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天津钢管公司炼钢厂1#除尘反吸系统改造及袋式除尘分析 发表日期：2007-6-20阅读次数：78摘要：介绍了袋式除尘原理，针对公司炼钢厂除尘系统反吸风机经常发生故障停机，影响生产的问题，论述了取消反吸风机的理论依据和措施。关键词：袋式除尘器 阻力 反吸系统风机改造1 概述 天津钢管公司炼钢1#除尘系统选用DS-160-292/10-25型正压式袋式除尘器，依靠160kW反吸风机对滤袋进行清灰。起初运行情况良好,但随着炼钢节奏的加快，反吸风机叶轮更换频率加快。轴承使用寿命缩短，加大了维护成本。而且反吸风机经常发生故障停机，影响生产。为了保证除尘系统稳定运行,降低维护成本，2006年我们对反吸系统进行改造,取消了反吸风机，利用主风机的风压进行清灰,运行至今收到了良好的效果。这一改造不仅提高了系统运行的稳定性，而且还产生了很大的社会经济效益。160kW反吸风机按一年工作300天来计算，可节约大量电费，同时节省了反吸风机(包括电机)的备件费用及维护费用。2 袋式除尘器介绍 袋式除尘器是过滤式除尘器的一种。目前在各种高效除尘器中，袋式除尘器是最有竞争力的一种。2.1 袋式除尘器主要优点2.1.1 除尘器效率高特别是对微细粉尘也有较高的效率，一般可达99以上。2.1.2 适应性强可以捕集不同性质的粉尘。2.1.3 使用灵活处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米。2.1.4 结构简单不需庞大复杂的设备。2.1.5 工作稳定便于回收干粉尘，没有污泥处理、粉尘等问题，维护简单。2.2 袋式除尘器工作原理分析2.2.1 基本工作原理 袋式除尘器主要是采用滤料(织物或毛毡)对含尘气体进行过滤，使粉尘阻留在滤料上达到除尘的目的。过滤的过程分两个阶段，首先是含尘气体通过清洁滤料，这时起过滤作用的主要是纤维；其次，当阻留的粉尘量不断增加，一部分粉尘嵌入到滤袋内部,一部分覆盖在表面上形成一层粉尘层。在这一阶段中,含尘气体的过滤，主要是依靠粉尘层进行的,这时粉尘层起着比滤料更为重要的作用。对我厂的除尘系统来说，除尘的过程主要是在第二个阶段进行的。2.2.2 袋式除尘器的过滤效率2.2.2.1 袋式除尘器的滤料在不同状态下过滤粉尘的效率不同：对于清洁滤料(新滤料或清洁后的滤料)除尘效率最低。随着滤料上阻留的粉尘量增多，除尘效率也不断增加，但同时阻力达到一定程度时，需要进行清灰，清灰后阻力下降。清灰后效率下降的多少与清灰是否彻底以及滤料的种类有关。如薄合成纤维的效率低于厚起绒合成纤维和厚起绒呢料。2.2.2.2 除尘器的性能在很大程度上取决于过滤风速的大小，风速过大会使积于滤料上的粉尘层压实。阻力急剧增加。由于滤料两侧的压差增加使粉尘颗粒渗入到滤料内部甚至透过滤料，致使除尘器出口含尘浓度增加。3 袋式除尘器的阻力及清灰效果分析若悬河 在正常的运行情况下，袋式除尘器具有极高的除尘效率。因此，对于袋式除尘器，重要的是在运行中保持滤袋的完整。否则，只要有一个滤袋上出现小孔,会导致除尘效率急剧下降。分析袋式除尘器的阻力可知其除尘效率的高低，下面着重分析袋式除尘器的阻力及计算。 袋式除尘器的阻力(P)一般由除尘器的结构阻力(Pc)，清洁滤料阻力(Pf)及滤料上积附的粉尘层的阻力(Pd)三部分组成，即： (P)=(Pc)+(Pf)+(Pd) (1)3.1 除尘器的结构阻力(Pc)气体通过除尘器的进出口以及会斗内的挡板等部位所消耗的能量。在正常过滤速度下，该阻力一般为200500Pa。3.2 清洁滤料的阻力是指未过滤粉尘前后阻力。由于气流速度低，气体的流动属于粘性流，其阻力与流速成正比： f(Pf)=fv(Pa) (2) 式中：f一阻力系数(m-1)， 动力粘度， v平均过滤速度(m、s)3.3 滤料过滤粉尘后，其上沿积有粉尘，从而产生附加的阻力，其大小与粉尘的性质有关，粉尘层阻力的计算公式为： Pd/L=kv(Ap/Vp)2(1-)2/3(Pa/m) (3) 式中：L滤料上沿积的粉尘层厚度(m)； kKozeny-Carman系数； v一过滤平均速度(m/s)； Ag/Vp一尘粒表面积与体积之比(m-1)。 粉尘层的厚度(L)可以用单位滤料面积上的粉尘量(m)、粉尘密度(p)及孔隙率()来决定： L=m/p(1-) (4) 而m可用时间表示： m=SIvtE (5) =V/(V+Vs) (6) 式中：V粉尘中孔隙的总体积(m3)； Vs粉尘的总体积(m3)； SI进入除尘器的粉尘浓度(kg/m3)； t在上述浓度下过滤的时间(s)； E过滤效率(E1)。 将公式(4)、(5)代入式(3)粉尘层的阻力为： Pd=k/p(Ap/Vp)2(1-)2/3SIv2t(Pa) (7) 式中：Pd以时间为函数的阻力，在近似稳定状况条件下，在时间间隔t内，粉尘流量SIv是恒定的，则在单位面积上积存的粉尘量m=SIvt=常数。 令a=k/p(Ap/Vp)2(1-)2/3则： Pd=amuv=duv (8) 其中：d为粉尘层的阻力系数，于是通过积有粉尘的滤料的总阻力为： P=Pc十Pf+Pd=Pc+(f+d)uv=Pc+(f+am)uv (9) 公式9中，a值不是常数，它取决于粉尘负荷m，粒径d,粉尘层的孔隙以及滤料的特性。a值的变化范围为1091012m/kg，对粗粉尘m取0.31.0kg/m2,过滤风速取v=0.51.10m/min。 在一般情况下：Pf=50200Pa，Pd=5002500Pa，除尘器结构阻力Pc=200500Pa 故P=(200500)Pa+(50200)Pa+(5002500) Pa=(7503200)Pa 我厂除尘器总阻力P最大值为2600 Pa，范围为9002500Pa，在小于2500Pa的情况下除尘效果较好，反之布袋出现堵塞现象，影响除尘清灰。 根据公式(2)和公式(7)可定性地画出下图，见图1。图1 阻力与时间的关系 图1a是仅有纯滤料的阻力与时间的线性函数；图1b是随着时间的增长。滤袋上粉尘层后阻力与时间的函数关系。4 除尘反吸系统改造及效果分析4.1 取消反吸风机的根据 由于滤袋反吸时烟气从邻室吸入透过被清灰的滤袋,通过灰仓吸入风机后，再送入其它滤袋室进行过滤,理论上在风机入口负压大于滤袋阻力(1500Pa)时，系统可不设反吸风机，利用系统主风机进行循环反吸，当系统主风机前负压小于滤袋阻力时，则不能取消反吸风机。基于上述原理,通过反复测量计算，主风机入口负压值为3000Pa左右。而且由于取消反吸风机后过滤室阻力会在一定程度上降低(通过过滤室风量减少)，所以取消反吸风机不会对车间除尘效果造成影响。4.2 改造过程 停用了反吸风机及其管道阀门，为利用主风机进行清灰，新增1200mm连接主风机入口和过滤室的清灰管道及其阀门，见图2。同时为了降低过滤室阻力以保证车间的除尘效果，通过控制系统调整了清灰频率。由原来的每30min一次变为每15min一次。图2 改造后1#除尘系统总图(虚线为取消部分，粗实线为新增部分)4.3 取消反吸风机后的清灰效果分析 通过对1#除尘反吸系统改造后的统计数据表明,实际运行状况较好。见表1。表1 炼钢1#除尘系统工艺参数对比列表压力(Pa)热试期间(1992.12)改造前(2005.8)改造后(2006.8)非清灰状态清灰状态非清灰状态清灰状态非清灰状态清灰状态P1-4445-1766-3028-610-1484-1165P2853128317571995733875P3-1755-1705-1712-1695 从表1数据统计中可以看出，热负荷试车期间，除尘清灰效果很好(和废钢的性质有关，期间大多数使用优质废钢，非金属物质少)。生产期间由于废钢的性质发生了变化，除尘效果略差，而改进反吸系统后(清灰频率做了改变，由原来的30min改为15min),过滤室阻力B比改造前下降，清灰效果及除尘效果有所改进。 实践经验告诉我们：维持布袋除尘器阻力为10001500Pa以及反吸负压高于800Pa都将对除尘效果起到良好的作用，这一点会在以后的生产过程中得到证实。 但是最近一段时间以来，车间内烟尘滞留现象时有发生，分析原因如下： (1)烟气潮湿，水分含量高(冬季情况更加明显)，导致布袋堵塞，影响布袋透气性及烟尘的过滤，造成烟气滞留现象。 (2)废钢原材料含有大量非金属易蒸发物质，造成烟气量比较大。 (3)操作方面，除尘效果时好时坏，证明操作方面存在一些问题，应当选用恰当的操作方法。 (4)工程遗留问题。清灰阀挡板密封安装固定不符合要求，造成风压少量泄漏，同时给维护带来不必要的困难。另外应排除影响除尘效果的其它因素(如电炉的密封要保持良好，清除管道内的积灰,完善过滤室的保温性能等)。如有可能，应加大风机的排风量。这一点可借鉴其它厂家的风机额定排风量设计。 对于以上问题，将进行分析研究，做进一步改进。5 结论 无论对除尘系统采取任何改进措施都是为了提高