项角增大，粉尘不易 堵塞在夹缝内，易清驮，滤筒的阻力下降。为了统一滤筒式除尘器的主要性 能指标及技术要求，国家首次制定了滤筒式除尘器标准，标准对国内外使用 较为广泛的滤筒规格进行了筛选，确定了表1 3 和表卜4 所示的不同几何参 数的滤简规格。 飘 一“嘲豁警物勰 i 蠢融! ! ； i 瞄 蘧广 ；錾：、 。磷黼： 顶盖；2 金艟框架：3 褶形滤料：4 底座 图l 一1滤筒构造 f 。g 11t h es t r u c t u fc a r t r i d g e 表卜3滤简的尺寸系列m 】 长度h亢衽d ，m m m ml2 01 3 01 4 01 5 01 6 02 0 03 2 03 5 0 眵一眵 僦。 。随慷嚏哺三=三量坶。 西南科技大学硕士研究生学位论文第7 页 1 1 3脉冲喷吹滤筒除尘器的结构及工作原理 1 1 3 1 脉冲喷吹滤筒除尘器的结构 脉冲喷吹滤筒除尘器的主要作用就是通过过滤清除含尘气体中的粉尘。 为了保证过滤的正常进行，除尘器会周期性地向滤筒内喷吹压缩空气来清 灰。因此，总体来说脉冲喷吹滤筒除尘器主要可分为过滤装置和清灰装置。 表1 - 4滤筒的直径与褶数f 2 2 1 t a b 1 4d i a m e t e ra n dn u m b e ro fp i e a t so fc a r t r i d g e 【2 2 1 注：a 有标志“”为推荐组合；b 褶数2 5 0 3 5 0 仅适用于纸质及其覆膜滤料。 ( 1 ) 过滤装置：滤筒、花板是构成过滤装置的主要部件。 滤筒：作为除尘器的重要组成部分，其性能和质量的好坏，直接关系 到除尘器的除尘性能和使用寿命。与传统的滤袋相比，滤筒一般具有以下优 点：过滤效率高；过滤面积大大增加，可提供比同直径滤袋高出二到三倍的 过滤面积；安装极为方便，一体化的设计，免用笼骨和文丘里管等附件。 滤筒在除尘器中的布置很重要】，可垂直布置在花板上，也可水平或倾 斜布置在花板上。经过试验，从清灰效果看，水平或倾斜布置时，上层滤筒 所附着的粉尘会以滤饼状落到下层滤筒上，并会在下层滤筒上产生粉尘的逐 渐积累，特别是清灰压力不足时，这种情况更为严重，其结果最终将导致下 层滤筒朝上的半面不能工作，使滤筒有效过滤面积降为原来的一半。如果原 来除尘器过滤面积余量较大，还不致产生过大问题，仅会造成除尘器运行阻 力过大；如果原来除尘器余量很小，就会产生很大负压致使滤筒破坏。垂直 布置滤料能大幅度伸缩，将积尘抖掉，清灰效果较前者好；从操作及检修方 ” 钙 跳 啪 m m 瑚 湖 姗 西南科技大学硕士研究生学位论文第8 页 面看，倾斜布置最简便。滤筒的构造对除尘器清灰效果的影响1 1 2 5 节已 做了详细介绍。 花板：多孔花板是根据滤筒的直径在一块钢板上开数个大小相同的 孔。花板的作用在于分隔静气箱与尘气箱，同时对滤料进行定位和固接。多 孔花板既要承受系统负压，又要承受滤料的重量，稍有变形可能影响滤料的 密封效果，所以一般对多孔花板应做加筋处理。下面为花板示意图： 图卜2花板结构示意图 fig 1 2t h es t r u c t u r eo ft u b e s h e e t ( 2 ) 清灰装置 脉冲喷吹清灰装置包括脉冲控制仪、脉冲阀、喷吹管、气包等【：，l ，是影 响脉冲喷吹滤筒除尘器除尘效率和清灰效果的关键设备，对除尘器的正常运 行起着决定性的作用，如图1 3 所示。 脉冲控制仪：脉冲喷吹控制仪是脉冲喷吹滤筒除尘器喷吹清灰系统的 主要控制装置，它的输出信号控制电磁脉冲阀，喷吹压缩空气对滤筒循序清 灰，使除尘器阻力保持在设定范围内，以保证除尘器的处理能力和除尘效率 【2 4 】。因此，其性能的好坏直接影响清灰效果。脉冲控制有电动控制、气动控 制和机械控制三种【：s 】。常用的为w m k 型无触点脉冲控制仪、q m y 型气动 脉冲控制仪和三轴式机械脉冲控制仪。这类脉冲控制仪都是人工给定脉冲周 期，定时喷吹，称为开环脉冲控制。为避免喷吹次数过多，减少压缩空气、 脉冲阀膜片、滤筒等不必要的损耗，可采用自动调节清灰制度的闭环脉冲控 制仪，以改善和提高脉冲袋式除尘器的技术经济性能。 电磁脉冲阀：脉冲阀是脉冲清灰系统中的执行机构，可将之分为直角 式、淹没式和直通式三种类型。电磁脉冲阀由电磁先导头、膜片和阀体组成， 膜片后腔的面积大于前腔的面积，气压作用力大，使膜片处在关闭的位置。 脉冲控制仪输入电信号，使电磁先导头吸合动柱，打开卸荷孔，膜片后腔的 压力气体迅速排出，膜片前腔的压力气体将膜片抬起，打开通道，脉冲阀进 西南科技大学硕士研究生学位论文第9 页 行喷吹。电脉冲信号消失，电磁先导头的弹簧使动柱立即复位封闭卸荷孔， 膜片后腔气体压力和弹簧作用力使膜片关闭通道，阀即停止喷吹。膜片上的 阻尼孔，当先导头动柱抬起气体压力卸荷时，起到阻尼气流的作用，当卸荷 孔封闭时，使压力气体迅速充满到后腔，使膜片关闭通道，停止喷吹f 2 6 】。 1 气包 2 脉冲控制仪 3 控制阀 4 - 脉冲阀 5 一喷管 6 一喷嘴 7 一滤简 图卜3清灰装置示意图 f i g 1 3 t h es t r u c t u r eo fd u s td i s l o d g 伽e n td e v i c e 喷吹管与喷吹孔：喷吹管与脉冲阀相连接，高压气体由脉冲阀喷吹后 进入喷吹管，经喷吹孔喷出。从喷吹孔喷出的气流强弱是由喷吹管和喷吹孔 共同作用的。目前国内外都发明了多种新型喷嘴以加强喷嘴的引流作用，提 高清灰效果。 气包：气包存储气体，以供脉冲阀连续喷吹所需要的压缩气体。气包 可设计为圆形或方形，属于压力容器，因此必须考虑安全问题，气包制造后 必须进行耐压实验。在进行脉冲喷吹时，除尘器气包内的压力应不低于原压 力的8 5 。气包的进气管口径应尽量选大，满足补气速度，对于大容量气 包可设计多个进气输入管路。气包底部必须带有自动或手动油水排污阀，定 期地将气包内的油和水排出，脉冲阀应安装在气包的上部或侧面，避免气包 内的油污、水分经过脉冲阀吹进滤筒t ： 。 1 1 3 2 脉冲喷吹滤筒除尘器的工作原理 脉冲喷吹滤筒除尘器的除尘效率最高，分级效率也很高，这是由于它的 机理决定的。含尘气体进入除尘器后，由于气流断面突然扩大及气流分布板 作用，气流中一部分粗大的尘粒在重力和惯性力作用下沉降在灰斗，粒度细、 密度小的尘粒进入滤尘室后，通过布朗扩散和筛滤等综合效应，使粉尘沉积 在滤料表面上，净化后的气体进入净气室由排气管经风机排出【t ：，1 。 脉冲喷吹滤筒除尘器的阻力随滤料表面粉尘层厚度的增加而增大，阻力 达到某一规定值时，进行清灰。此时自动控制系统控制脉冲阀的启闭，当脉 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 0 页 冲阀开启时，气包内的压缩空气通过脉冲阀经喷吹管上的喷吹孔，喷射出一 股高速高压的引射气流，从而形成一股体积数倍于喷射气量的诱导气流进入 滤筒内，在滤筒内出现瞬间正压，使滤筒膨胀，沉积在滤料上的粉尘变形、 断裂，以块状脱离滤布，并受到重力作用掉入灰斗内f 2 8 】，收集的粉尘通过卸 灰阀，连续排出。脉冲喷吹清灰方式是逐排滤筒顺序清灰，脉冲阀开闭一次 产生一个脉冲动作，由于脉冲技术的清灰效果好，且清灰和过滤互不影响， 强度和频率都可以调节，近年在多种工业得到大范围的应用，并且越来越向 着大型化发展】。总的看来，脉冲喷吹滤筒除尘器在使用过程中的关键工序 就是清灰，许多除尘器运行效果差都与清灰效果不好导致阻力上升有关，所 以清灰是关系到滤筒除尘器系统成败的决定性作用t z ，1 ，随着工况持续，集聚 在滤筒上的粉尘将越积越多，相应就会增加设备的运行阻力。为了保证系统 的正常运行，除尘器阻力应维持在一定范围内，超过此限定范围即应进行清 灰f 3 0 】。清灰的基本要求是从滤筒上迅速而均匀地剥落沉积的粉尘，同时又能 保持一定的一次粉尘层，并且不损伤滤筒和消耗较少的动力。清灰效果的好 坏关系着除尘器的阻力、效率、耗材的使用寿命和除尘器的运行经济效益等 各项指标。 l ，1 3 3 粉尘过滤及清灰理论 ( 1 ) 脉冲喷吹滤筒除尘器的捕尘基本原理如下： 重力沉降作用 含尘气体进入脉冲喷吹滤筒除尘器时，颗粒大、比重大的粉尘，在重力 作用下沉降下来，这和沉降室的作用完全相同。 筛滤作用 当粉尘的颗粒直径较滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时， 粉尘在气流通过时即被阻留下来，此即称为筛滤作用。当滤料上积存的粉尘 增多时，这种作用就比较明显。 惯性力作用 气流通过滤料时，可绕过纤维面过，而较大的粉尘颗粒在惯性力的作用 下，仍按原方向运动，就与滤料相撞而被捕获。 热运动作用 质轻体小的粉尘( 1um 以下) ，随气流运动，非常接近于气流流线，能绕 过纤维。但它们在受到作热运动( 即布朗运动) 的气体分子的碰撞之后，便改 变原来的运动方向，就增加了粉尘与纤维的接触机会，使粉尘能够被捕获。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 1 页 当滤料纤维直径越细，孔隙率越小，其捕获率越高，所以越有利于除尘1 3 l 】。 ( 2 ) 脉冲喷吹滤筒除尘器的过滤 脉冲喷吹滤筒除尘器的过滤有深层过滤和表面过滤两种【2 0 】。深层过滤是 指滤料比较疏松，纤维与纤维之间的空隙较大，例如普通聚脂针刺毡，空隙 有2 0 1 0 0 l lm ，当粉尘平均粒度在lpm 时，在进行过滤作业中，一部分细 小颗粒便会进入滤料内部滞留下来，另一部分会穿过滤料逃逸出去，大部分 粉尘附着在滤料表面，形成一层过滤层，此过滤层会将含尘气流中的粉尘过 滤下来，进行二次过滤，而进入滤料内部的细小颗粒，会使阻力增大，滤料 变硬，直至报废，这种过滤方式通常称为深层过滤。表层过滤是指在疏松滤 料接触含尘气体的一侧，粘合一层微孔薄膜，其纤维间的空隙仅有o 1 0 2 um ，如果粉尘的平均粒度仍为lum ，进行过滤作业时，几乎所有粉尘都 会被阻挡在微孔薄膜表面上，细小粉尘无法进入滤料内部，这种过滤方式通 常称为表层过滤，表层过滤是理想的过滤技术，它可以进一步提高除尘效率， 降低滤料的压力损失，大量节约除尘系统的动力消耗，如果滤料的纤维很细， 经过特殊的工艺处理，既能保持一定的透气性，又能缩小纤维间的空隙，这 种滤料虽未在表面复膜，但粉尘中的细小颗粒也很难进入滤料内部，这种没 有复膜的滤料，也可以进行表层过滤作业。制作滤筒的滤料，有复膜的滤料 和不复膜的滤料，能否进行表面过滤作业，视选用的滤料而定。 ( 3 ) 脉冲喷吹滤筒除尘器清灰理论 使粉尘脱落的因素有：喷吹气流反向作用破坏了吸附于滤料上的粉尘 层在过滤时吸附力和重力的平衡，使粉尘脱落；附着在滤料表面的粉尘层 不受张力的作用，滤料在膨胀和收缩的过程中产生的惯性会使粉尘在重力的 作用下产生脱落，滤料膨胀到极限位置时的最大反向加速度越大，惯性力就 越大，清灰效果就越好；喷吹逆向气流可以使部分滤料表面粘附力小的粉 尘吹落f 1 2 】。 1 1 4脉冲喷吹滤筒除尘器的分类 按过滤方式来分：有内滤式和外滤式滤筒除尘器。脉冲喷吹滤筒除尘器 为外滤式袋式除尘器，在同样的体积内布置的过滤面积较内滤式的大，从而 可减少设备体积。 按进风方式可分为下进风、上进风和侧向进风三种。含尘气流从滤筒室 底部或灰斗上部进入除尘器，由上部排出称为下进风滤筒除尘器，这种除尘 器结构较为简单，但含尘气体自下而上的流动方向与粉尘沉降方向相反，容 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 2 页 易使粉尘重返滤筒表面，影响清灰效果，并增加设备阻力：含尘气流从滤筒 室上部进入除尘器称为上进风滤筒除尘器，这种除尘器结构较为复杂，但含 尘气体中粉尘的沉降方向与气体的运动方向相同，有利于粉尘沉降，因而在 向下流动的过程中，无论尘粒的粒度如何，均有不被滤袋捕捉而落入灰斗的 机率f 3 2 】；侧向进风适用于外滤式滤筒除尘器。 按喷吹压力来分：有高压脉冲喷吹除尘器和低压脉冲喷吹滤筒除尘器之 分，在脉冲清灰时如采用直角脉冲阀，这时压缩空气压力应为0 5 o 7 m p a ， 此种除尘器称为高压脉冲喷吹滤筒除尘器；当采用直通式( 或淹没式) 脉冲 阀时，所采用压缩空气压力应为o 2 一o 3 5 m p a ，此种除尘器称为低压脉冲喷 吹滤筒除尘器，它可以在较低的压力下工作，可避免因压缩空气压力不足造 成清灰效果不佳的现象，所以得到广泛应用。淹没式脉冲阀如果在较高压力 下工作，清灰效果会很好，但是压缩空气的消耗量要有很大提高。 1 1 5脉冲喷吹滤筒除尘器的主要参数 1 1 5 1除尘效率 除尘效率是所有除尘设备最基本最主要的性能指标。在过滤初期由于滤 料是清洁的，除尘效率较低；当过滤一定时间滤料上有了粉尘初层后其除尘 效率便随之提高，这时除尘器对粉尘的捕集主要是通过滤料表面积聚的粉尘 层起作用，与此同时设备阻力增加，系统耗能将加大。要保证滤料能持续有 效地工作，应定期地对除尘器进行清狄。滤料在刚清灰后，粉尘层负荷明显 减少，短时间内除尘效率会有所下降，清灰越彻底，则下降越明显。但通常 清灰后在滤料表面以及内部还残留一定量的粉尘即粉尘初层，所以仍能保持 相对较高的除尘效率。 1 1 5 2 压力损失 除尘器压力损失( 除尘器阻力) ，一般用除尘器的进出口全压差表示。 除尘器的压力损失等于滤料阻力和除尘器的局部阻力之和。滤料阻力即是含 尘气体穿过滤料时产生的摩擦阻力。除尘器的局部阻力则是在气体进、出除 尘器的过程中，由于气体与壁板摩擦、折流、合流和扩散时产生的涡流所引 起的阻力。设备阻力随过滤风速的提高和滤料上积聚的粉尘层负荷的增加而 增加，并随滤料的结构和过滤时间而变化。随着过滤的进行，滤料上的粉尘 层逐渐增厚，阻力便相应增加，这时如不及时清灰，就会使阻力一直上升， 致使风机运行风量减少；同时由于滤料上的压差增大至一定程度时，粉尘的 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 3 页 穿透量就会增大，并可能使滤料缝隙间的沉积粉尘被抽走而使除尘效率降 低。所以设备阻力达一定值时就必须清灰，以便将阻力控制在一定范围内， 从而保证除尘器正常工作。实际上，滤料清灰后其阻力只能降低到清灰前的 2 0 8 0 【3 3 1 ，这是因为清灰不能破坏滤料上的粉尘初层。在同样条件下， 采用高能量的清灰方式( 脉冲喷吹、气环反吹等) 的设备阻力低于采用低能量 清灰方式( 机械振动、逆气流等) 。一般情况是，脉冲喷吹滤筒除尘器的压力 损失在使用初期时增加较快，经1 2 月运行后便趋于稳定，以后虽有增加但 很缓慢，大多数情况可以认为是保持定值。 1 1 5 3 过滤风速 袋式除尘器的过滤速度v 是被过滤的气体流量( m 3 m i n ) 和过滤织物面 积( m 2 ) 的比值。过滤速度是决定除尘器性能的一个重要参数，其大小直接 影响到袋式除尘器的一次性投资、运行费用、除尘效率等。过滤速度太高会 造成压力损失过大，降低除尘效率，使滤袋堵塞以至快速损坏。但是，提高 过滤速度可以减少过滤面积，以较小的设备来处理同样流量的气体。过滤速 度小会提高除尘效率，延长滤袋使用寿命但会造成除尘器过于庞大使一次性 投资加大【3 4 j 【3 5 】【3 6 】。 就定性而言，过滤速度与所选粉尘性质、气体含尘浓度和清灰方式等因 素有关。粉尘性质包括以下几方面：粉尘的粒径是它的基础特性，它是由各 种不同粒径的粒子组成的集合体，单纯用平均粒径来表征这种集合体是不够 的；粉尘粘性是粉尘之间或粉尘与物体表面分子之间相互吸引的一种特性， 对脉冲喷吹滤筒除尘器而言，粘性的影响更为突出，因为除尘效率及过滤阻 力在很大程度上取决于从滤料上清除粉尘的能力；粉尘的容重或堆积比重， 即单位体积的粉尘重量，其中的单位体积包括尘粒本身体积、尘粒表面吸附 的空气体积、尘粒本身的微孔、尘粒之间的空隙，弄清粉尘的容重，对通风 除尘具有重要意义，因为它与粉尘的清灰性能有密切的联系；含尘气体的性 质包括含尘气体的物理、化学性质，如温度、含湿量、化学成份及性质，这 些参数的确定与除尘附加处理措施、过滤风速的选择有着直接间接的关系， 如有的含尘气体含有氯化物等化学成份，一般氯化物易于吸潮，如不采取附 加的措施，可能导致糊袋。 目前尚无可利用的理论计算公式计算过滤速度，主要靠经验确定m 】。一 般若含尘浓度高、粉尘颗粒小，过滤速度应取小值，反之则取高值；粉尘的 粘性大、粒度小、容重小，清灰困难，过滤风速应取低一些，反之可取高； 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 4 页 脉冲除尘器的清灰效率高，过滤风速较其他清灰方式的高一些；滤筒的清灰 较普通滤袋困难，所以过滤风速取低一些m 耶，】。据经验，脉冲袋收尘器净过滤 风速一般以1 2 1 5 m m i n 为好，但净化煤粉、湿度、粘性、硬度大尘源( 如 烘干机、窑头篦冷机尘源) 时，以o 8 1 m m i n 为好，浓度小的干燥尘气( 如空 气过滤、包装机尘源) ，其过滤风速可酌情提高。如用玻纤针织毡滤料，其 过滤风速不宜超过o 8 m m i n 。 相关资料提出f ，l ，在橡塑工业中，一般含尘浓度高、粉细，而且气体中 含有一定的水分，过滤速度可用如下经验公式进行计算： v = 2 3 5 a b c d ( 1 - 1 ) 式中：a 一尘源系数，当尘源为转运点、破碎机、输送机、开炼机、密 炼机等时，a = 1 o ；当尘源为解包机、气力输送等时，a = 0 9 ； b 一粉尘分散度系数，见表1 5 ； r 气体含尘浓度系数，见图l 一4 ； 卜温度系数，见图1 5 。 1 1 5 4 喷吹结构参数 ( 1 ) 喷吹压力 如果喷吹压力不足，导致进入滤筒的喷吹力度不够，不能克服粉尘在滤 筒表面的吸附力，使清灰效果不好，导致滤筒内外压差增加，减少滤筒寿命， 降低除尘效率。 ( 2 ) 脉冲宽度 一 脉冲宽度即为喷吹时间，一般脉冲宽度在o 0 3 0 2 s e c ，脉冲间隔时间在 1 3 0 s e c ，是由粉尘的性质和脉冲阀的型号等决定的。当滤筒内外压差达到 1 一1 5 k p a 时清灰为宜，可以根据不同的介质，不同的工作环境，根据经验 值选取合适的脉冲宽度和脉冲周期。、 ( 3 ) 喷吹距离 喷吹孔与滤筒口的距离直接影响到清灰的效果，当喷吹孔过于接近滤筒 时，诱导气流还没有来得及扩散就进入滤筒口部，使得喷吹力量减弱影响清 灰效果；当距离高于一定值时，进入滤筒的诱导气量会有所增加，但主喷吹 气流会因距离的增加产生膨胀效果，一部分气流喷吹出滤筒口，使其清灰效 果也不好，所以要确定喷嘴与滤筒口的最佳距离，以达到降低负压稳定正压 的最佳清灰效果，提高除尘器的效率【4 0 ，。 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 5 页 p 、 捌 霹 t 图卜4含尘浓度系数c f i g 1 4 t h ec o e f f ；c i e n to f d u s tc o n t e n t 麓 毒 釜 薯 * 矛 n 8 5o 粥o 钙，册l 暑oi 刃 0 图卜5温度系数d f i g 1 5 t h ec o e f f i c i e r r to f t e r n p e r a t u r e ( 4 ) 喷吹管与喷吹孔 脉冲喷吹