脈沖噴吹袋式除塵器清灰失效分析

詹亮亮

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建龍巖 364000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對環(huán)境質(zhì)量要求越來越高，國家對于粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，降低粉塵排放濃度成為亟待解決的難題。袋式除塵器結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、簡單的工藝流程、低排放、無廢水污染等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種煙氣凈化工藝中。袋式除塵器對煙氣粉塵的捕集，是通過“過濾—清灰—過濾”的模式進(jìn)行的，當(dāng)含塵煙氣進(jìn)入除塵器后，濾袋表面沉積粉塵，隨粉層厚度的增加阻力逐漸加大，透氣性逐漸減小。只有通過周期性清灰使濾袋表面粉層剝落沉降，才能保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此清灰性能好壞決定了清灰效率、濾袋使用壽命、系統(tǒng)的運(yùn)行阻力等。良好的清灰效果是基于對清灰系統(tǒng)進(jìn)行合理和科學(xué)的設(shè)計(jì)和安裝，當(dāng)清灰系統(tǒng)失效除塵器則無法正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此分析清灰系統(tǒng)失效的具體原因具有重要意義。

1 脈沖噴吹清灰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及清灰原理

1.1 脈沖噴吹清灰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的核心部件之一，也是其技術(shù)的核心所在。噴吹清灰系統(tǒng)主要由氣箱、脈沖閥、噴吹管和脈沖控制儀組成。脈沖閥是噴吹氣流壓力波形成的發(fā)生裝置，與脈沖控制儀組成清灰噴吹系統(tǒng)，對濾袋進(jìn)行循序清灰。脈沖閥的性能決定了清灰效果。氣箱是脈沖閥的承載體和氣源箱。隨著脈沖閥逐個噴吹，不斷釋放壓縮氣體，同時不斷補(bǔ)充壓縮氣體。氣箱必須承受一定的壓力和具有足夠的容量。氣箱儲氣量應(yīng)該大于單個脈沖閥的噴吹量，滿足單個脈沖閥噴吹后，氣箱內(nèi)剩余氣體壓力仍能保證該箱體其余脈沖閥可靠啟閉，確保每次噴吹后箱內(nèi)壓力降不大于噴吹前壓力的35%，并在下一個脈沖閥噴吹前迅速補(bǔ)氣恢復(fù)到原壓力。脈沖閥噴出的氣流通過噴吹管上的噴嘴高速射出到達(dá)濾袋，在濾袋內(nèi)形成壓力氣團(tuán)并傳送至濾袋底部。脈沖控制儀是控制脈沖閥的啟閉，使其按編寫的程序進(jìn)行自動清灰。

1.2 脈沖噴吹清灰原理

在噴吹時，高速氣流進(jìn)入濾袋內(nèi)后壓力急劇上升，濾袋迅速向外膨脹，當(dāng)膨脹到極限時，濾袋因張力作用受到強(qiáng)烈沖擊振動，并獲得最大反向加速度開始向內(nèi)收縮；而附著在濾袋表面的粉塵層不受張力作用，在慣性力的作用下從濾袋上脫落。其清灰原理可歸結(jié)為3點(diǎn)。

（1）反吹氣流的作用。清灰時噴吹管噴出的壓縮空氣通過結(jié)構(gòu)的引流作用引射大量的空氣進(jìn)入濾袋，造成濾袋內(nèi)外壓差急劇變化，使得原本吸附在濾袋外表面的粉塵層從濾袋表面脫落。這種作用隨著清灰時粘附粉塵量得增加而增加，對于薄的粉塵層，粉塵之間存在大量的縫隙，造成反吹氣流穿過縫隙，此時需要更大的噴吹量才有好的清灰效果；而附著的粉塵層越厚，其表面基本無縫隙，在相同的氣流量，清灰效果越好。

（2）慣性作用。濾袋在噴吹氣流的作用下迅速向外膨脹，當(dāng)膨脹到極限時，濾袋因張力作用受到強(qiáng)烈沖擊振動，并獲得最大反向加速度開始向內(nèi)收縮，而附著在濾袋表面的粉塵層不受張力作用，在慣性力的作用下其運(yùn)動軌跡朝反方向，從而從濾袋上脫落。粉塵的慣性力是由粉塵的加速度和粉塵的質(zhì)量決定的，因此由慣性作用而產(chǎn)生的清灰效果也和粘附的粉塵面密度有關(guān)。相對厚的粉塵層，則較小的加速度就具有較好的清灰效果。

（3）彈性作用。濾料的彈性對清灰效果也有重要的影響。由于濾料的彈性，當(dāng)膨脹到極限時將獲得額外的張力和擠壓力，使粉塵與濾料的界面之間形成裂縫，同時粉塵層與濾袋的相對加速度增大，更有助于粉塵層從濾袋上剝離下來，取得更好的清灰效果。

1.3 脈沖噴吹清灰系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)

清灰效果能否達(dá)到設(shè)計(jì)值與清灰系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置密切相關(guān)，任何一個參數(shù)的設(shè)置都會對清灰效果產(chǎn)生巨大影響，進(jìn)而影響到除塵器的阻力及除塵效率。清灰系統(tǒng)的主要參數(shù)有4個。

（1）脈沖壓力是指脈沖閥開啟前與之連通的氣箱所設(shè)定的氣體壓力，其大小直接影響著清灰的效果。壓力越大，噴射到濾袋內(nèi)的氣流量越大，則氣流反吹速度就越大所形成的壓力波越強(qiáng)，清灰效果顯著，阻力隨之下降。

（2）脈沖寬度是導(dǎo)通脈沖閥電磁線圈的脈沖電信號的持續(xù)時間。通常脈沖閥導(dǎo)通時間越大，其噴吹量越大，清灰效果越好，但到一定值后，其效果不明顯。

（3）脈沖間隔是指脈沖閥噴吹間隔時間。噴吹間隔時間長短影響運(yùn)行阻力、耗氣量及其相關(guān)部件的壽命。通常粉塵入口濃度和過濾風(fēng)速大小，決定了噴吹間隔時間的設(shè)定。

（4）壓縮空氣的消耗量主要取決于噴吹壓力、噴吹周期、脈沖寬度以及脈沖閥結(jié)構(gòu)和除塵器的濾袋數(shù)等因素。

2 清灰系統(tǒng)的失效

清灰系統(tǒng)的失效是指由于某些故障或參數(shù)設(shè)置不合理引起的清灰系統(tǒng)失去規(guī)定功能的狀態(tài)，失效強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)本身的功能狀態(tài)。清灰系統(tǒng)失效的原因是多方面的，可能是設(shè)計(jì)中引起的也可能是安裝運(yùn)行過程中造成的，可能是結(jié)構(gòu)缺陷也可能是由于參數(shù)設(shè)置不合理引起的。

2.1 結(jié)構(gòu)缺陷引起的失效

結(jié)構(gòu)缺陷引起的失效主要是由于設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的清灰系統(tǒng)的失效。

（1）設(shè)計(jì)供氣管路直徑過小，造成在脈沖間隔時間內(nèi)補(bǔ)氣不足，使得后續(xù)噴吹時未達(dá)到額定噴吹壓力，這樣會造成清灰效果不佳，設(shè)備阻力過高。

（2）脈沖閥的選擇不合理。脈沖閥根據(jù)結(jié)構(gòu)及口徑的不同有很多種類及規(guī)格，設(shè)計(jì)時應(yīng)按照實(shí)際需要來正確選擇脈沖閥的結(jié)構(gòu)及口徑大小，避免脈沖閥結(jié)構(gòu)與大小選擇不合理，使得清灰不能達(dá)到預(yù)期效果，影響除塵器的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）噴吹管噴嘴直徑設(shè)計(jì)不合理。噴嘴直徑設(shè)置過大，會造成靠近噴吹管末端的濾袋噴吹氣流大，靠近脈沖閥側(cè)的濾袋所受到的噴吹氣流小，造成噴吹管兩端濾袋清灰效果不均；噴嘴直徑設(shè)置過小則無法達(dá)到正常清灰所需的噴吹氣流，無法達(dá)到預(yù)期噴吹效果。

（4）噴吹管與濾袋口高度的設(shè)置不合理。噴吹高度直接關(guān)系到噴吹時的清灰力度，如果噴吹高度設(shè)計(jì)不合理，會影響到噴吹氣流對濾袋的作用，并且影響到引射氣流的流量，影響清灰效果或造成濾袋破損。

2.2 參數(shù)設(shè)置不合理引起的失效

（1）清灰壓力設(shè)置不合理。清灰壓力低，會導(dǎo)致粉塵不能有效的從濾袋表面剝離，造成整個除塵系統(tǒng)阻力過高；清灰壓力高，一方面會造成濾袋受太大的噴吹壓力而影響使用壽命，另一方面會造成過度清灰，使濾袋外側(cè)的一次粉塵層從濾袋表面剝離，使得粉塵輕易的穿過濾料，影響除塵效率。

（2）脈沖寬度設(shè)置不合理。通常脈沖閥導(dǎo)通時間越長，其噴吹量越大，清灰效果越好，但到一定值后，其效果不明顯。相反的，脈沖導(dǎo)通時間的增大必然會導(dǎo)致壓縮空氣的過量消耗，若氣路不能及時補(bǔ)氣就會影響到其他脈沖閥的清灰效果。

（3）脈沖間隔。當(dāng)入口粉塵濃度高、過濾風(fēng)速大時，為了保證給定的除塵器阻力，可縮短脈沖間隔；脈沖間隔越小，除塵器壓力損失越小，但由于噴吹次數(shù)增加，壓縮空氣消耗量也增大，另外由于噴吹過于頻繁會導(dǎo)致濾袋的壽命縮短。考慮減少耗氣量和相關(guān)部件磨損而延長噴吹間隔時間，但同時會引起除塵器壓力損失的增加。

2.3 安裝缺陷引起的失效

（1）氣路安裝氣密性不夠，氣包或脈沖閥漏氣等，會造成清灰系統(tǒng)氣路噴吹壓力不足，影響清灰效果。

（2）噴吹管安裝時由于現(xiàn)場條件限制，所以其安裝精確度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，噴嘴無法做到完全對準(zhǔn)濾袋中心，導(dǎo)致噴吹及引射氣流直接吹到濾袋內(nèi)壁，造成濾袋破損。

3 結(jié)束語

清灰系統(tǒng)是脈沖袋式除塵器的核心部件，工程實(shí)踐應(yīng)用中往往因設(shè)計(jì)、安裝的不合理以及運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)，造成清灰失效使除塵器運(yùn)行無法達(dá)到預(yù)期效果。因此有必要通過對清灰系統(tǒng)失效的原因進(jìn)行探討和分析，保證除塵器高效穩(wěn)定運(yùn)行。