脉冲袋式除尘器

     脉冲袋式除尘器的概述 ： 脉冲袋式除尘器是一种周期地向滤袋内喷吹压缩空气来达到清除滤袋积灰的袋式除尘器。脉冲清灰袋收尘器是以压缩空气作为清灰能源，气源压力根据不同的需要，分高压、中压、低压和超低压四种，对高、中、低压的分界目前并没有统一明确的规定，通常将压力≥0.5MPa称为高压，0.3～0.5MPa之间称为中压，0.1～0.3MPa之间称为低压，≤0.1MPa称为超低压。不论采用多大压力，其清灰所需的能量是一定的，所谓高压低流量和低压高流量就是这个道理。

脉冲袋式除尘器的优点： 净化效率达99%以上，属于高效除尘器。脉冲袋式除尘器过滤负荷较高，滤料磨损较轻，使用寿命较长，运行稳定可靠，已得到普遍采用。

脉冲袋式除尘器的缺点 ：清灰需要有压缩空气源泉作清灰动力，消耗一定的能量。

例：脉冲袋式除尘器在水泥厂除尘的应用，水泥厂的生产规模从日产数百t到日产万t，尽管生产规模差别很大，但生产线上的扬尘点却基本相似，只是处理风量不同，因此除尘器的规格有较大的差异。虽然除尘器的规格大小不同，但除尘器的数量多在40台以上，其中绝大多数是袋式除尘器。现在由于新型滤料的不断涌现，袋除尘技术迅速发展，特别是，使得以往窑尾和冷却机收尘习惯多采用电除尘器的也有逐步改用袋除尘器的趋势。所以现在新建的大型干法水泥厂，生产线上的扬尘点全部采用袋除尘器的并不罕见，而且所采用袋除尘器的类型几乎全是脉冲清灰式。

       脉冲袋式除尘器的类型：

一、高压脉冲袋除尘器。

常用的有管喷吹脉冲式（也称行喷吹式）和气箱脉冲喷吹式两种。

（1）管式喷吹脉冲除尘器。脉冲除尘器清灰时，压缩空气由滤袋口上部的喷吹管的孔眼直接喷射到滤袋内。管喷吹脉冲式的滤袋上方设有喷吹管，每个喷吹管上有若干个喷吹孔，每个喷吹孔对准一个滤袋口。清灰时从脉冲阀出来的脉冲气体通过喷吹孔的喷射作用射入滤袋，并引入周围的气体，使滤袋产生振动，加上逆气流的作用使滤袋上的粉尘脱落下来，从而完成清灰过程。管喷吹脉冲式的每个脉冲阀带一根喷吹管，每根喷吹管负责一排滤袋的清灰，所以称为行脉冲。也有喷吹管是旋转的，滤袋全部呈同心圆布置，在喷吹管的旋转过程中分别对径方布置的滤袋进行喷吹清灰，这种清灰方式称为回转脉冲喷吹。其特点是容易实现所有滤袋的均匀喷吹，滤袋清灰效果好。

 

1—控制器 2—电磁阀 3—脉冲阀 4—喷吹管 5—文氏管 6—贮气罐 7—滤袋

图1  管喷吹脉冲系统图

  （2）气箱式喷吹脉冲除尘器。这种除尘器在滤袋上方不设喷吹管，而是将一定数量的滤袋组合为一个箱体，每个箱体上有一个或两个较大口径的脉冲阀喷吹，清灰时从脉冲阀喷出来的气体直接冲入箱体并进入滤袋，使滤袋产生振动，加上逆气流的作用使滤袋上的粉尘脱落下来，从而完成清灰过程。气箱式喷吹脉冲除尘器优点是喷吹装置简单，换袋维修方便。但单室滤袋数量受限制。如果滤袋数量过多，会影响滤袋的清灰效果。

二、低压脉冲袋除尘器

低压脉冲袋除尘器的工作原理与高压脉冲式基本相同，只是压缩空气的压力比高压式的低，一般≤0.35MPa；滤袋比高压式的长，一般长度≥5m。由于低压脉冲式综合了反吹风式和气箱脉冲式的优点，近几年来发展迅速。特别是在空压机站的气压不能保证≥0.5MPa，和处理风量大而场地又狭窄的场合，更显示其优越性。

低压脉冲式袋除尘器由箱体、灰斗、卸灰阀、滤袋、喷吹管低压脉冲和切换阀等组成，低压脉冲式的喷吹压力虽然≤0.35MPa，但比反吹式的压力大得多，所以仍属于强力清灰范畴。当脉冲喷吹时，和高压脉冲喷吹有异曲同工之处，即瞬间高压气流由于文氏管的诱导作用，吸引周围的空气量，比脉冲阀喷吹的气体量大若干倍而冲入滤袋。所产生的压力，从袋口迅速向袋底部传递，使滤袋和沉集在滤袋上的粉尘层受到拉伸、压缩和剪切的联合作用，迅速破裂松散而落入灰斗。

               低压脉冲式袋收尘器

  脉冲袋式除尘器的选型：

    （1）过滤风速v的确定

    过滤风速是袋收尘器设计和选型最主要的技术参数。过滤风速的确定与粉尘性质、滤料种类、清灰方式和收尘效率等因素有关，无定型的计算公式，主要是根据经验。过滤风速有毛过滤风速vm和净过滤风速vj之分。vm指处理气体量与滤布总面积之比，vj是指处理气体量与滤布总面积扣除清灰室中滤布面积之比，其单位为m/min（m3/m2·min）。

脉冲清灰属于强力清灰方式，在工况条件相同的情况下，其过滤风速可高于其他清灰方式的袋收除尘器。水泥厂多数尘源点的含尘浓度都比其他行业的要大，如果照搬其他行业过滤风速，必然达不到预期的收尘效果。

例： 水泥生产线各扬尘点的过滤风速，选用：

袋除尘器各尘源点的过滤凤速

    表中可以看出，同样的技术产品，国内的过滤风速都比国外公司选得小，通过长期的实践证明这种选择是适合我国国情的。过滤风速与清灰方式有关，脉冲式一般比反吹式高。过滤风速与滤料材质也有关，非织造滤料比织造滤料高，覆膜滤料比其它滤料高。过滤风速与粉尘浓度关系更为密切，浓度越大则过滤速度应越低等。有的客户在采购除尘器时，所有扬尘点都要求相同的过滤风速，这显然是不合理的。因为水泥厂各个扬尘点气体的含尘浓度差别很大，如胶带输送机的转运点、库顶和库下收尘点的含尘浓度比窑尾和水泥磨要小的多，如果选用相同的过滤风速，势必造成选用的收尘器规格偏大，很不经济。所以在选用过滤风速时，应遵循以上基本原则。

（2）过滤面积的确定

    过滤速度选择好后，可按下式计算过滤面积：Ad= Q/ v，（㎡）  

式中：Ad—过滤面积，m2

           Q—处理气体量，m3/min

           Vm—过滤凤速，m/min

    一般来说，计算过滤面积均采用净过滤速度，由于脉冲式的清灰时间很短，也可以用毛过滤风速计算。当采用净过滤风速时，上式计算的结果是净过滤面积，实际需要的总过滤面积还要加上清灰室的过滤面积。当采用毛过滤风速时，上式的计算结果就是总过滤面积。

一、滤袋规格的确定

袋式除尘器的总体设计取决于滤袋的规格的大小，所以首先要确定滤袋的规格，滤袋的规格包括直径和长度，即φ×L（㎜）。

（1）滤袋直径Φ

确定滤袋直径的原则，一是要使收尘器内的过滤面积为最大；二是根据滤布的幅宽，现在脉冲清灰采用较多的是φ=120～160mm滤袋。

例如水泥行业的气箱脉冲袋收尘器系列产品，滤袋直径Φ=130mm，低压长袋脉冲袋收尘器多采用Φ=160mm。

（2）滤袋长度L 

确定滤袋长度首先取决于脉冲阀的喷吹压力。

喷吹压力和滤袋长度的关系

其次，确定滤袋长度还要考虑脉冲阀能喷吹清灰的过滤面积。

例如意大利图尔波（TUEBO）公司不同规格脉冲阀能喷吹的过滤面积。

例如3″淹没式脉冲阀建议喷吹的过滤面积为42～45m2。如采用φ160mm和L＝5m，6m，7m三种长度不同的滤袋，过滤面积分别为2.5m2、3.0 m2和3.5 m2，则每根喷吹管能喷吹的滤袋数是不同的，分别为17～18条，14～15条和12～13条。

现在多数低压长袋脉冲袋收尘器采用的3″淹没式脉冲阀喷吹16条滤袋，虽然清灰效果并未减弱，因为样本中给出的数据有一定的富裕量，但也不能任意增多喷吹的滤袋数。

 不同规格脉冲阀能喷吹的过滤面积

 此外，确定滤袋长度还要考虑袋式除尘器安装的地点，如在户内向上抽取换袋时，滤袋的长度不宜过长，因为滤袋过长会增加土建投资。在户外不受空间的限制，可以采用较长的滤袋，可节省占地面积，现在采用低压长袋袋收尘器有增多的趋势，这也是其中原因之一。

二、除尘器规格的确定：

滤袋规格选定后，按下列的顺序就可确定除尘器的规格。

（1）确定总过滤面积A

根据已知的处理风量Q（m3/h），和选定的毛过滤风速vm（m/min），按式(1)计算总过滤面积A(m2)。

（2）确定滤袋总数n

总过滤面积A确定后，再确定滤袋总数，即n=A/f（条）                             

式中  f—每条滤袋的过滤面积，m2。

（3）确定每个室的滤袋数n1 ，n1=n2n3（条）              

式中  n2—每室的喷吹管数，根；

 n3—每根喷吹管喷吹的滤袋数，（条）。

（4）确定过滤室数N，N=n/n1（室）                     

过滤室数确定后，即可确定袋式除尘器的规格。根据过滤室数的多少，除尘器可设计成单列或双列。少于10个室的多设计成单列，多于10个室的多设计成双列。如果过滤室太多，采用双列布置起来也显得过长，此时可增加滤袋的长度，减少除尘器长度方向的尺寸；也可将两台除尘器并联使用。除尘器的规格一般用每个室的滤袋数n1或每个室的过滤面积A1和过滤室数N表示，即n1(A1)/N。

三、花板尺寸的确定

花板尺寸大小，是决定脉冲袋收尘器结构尺寸的关键。花板上的圆孔用于固定滤袋，孔的中心距过小，会使收尘器内的截面风速（即常说的罐口风速—-can velocity）过高，阻力增大，清灰时粉尘沉降困难；还有可能使滤袋之间相互发生摩擦，缩短滤袋的使用寿命。相反中心距过大，会增大收尘器的体积，多费钢材。所以要合理地确定滤袋中心距尺寸。-

确定花板尺寸取决于脉冲阀的喷吹能力。一个脉冲阀配一根喷吹管，一根喷吹管能喷吹多少条滤袋n3和滤袋之间的纵向中心距L1，取决于脉冲阀的规格，滤袋横向中心距L2取决于滤袋的规格。以3″淹没式脉冲阀喷吹φ160×6000mm的滤袋为例，n3＝16条, L1＝250mm； L2＝230mm。滤袋之间的净距离取70mm。

                                  花板尺寸图

花板除承受滤袋和袋笼的重量外，还要承受收尘器内的气体压力，所以要有足够的刚度。如果稍有变型，就可能影响滤袋和花板孔间的密封效果。花板的钢板厚度一般为4～6mm，主要取决于过滤室内悬挂滤袋的数量。为增加花板的刚度，花板上应增设加强筋。花板外观应平整、光洁，不应有翘曲或凹凸不平等缺陷，其平面度偏差不大于花板长度的2/1000。花板孔的加工应采用冲孔或采用等离子切割，不允许采用气割。用弹性胀圈固定滤袋花板孔径d的公差为d0+0.3 。

四、提升阀的设计

                    提升阀

（1）提升阀直径D的确定

Q1=πD2v1/4（m3/h）

           D=[Q1/(0.785×3600v1)]0.5（m）          

式中  Q1—每个室的处理风量（m3/h）；

              v1—通过阀门的风速, 一般取13～15 m/s。

（2）气缸行程S的确定

阀门直径确定后，设通过圆柱体表面积πDS（图5中的假想线）和通过阀开口截面积的风量应相等（设二者的截面风速相等），即

    （m3/s）

所以，气缸行程S= D /4（m）        

（d）气缸直径d1的确定

气缸的作用力P（N），应克服升降阀阀板的重量W和气体负压p所产生的压力pF（F为升降阀阀板的面积），即P＞W＋pF（N）。

气缸的作用力    P=π(d21－d22)p1/4（N）                     

则                     π(d21－d22)p1/4＞W＋pF     

将d2=d1/2代入式（7），简化后得

                        d1＝1.3[(W＋pF)/p1]0.5（m）       

.        式中  d1—气缸直径（m）；

               d2—活塞杆直径，取d2=d1/2（m）；

               p—气体负压（Pa）；

              p1—压缩空气的压力（Pa）,一般p1=(3.0～5.0)×105 Pa（N/m2）。

根据计算出的d1和S，从气缸产品样本就可选择标准气缸。

五、脉冲喷吹清灰系统设计

（1）气箱脉冲喷吹清灰系统设计

1）电磁脉冲阀 

电磁脉冲阀是将脉冲阀和电磁阀组成一整体，是脉冲清灰系统的主要部件，脉冲阀的性能优劣和使用寿命, 是用好脉冲袋收尘器的关键。脉冲阀有直角式（喷吹压力＞0.5MPa，所以也称高压脉冲阀）、淹没式（喷吹压力＜0.35MPa，所以也称低压脉冲阀）和直通式（进出口之间的夹角为180°）三种类型。直角式电磁脉冲阀还有单膜片和双膜片之分。这些脉冲阀的结构和工作原理，在公司产品说明书上都有详细标注（索取电话：400-669-1985）

注意事项：以往采用脉冲袋收尘器失败的事例很多，其原因除过滤风速选取不当和滤袋材质低劣和压缩空气质量不合乎要求外，脉冲阀的性能差、膜片的寿命短是重要原因之一。目前一些厂家的脉冲阀，膜片的使用寿命厂家标明在100万次以上，但实际上有的用不到一个月就报废了。现在我司生产的脉冲阀质量已达到国内领先水平，但与国外产品还有差距，所以为保证袋式除尘器的长期高效运行，请您购买质量可靠的“九正通明”品牌脉冲阀产品。

2）高压直角脉冲阀喷吹气量

双膜片脉冲阀的一次喷吹量

注：在脉冲宽度150ms和压力为0.5MPa的条件下。

3）压缩空气消耗量Q

           Q=1.5nq/T（m3/min）                        

式中： n—每分钟脉冲阀喷吹的数量（个）；

q—每个脉冲阀的一次喷吹量（m3/次），

T—清灰周期（min）。

清灰周期与许多因素有关，特别是除尘器进口含尘浓度的影响最大。

例：水泥厂不同尘源点建议的清灰周期

水泥厂不同尘源点袋收尘器的清灰周期

4）压缩空气干燥

压缩空气中的油和水、分离不净，带有水分的空气喷入滤袋内，无疑会引起滤袋堵塞，致使除尘器的阻力增大，处理风量降低，最终导致除尘器无法运行。此外空气中的水分大，也会加速脉冲阀内的弹簧锈蚀，脉冲阀在短时期内失灵。为了保证压缩空气能满足脉冲阀性能的要求，对于压缩空气干燥器的选择，公司要求：当厂内除尘器处的温度低于10℃时，应采用冷冻剂干燥器。装在户外的收尘器达到冻结温度而没有保温设施时，可采用再生干燥剂的干燥器。在室内正常工作条件下，一般不需要干燥器。

5）气箱脉冲喷吹系统的储气罐

储气罐耐压≮0.9MPa，其规格和数量应根据收尘器的不同规格确定。

气箱脉冲喷吹袋收尘器配备的储气罐

（2）管脉冲喷吹清灰系统的设计

高压和低压管脉冲喷吹系统基本相同，只是所采用脉冲阀的型式不同。低压管脉冲喷吹系统的组成

           低压脉冲喷吹系统

1）喷吹管

喷吹管直径与脉冲阀出气管的管径相当。喷吹管的长度取决于脉冲阀能喷吹的滤袋数、滤袋的直径和滤袋的中心距。喷吹管的壁厚取决于管的压力、长度和材质，应使管不会因自重而弯曲。3″淹没式脉冲阀喷吹管的壁厚≮4mm。喷吹管上所有喷嘴孔径是不相同的，离储气罐远的喷吹孔径，比离储气罐近的喷吹孔径要小0.5～1.0mm。喷嘴孔径与脉冲阀的对应关系。

                 喷嘴孔径与脉冲阀的对应关系

喷嘴孔径截面积之和a与喷吹管截面积b之比c约等于50％～60％，即c＝a/b＝50％～60％。如3″淹没式脉冲阀喷吹管上有16个喷嘴，喷嘴孔径平均15mm，截面积176mm2，a＝16×176＝2816mm2，脉冲阀直径81mm，截面积b＝5150㎜2，则c＝a/b＝2816/5150＝54％，在50％～60％的范围内。

喷吹孔距的公差为±0.5mm，喷吹孔应垂直向下，不能倾斜，其轴心线的垂直度≤0.4㎜，否则喷吹气流会冲刷滤袋。

     喷吹管上每个喷孔下接有一个导流管，为的是使喷射出的气流能集中垂直向下。导流管喷出口与滤袋口的距离h1，对喷吹清灰效果至关重要。因为h1值太小，吸进的气流会太少，影响清灰效果；h1值太大，喷射气流可能不能进入滤袋。所以h1值可根据射流原理和试验确定。

射流从导流管喷出后，射流不断将周围空气吸入射流之中，射流的断面不断扩大，此时的射流流量也逐渐增加，而射流速度逐渐降低直到消失。射流速度开始从射流周边降低，逐步发展到射流中心。当射流出口为圆形时，射流可向上下左右扩散，这种射流称为圆形射流。


 

将射流进入滤袋某一点的轴向速度为零处视为射流的边界，设：距袋口100~150 mm处、射流边界距导流管喷口的距离为h2。将射流边界向喷射口方向延伸，会聚于点P，称为射流极点。根据射流原理得出喷出口到射流极点的相对距离h为：

h＝0.145d/k (mm)                

式中  d—喷射孔直径（mm）；

       k—射流混合强度的紊流系数，对圆柱形喷孔k＝0.076。

射流扩散角α的正切为

tgα＝3.4k，α≈14.5°

则                                  

例：设3″淹没式脉冲阀喷吹管导向管的喷孔d＝16mm，滤袋直径φ＝160mm，求导流管喷口与滤袋口的距离h1。

[解] 1、求导流管的长度h，即

         h＝0.145d/k＝0.145×16/0.076＝30.5mm。

2、先求h2,即

          mm

则          h1＝h2－h－150＝309－30.5－150＝153.5 mm

（2）脉冲阀 

低压长袋脉冲喷吹袋收尘器，一般多选用3″淹没式脉冲阀，阀一次的喷吹空气量，可参见我司脉冲阀样本。压缩空气消耗量Q可按式(9)计算。

六、基础载荷的计算

（1）基础的总载荷w

基础的总载荷w包括设备总重w1、保温层总重w2、滤袋积灰总重w3（积灰厚度按3㎜计算）、灰斗积灰总重w4（按满斗或按灰斗高度2/3计算）和顶部活载总重w5（按2000kN/㎡计算），即

   W=w1＋w2＋w3＋w4＋w5，（kN）

（2）各个立柱承受的载荷

为简化计算起见，各个立柱承受的载荷按均布载荷计算，基础载荷的平面图见图8。设单列收尘器的立柱数为n（图中n=8），设两边立柱A1、A2、D1、D2的载荷为P1，中间立柱的载荷B1、B2、C1、C2为2P1，则

p1=w/[(n－4)×2＋4]，（kN）              （13）

式中  w—基础的总载荷，kN；

       n—单列收尘器的立柱数，个；

        p1—两边立柱的垂直负荷，kN。

双列收尘器的立柱数为2n，只是将基础的总载荷w除以2，其计算方法与单列收尘器相同。

                        单列收尘器的基础载荷分布图

七、脉冲袋除尘器的考核指标

            整机考核指标

 壳体和进口阀门风速考核指标

灰斗和滤袋的考核指标

                   净过滤风速（m/min）考核指标

（5）滤袋使用寿命的定义

（a）在期望的清灰周期内，压力损失超过保证极限值；