布袋除尘器清灰系统的设计.docx

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布袋除尘器清灰系统的设计

布袋除尘器清灰系统的设计-a

由于高效脉冲是现代化高新技术的发展趋势，本文将着重介绍其清灰系统原理，包括部分滤筒，扁袋和气箱清灰的设计建议。

一个高效脉冲清灰系统的主要组成部分包括：

一、压缩气过滤系统：

在气包的进气口必须安装标准油污过滤三联件，二级过滤网孔径是5微米以下。

三联件上最好带有压力表，否则必须在气包上独立安装压力表。

油污过滤三联件

二、气包：

1.设计圆形或方形截面积气包时必须考虑安全和质量要求，用户可参照JB/T10191《袋式除尘器安全要求脉冲喷吹类袋式除尘器分气箱》。

2.气包必须有足够容量，满足喷吹气量。

要求：

建议在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存压力的30％。

直角阀安装方法如图5。

3.气包的进气管口径尽量选大，满足补气速度。

对大容量气包可设计多个进气输入管路。

4.对于大容量气包，可用3”管道把多个气包连接成为一个贮气回路。

5.气包之间连接方法举例

6.阀门安装在气包的上部或侧面，避免气包内的油污、水分经过脉冲阀喷吹进滤袋。

7.电磁脉冲阀正确安装

将在气包上方法再举例说明。

8.每个气包底部必须带有自动（即两位两通电磁阀）或手动油水排污阀，周期性地把容器内的渣滓杂质向外排出（见下面图片）。

9.把稳压气管安装在除尘器顶部连接气包举例

如果气包按压力容器标准设计，并有足够大容积，其本体就是一个压缩气稳压气罐，不需另外安装。

当气包前另外带有稳压罐时，需要尽量把稳压罐位置靠近气包安装，防止压缩气在输送过程中经过细长管道而损耗压力。

10.气包在加工生产后，必须用压缩气连续喷吹清洗内部焊渣，然后才安装阀门。

在车间测试脉冲阀，特别是3”淹没阀时，必须保证气包压缩气的压力和补气流量。

否则脉冲阀将不能打开，或者漏气。

11.如果在现场安装后，发现阀门的上出气口漏气。

那就是因为气包内含有杂质，导致小膜片上堆积铁锈不能闭阀。

需要拆卸小膜片清洁（见图）。

三、喷吹管：

1.根据滤袋数量确定喷吹管长度。

喷吹管

2.喷吹管的壁厚应根据其长度和材质（硬度）确定，保证不会由于自重而弯曲变形。

3.高效率清灰系统必须在喷吹管上安装超音速引流喷嘴，防止喷吹气流的偏中心现象发生。

4.如果不安装引流喷嘴，只在喷吹孔下焊接一节短管，不能克服喷吹气流的偏中心现象，而且会由于超音速喷吹气流与管道之间的摩擦而产生阻力。

5.为了保证脉冲气流量进入第一个滤袋和最后一个滤袋的差别在±10%以内，同一条喷吹管上的孔径可能会同。

一般是远离气包的喷吹孔比靠近气包的喷吹孔径小0.5～1.0mm。

喷吹孔直径将是确定脉冲喷吹系统的清灰压力和气流量的最主要参数。

6.根据气包压力、脉冲阀阻力、喷吹管尺寸、喷吹孔数量等因素，超音速脉冲气流的膨胀角度一般是20度左右。

必须结合滤袋口径，根据设计师的经验和实验数值，确定喷吹管离花板的最佳距离，保证喷吹气流可以覆盖整条滤袋长度。

四、文丘里

比较常见的文丘里管有安装于花板下笼架内的埋入式文丘里和安装于花板上的锥形文丘里。

1.埋入式文丘里的安装将导致接近滤袋口的滤料在200～400mm的高度内无法清灰。

2.一般的误解是安装文丘里管可以增加引流量进入滤袋，但事实上洽洽相反：

●没有安装文丘里时的引流气量与喷吹压缩气量比值=6:

1

●安装文丘里后的引流气量与喷吹压缩气量比值=2:

1

3.文丘里的主要功能是保住喷吹压力，把自然扩散气流集中起来，在文丘里底部圆周形成最大压力气流，有效地把清灰压力传送到滤袋底部。

4.对粉尘粘性强、滤料阻力比较高或滤袋比较长的除尘器，安装文丘里将提高清灰效率达30％以上。

因此，安装文丘里可以增加清灰过滤面积（滤袋长度或数量），或者缩小脉冲阀口径，以节省设备造价。

5.由于文丘里管的出口直径缩小，经过滤料的气流将在文丘里的缩颈口局部加速穿过花板，这会使除尘系统的总体阻力增加。

五、详细清灰系统技术分析如下图：

滤袋清灰文丘里

文丘里引流量

六、“低压清灰”与“高压清灰”

国内的除尘设备制造行业中习惯性的把脉冲行喷吹除尘器区分成高、中、和低压清灰系统。

同时也把脉冲阀根据气包内压力区分成高压阀（直角阀）和低压阀（淹没阀）。

事实上，这种区分方法毫无科学根据。

世界上各个著名的脉冲阀制造商从来没有把他们的阀门产品作出压力范围区分。

各个主要品牌的脉冲阀压力适用范围由各制造厂家公布如下

澳大利亚

GOYEN

0.6-0.86

0.06-0.86

意大利

MECAIR

0.05-0.75

0.05-0.75

印度A

58-530.0.0

06-01.0.0

日本C

0.10-0.70

没有

日本S

0.03-0.70

0.05-0.30

脉冲喷吹除尘器主要是以压力气包内压缩气作为清灰能源，使脉冲阀启动时形成一股脉冲气流逆向从滤袋顶部到袋底进行脉冲抖动。

其目的是通过脉冲抖动，把滤袋外侧结合的尘饼抖进除尘器灰斗。

如果压力或流量不足，这股气流太弱，那么清灰力度不能到达滤袋底部，则尘饼不能剥落，形成局部积灰，导致设备阻力增高、滤料负荷不均匀等现象，缩短滤袋寿命。

反之，如果清灰力度太强，已经渗透进滤料表层的微细颗粒将被打出表面，产生“二次扬尘”现象。

同时，滤袋也可能由于振荡力太强导致与笼架的摩擦过高而裂袋。

因此，无论采用高、中或低压的压缩气源，设备的清灰力度和流量都必须根据工艺、烟尘和滤料性质而合理配置。

以下的图例是一个标准的脉冲喷吹除尘器所产生的阻力线

（1）和清灰范围

（2）。

除尘器的气布比越高，其阻力也会相对提高。

所以必须根据滤料的阻力性能，确定用高压力还是大气量进行清灰比较理想。

这清灰范围图在国外的除尘行业内称为“JETPUMPCURVE”。

设计清灰系统时，综合考虑工艺（温度范围、温度变化、露点、湿度、烟尘颗粒、烟气成份等等），和现场环境（压缩气供应、安装场地大小等等），以及滤料性能（材质、是否覆膜、表面处理、耐磨性、抗折性、张力范围等等）来判断是否采用高压力（比如安装文丘里管）或大流量（比如选用淹没阀）来进行清灰。

例如：

对于玻纤滤料的清灰，一般选用力度比较温和的清灰方法。

图例中当设备的设计阻力是150Pa时，一般来说，离线清灰的袋底压力应定在150-250Pa。

而在线清灰的压力可按克服阻力的需要设计在250-350Pa。

但这些并不是绝对的数据，设计师可以在清灰范围内设计出合理的压力清灰系统而不受到所谓的“高中低压力理论”的限制。

JETPUMPCURVE

综上所述，清灰系统到达袋底的压力范围与除尘器上压力气包内的系统供给压力完全无关。

在国外，0.6～0.7MPa的压缩气供应压力就相当于供电系统中的交流220V电压。

如果管网内气量不足提供与除尘器，在每一台除尘器上可独立配置空压机。

在国内，部分现场的供应压力偏低（0.3MPa以下），但合理的清灰系统设计仍然可以达到袋底具有2000～3000Pa的清灰压力。

比如，如果现场压力具有0.6MPa，澳大利亚高原公司生产的3”淹没式脉冲阀可以提供足够清灰力度，清洁20条160mm直径，6米长滤袋，其喷吹管上喷吹孔的口径大概是12～13mm。

但如果气包压力只有0.2MPa，在同等的工况条件下，同样的脉冲阀只能清灰12～14条同尺寸滤袋，每个喷吹孔口径大概需要17～18mm。

以上的两种配置，同样提供到达袋底的清灰压力在2000～2500Pa之间，达到高效清灰的预期效果。

在以上的两个系统中，高压脉冲气流可以在喷吹孔下进入滤袋前引进更多不含油/水份的、在花板上部的高温气流进入滤袋。

而低压脉冲气流需要应用更多的原系统压缩气量，使进入滤袋的气流中含油、水份相对增加。

一旦油、水份进入滤袋，将密封滤料的部份过滤面积，导致除尘设备阻力加速提高。

目前在国内诸多应用实例中，其中一个比较理想的设计是当现场能够提供标准的0.6MPa压缩气时，除尘器清灰系统只是按0.45MPa设计。

在投入生产9～12个月后，非覆膜滤料的阻力逐渐增高。

这时可把气包压力逐渐提高，保持设备阻力在设计数值之下。

这种可调节压力范围，既保持清灰系统中所有原来的配置，又对除尘设备的运作起了一个安全保险作用。

七、应用在国外火电厂燃煤锅炉的各类滤袋除尘器

在美国，根据压力范围来区分的除尘器并不是在其气包内压力，而是在于除尘清灰原理和结构。

以上A4.4所示的旋转脉冲除尘器便称为“低压/高流量（LowPressure/HighVolume,LPHV）”除尘器；利用3～4”淹没式脉冲阀，采用离线清灰方法，气包压力在0.1~0.25MPa清灰系统（如ABBFlakt公司技术）的行喷吹脉冲除尘器称为“中压/中流量（IntermediatePressure/Volume，IPIV）除尘器；而所有A4.6中所示的其他各种行喷吹脉冲除尘器则全部称为“高压/低流量（HighPressure/LowVolume,HPLV）"除尘器（见Research-Cottrell和Air-Cure两家公司的技术论文）。

从90年代开始，以上的三种脉冲滤袋除尘器都广泛应用在欧美各国和澳大利亚的火电厂燃煤锅炉的烟气除尘系统中。

在1988年，美国的电力研究院（ElectricPowerResearchInstitute，EPRI）对当时已经在世界各地电厂锅炉后运行的多个滤袋除尘系统作出深入的调查比较。

结论是以上三种脉冲滤袋除尘器均能够达到预期的运作效果和烟气排放标准，适合在美国的电力系统中推广应用（见EPRI多篇有关的技术论文）。

但为了在同等工况下比较三种脉冲除尘的性能和清灰系统效率，EPRI在1989年末把在弗罗利达州海湾电力公司（GulfPower）Scholz电厂的一台大气反吹除尘器（50MW，5个气室）其中的三个气室改装成为三个独立的行喷吹脉冲除尘器，采用以上三种脉冲喷吹方法进行清灰。

EPRI所公布的有关技术指标如下：

●每单机（气室）的处理风量为11900M3/hr

●锅炉燃料是高硫煤（含硫量2.5～3.0%）

●入口粉尘浓度是4.3g/M3

●选用滤料是Ryton

●过滤风速是1.22M/min

●除尘器压差保持在1000Pa左右

●全部采用在线喷吹，喷吹装置、滤袋和笼架的尺寸/结构如下：

LPHV低压

IPIV中压

HPLV高压

LPHV低压

238L

圆周393mm（椭圆型）长度6M，过滤面积2.32M2

14

IPIV中压

368L

直径125mm长度6M，过滤面积2.32M2

10

HPLV高压

159L

直径125mm长度6M，过滤面积2.32M2

20

LPHV低压

1.5

1.30mg/NM3

99.97%

IPIV中压

6.3

0.43mg/NM3

99.99%

HPLV高压

2.5

2.10mg/NM3

99.98%

EPRI同时公布三种除尘器在3个月中的每个月的运行记录：

每小时每个滤袋承受清灰次数

LPHV低压

1.3

1.5

1.8

IPIV中压

1.8

4.2

5.4

HPLV高压

0.3

1.1

1.6

每天清灰次数

LPHV低压

501

668

762

IPIV中压

281

708

911

HPLV高压

55

212

312

每条滤袋的清灰能量（英磅尺FT.LB）

LPHV低压

1079

1124

1174

IPIV中压,

1498

3060

4608

HPLV高压

3325

2631

2917

气包压力（MPa）

LPHV低压

0.064

0.065

0.069

IPIV中压

0.14

0.21

0.24

HPLV高压

0.48

0.42

0.43

能量消耗（每MW发电量所需的kW清灰电功率）

LPHV低压

0.36

0.46

0.54

IPIV中压

0.29

1.02

1.41

HPLV高压

0.10

0.28

0.45

结论：

1.在3个月的测试过程中，没有产生滤袋破损或失效现象

2.三种清灰效果都能够满足电厂燃煤锅炉的除尘效率要求

3.并非清灰压力越低，其运作耗电量越少。

由上可见，高效清灰的HPLV具有运作费用最低；清灰次数最少等特性。

经过一段时间的设备运作后，可以推算出其除尘器的滤袋与笼架的摩擦次数将最少。

因此HPLV高压高效除尘器将能够最佳地延长滤袋使用寿命

4.按3个月平均值计算，在保证同等的排放值和压差条件下，LPHV和IPIV的耗能（运作费用）分别是高效脉冲的164%和328%，清灰次数分别是334％和328％。

由上可见，如果行喷吹脉冲系统选用0.1~0.25MPa的气包压力范围（IPIV系统），除尘器的耗电量与滤袋的喷吹次数将会是高效脉冲系统的三倍以上！

在澳大利亚，有70%以上的火电厂燃煤锅炉使用HPLV高效清灰脉冲滤袋除尘器，以下是澳大利亚高原公司在2001年1月为昆士兰州Millmerran电厂的HPLV滤袋除尘器所加工生产的3”淹没式脉冲阀连接压力气包的整体清灰系统，此项目总共包括56个方形气包，每个气包上安装16个3”淹没阀。

阀门采用气控方法控制，所以每个气包上都装有2个带8位输出的电磁阀，电压是交流240V。

每个方形气包系统长度4米，安装阀门后重量超过850公斤。

经过12个月的运作，除尘器压差保持在1200Pa，排放量在15mg/NM3以下。

八、“在线清灰”与“离线清灰”

行喷吹脉冲除尘器可采用在线或离线清灰方法。

在线清灰是指在进行脉冲喷吹时，滤袋仍然进行烟气过滤。

喷吹系统需要用采用比较高的喷吹气流阻挡过滤烟气，同时用瞬间的脉冲振荡使尘饼剥落进入灰斗（见A5.1的JetPump图）。

在线清灰除尘器内部是一个大空间静态气室，气流分布比较均匀，使滤料所承受的过滤负荷变化不太大，这样可延长滤袋使用寿命。

离线清灰系统需要把除尘器内部区分成若干个密封气室，每个气室的花板上出气口独立安装挡板，气缸和电磁阀等压缩气控制系统。

在对某个气室进行脉冲清灰喷吹前，需要首先控制挡板使这个气室不再进行烟气过滤。

因此，离线清灰构造比较复杂，而且带有移动式机械挡板。

所以离线清灰除尘器的造价与维护量相对来说比在线清灰除尘器高。

事实上，除尘清灰系统设计师应该根据烟气性质和工艺要求，灵活选择在线或离线的清灰系统设计。

在一些特殊工艺比如垃圾焚烧等，其烟尘性质松散，不容易结成饼块，有效清灰也比较困难。

采用离线清灰方法可减低“二次扬尘”，使清灰阶段更加彻底，达到降低设备阻力的效果。

但另一方面，离线清灰除尘器完成一个气室的清灰后，此气室的滤袋阻力将比其他正在过滤的气室滤袋阻力低。

这时候打开挡板，气室内滤料将承受很高的过滤负荷，导致滤料的负荷变化循环太高，这样也会缩短滤料使用寿命。

而在线清灰每次只是降低一行滤袋的阻力，除尘器内部的其他众多数量的滤袋仍然会连续进行过滤工作，这样对刚喷吹后的滤袋所承受的过滤负荷变化就相对来说比较温和。

因此，笔者个人认为如果除尘器的处理风量较小，内部结构不能区分成为8～10个或更多的气室数量，则不宜采用离线清灰。

而且由于大型除尘器内部的烟气移动速度即过滤风速一般都在1.5M/min以下，相对比较除尘器的入口浓度而言，“二次扬尘”并不是一种非常严重的现象。

衡量以上两种清灰方法的对比，笔者认为对中小型除尘器（20万处理风量以下）机组采用在线清灰和压差脉冲控制（见A7.2介绍）来保证除尘器阻力是比较可行的方法。

九、滤筒除尘器清灰系统

采用滤筒除尘器的目的，主要是节省设备的安装空间，缩小除尘器体积。

所以滤筒特别适合安装在室内生产线中，或者作为移动式除尘器应用。

由于需要特殊加工，折叠式滤筒每平方的滤料价格相对比布袋滤料贵，而且滤筒的清灰系统要求比较高，过滤风速一般设计在0.8M/min以下，比滤袋低，所以滤筒除尘器的造价也就比滤袋除尘器高。

因此滤筒一般只应用在某些特殊行业中，入口浓度比较低的过滤场所。

比如：

烟草制造，空分系统中的空气过滤，以及作为车间的工作环境保护设备等等，如本文章A1节内的举例。

由于滤筒本身是一个硬固体，不需要再配置笼架，所以滤筒的清灰与传统的滤袋清灰不同。

上图所示是用一个1”脉冲阀喷吹两个叠在一起的滤筒。

这两个滤筒的总过滤面积应在20M2以下。

滤筒除尘器

注意：

滤筒可以横向安装，也可以像滤袋一样竖立安装。

如果采用上图的滤筒清灰方法，即脉冲气流没有经过文丘里就直接喷吹进入滤筒内部，将会导致滤筒靠近脉冲阀的一端（上部）承受负压，而滤筒的另一端（底部）将承受强大的正压（如右图）。

这样会造成滤筒的上下部清灰不均匀而大大缩短其使用寿命，并使设备的阻力不能受到有效清灰而下降。

解决以上问题的方案，可在脉冲阀出口或者脉冲喷吹管上安装滤筒专用文丘里喷嘴。

把喷吹压力的分布情况改良成比较均匀的全滤筒高度正压喷吹。

如果采取每单个脉冲阀喷吹一个滤筒（约20M2过滤面积）的喷吹方法，那么在除尘器上安装的脉阀数量将会很多，特别是当应用在大风量的除尘系统上，阀门和脉冲控制点的数量将令设备造价成本太高。

所以，笔者根据国内用户的实际需要，成功地把滤袋除尘器的行喷吹脉冲清灰系统应用在滤筒清灰上（参考A5的滤袋清灰系统图）。

此系统已经大量应用在燃气轮机的入口空气过滤除尘器中。

建议脉冲阀的选型配置如下：

GOYENCAC25T3，1”内螺纹

进出口连接

Φ325XL660mm

过滤面积20～22M2

1

0.5～0.7MPa，50

升以上容量

GOYENCAC45FS，2”法兰入MPa,>200升

口连接，11/2”出口滑接连接

Φ325XL660mm

过滤面积20～22M2

3

0.5MPa,>200升

4

0.6MPa,>150升

GOYENCA76MM，3”淹没式

阀，出口焊接喷吹管

Φ325XL660mm

过滤面积20～22M2

6

0.5～0.7MPa，600

升以上容量

注：

*其他的滤筒尺寸和过滤面积举例如下面介绍，如果选用的滤筒不是本表格内的滤筒规格，其清灰系统的配置必须重新设计。

滤筒用文丘里喷嘴

滤筒用文丘里喷嘴的结构和安装高度图

灰尘堆积在滤筒的折叠缝中将使清灰比较困难。

所以折叠面积大的滤筒（每个滤筒的过滤面积达到20～22M2）一般只适合应用于极端低入口浓度的空气过滤。

如果把滤筒应用在中、高入口浓度过滤场所比如水泥粉末的回收，可选用折叠面积比较少，不同直径与长度的滤筒。

比较常用滤筒的尺寸与过滤面积如下：

352

241

660，771

9.4，10.1

CCN200

325

216

600，660

9.4，10，15，20，21，22

CCN200

225

169

500,750,1000

2.5,3.75,5

CCN150

200

168

1400

5

CCN150

153

128

1064～2064

2.3～4.6

CCN150

150

94

1000

3.6

CCN100

130

98

1000，1400

1.25，2.5

CCN100

124

105

1048～2048

1.4～2.7

CCN100

注：

*不同生产厂家的滤筒产品，将会提供不同的滤筒尺寸、过滤面积以及其他技术参数如：

气布比、平方浓度、阻力、耐温参数等等。

请以滤筒生产厂家的技术指标为准。

**澳大利亚高原公司生产的滤筒清灰文丘里喷嘴型号

十、扁袋除尘器清灰系统,

提起扁袋（或信封）式除尘器时，普遍会联想到“旁插扁袋”安装。

这种安装方法在更换滤袋时非常方便，操作人员根本不需要触摸沾满灰尘的滤袋就可,以换上新袋。

如果有局部的滤袋破裂现象，可以单独堵塞滤袋的出气口使破袋不再过滤，这是扁袋除尘器最大的优点。

同等过滤风量的扁袋除尘器的体积约在滤筒与布袋除尘器之间，所以扁袋除尘器在室内外安装都合适。

扁袋除尘器一般是模块式组合，用途广泛，能够满足各种风量，多种工艺的除尘过滤要求。

但由于扁袋除尘器基本上是模块式的定型产品，其不足之处是不能根据实际工艺使用状况象布袋除尘器一样作出灵活地、有项目针对性的特殊设计。

比如，扁袋除尘器在喷吹每个滤袋时，其喷吹孔直径和数量，以及脉冲阀的选型基本上都是固定的。

所以扁袋除尘器不似行喷吹脉冲除尘器能够按实际需要调节除尘清灰压力。

旁插扁袋和旁插滤筒除尘器虽然更换滤料方便，但两者都具有另一个不足之处。

当在同一个除尘气室内上下位置安装多行扁袋或滤筒时，在脉冲喷吹后的尘饼大部分不能直接抖进除尘器底部的灰斗里，而是被靠近箱体底部的滤袋（筒）所吸附。

因此，靠近箱体底部滤料的过滤负荷将比靠箱体上部的滤料负荷高，相对的使用寿命也就比较短。

建议在使用这种除尘器的几个月后，把上下滤袋（筒）掉换位置使其阻力和使用寿命比较均匀。

这种布置也使除尘器的阻力比垂直安装滤料的同样类型除尘器略高。